JPH056399B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明はオートホワイトバランス回路、詳しく
は、カラービデオカメラにおいて、色温度補正を
自動的に行なうオートホワイトバランス回路に関
する。

（従来技術） カラービデオカメラにおいて、良質のカラー画
像を得るためにはホワイトバランス調整を行なう
ことが必要であり、光源の色温度が変化すればホ
ワイトバランスも変化するので、カラービデオカ
メラの色温度補正に関して、従来、撮像管や撮像
素子のほかに、被写体における光源の色温度を測
定するセンサーを有し、このセンサーの出力を演
算することによつて自動的にホワイトバランスを
調整するようにしたオートホワイトバランス回路
が提案されている。

第１図は従来のオートホワイトバランス回路の
一例を示すブロツク図である。光源１（被写体）
が発する光はカラービデオカメラの撮影用光学レ
ンズ２を通して撮像素子３に結像され、同撮像素
子３からのＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３つの電
気信号はＲ信号増幅器４、Ｇ信号増幅器５、Ｂ信
号増幅器６でそれぞれ増幅される。これら増幅器
４〜６のうち、Ｒ信号増幅器４とＢ信号増幅器６
の増幅度がホワイトバランス調整回路７によつて
制御されるようになつている。そして、上記撮像
素子３の分光特性に等しい色フイルターを有した
受光素子からなるＲ・Ｂ検出器９が、カラービデ
オカメラの、上記光源１（被写体）からの光を受
光できる位置に設けられていて、同検出器９の前
には、乳白色の拡散板８が配置されている。この
乳白色の拡散板８は、日常的に見られる景色の
様々の色光を加色すると限りなく白に近づくとい
う考えから、被写体からの反射光を拡散してこれ
を加色、積分するものである。Ｒ・Ｂ検出器９の
光電流i_R，i_Bに変換された出力ののＲ信号とＢ信
号はそれぞれ対数増幅器１０，１１に導かれて対
数値log i_R，log i_Bに変換される。対数増幅器１
０，１１の出力は差動増幅器１２に導かれるの
で、差動増幅器１２はlog i_R−log i_B＝logi_R／i_Bの出 力を発し、この出力はホワイトバランス調整回路
７に導かれる。差動増幅器１２の出力がホワイト
バランス調整回路７に導かれると、上記出力log
i_R／i_Bは上記Ｒ・Ｂ検出器９への入射光量には関係 なく光源１の色温度の変化分のみによつて変化す
るので、ホワイトバランス調整回路７は、適正な
ホワイトバランスが得られる方向に、上記Ｒ信号
増幅器４およびＢ信号増幅器６の増幅度を制御す
る動作を行なう。すなわち、被写体が白紙である
とすれば、カラービデオカメラの出力は上記Ｒ信
号増幅器４、Ｇ信号増幅器５、Ｂ信号増幅器６に
よつて常に忠実に白を再生することが必要であ
り、そのために、ホワイトバランス調整回路７は
上記差動増幅器１２の出力logi_R／i_Bに基づいて上記 Ｒ信号増幅器４とＢ信号増幅器６の増幅度を変
え、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色信号のうちＲとＢの信号
レベルを適正な割合で混合する、オートホワイト
バランスの制御動作を行なう。

このため、上記のオートホワイトバランス回路
によれば、上記Ｒ・Ｂ検出器９が黒体放射のスペ
クトルに近似できうる太陽光やタングステンラン
プなどの下で被写体光のＲ・Ｂ成分を撮像素子３
と同様に検知していれば、常に適正なホワイトバ
ランスが得られることになる。しかし、光源が螢
光灯などの場合は、螢光灯光源は黒体放射のスペ
クトルとは異なる特異なスペクトルを有している
ので、この種光源の下で上記回路を有したカラー
ビデオカメラを用いる場合にはホワイトバランス
の調整量にずれを生じて良好なホワイトバランス
効果が期待できないものであつた。

そこで、上記螢光灯などの特殊光源にも対応で
きるように、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色のスペクトルを
センサーによつて検出すると共に、特有のスペク
トルをも別のセンサーで検出できるようにしたホ
ワイトバランス回路が提案されている（特開昭57
−127376号）。しかし、この回路によれば、セン
サーを複数個必要とし、螢光灯光源にも多くの種
類があることから、これらのいずれをも検出でき
るようにするには、さらにセンサーを多く用いた
り、回路構成が複雑化するなどしてコストが高価
になる欠点があつた。

ところで、螢光灯光源の発する光に対しては、
人間の目によつてもチラツキ（フリツカー）を感
じとることができるが、受光素子の検出器を用い
れば、より正確にこのフリツカーを検知すること
ができる。すなわち、螢光灯光源は商用電源周波
数の２倍の周期でフリツカーを発し、かつＲ、
Ｇ、Ｂの３原色についてその発光のタイミング
（位相）が異なつている。一方、自然光（太陽光）
にはチラツキはなく、またタングステンランプな
どではフイラメントの熱的時定数が大きいため
に、そのフリツカーは螢光灯のフリツカーに較べ
てはるかに少ない。つまり、光源の発するフリツ
カー（電気的にはリツプルであるので、以下、リ
ツプルという）の大きさによつて、螢光灯光源と
それ以外の光源とを区別することができる。

そこで、本出願人は、このことに着眼し、リツ
プル検知手段を設けることによつて螢光灯光源で
あることを検知し、このとき、リツプル検知手段
の出力によつてホワイトバランス調整手段を補正
制御するようにしたオートホワイトバランス回路
を、先に提案した（特願昭58−第15687号）。

ところが、光源が螢光灯の場合であつても、螢
光灯からの光は螢光灯の種類に応じてそれぞれ固
有の色温度を有しているので、一様なホワイトバ
ランス調整では特定の螢光灯光源に対しては適正
なホワイトバランス補正制御が行なわれないこと
がある。

（目的） 本発明の目的は、上記の点に鑑み、安価な構成
で、多くの種類の螢光灯光源のうちから任意の螢
光灯光源に対応できるようにして、より精度の高
いホワイトバランス調整を行ないうるオートホワ
イトバランス回路を提供するにある。

（概要） 本発明のオートホワイトバランス回路は、上記
リツプル検知手段の他に、ホワイトバランス調整
用信号から得られる色温度情報より特定の色温度
情報を検知するための色温度検知手段を設け、両
検知手段の出力により、ある特定の螢光灯光源で
あることを判断してホワイトバランス調整手段を
補正制御するようにしたことを特徴とする。

（実施例） 以下、本発明を図示の実施例によつて説明す
る。

第２図は本発明の一実施例を示すオートホワイ
トバランス回路のブロツク図である。第２図にお
いて、前記第１図中の符号と同一の符号は第１図
の部品と同一部品であることを示しているので、
その詳細な説明は省略する。このオートホワイト
バランス回路においては、差動増幅器１２の出力
を、リツプル検知回路２１に導くようにしてい
る。このリツプル検知回路２１は、差動増幅器１
２の出力logi_R／i_Bに含まれる、商用電源周波数ｆの ２倍の周期で変化するリツプル成分のみを増幅し
て取り出すための帯域増幅器２２と、この帯域増
幅器２２からのリツプル成分をその振幅に応じた
直流電圧に変換するクランプ／ピーク検波回路２
３と、このクランプ／ピーク検波回路２３の直流
出力電圧のレベルの大小を判別して“１”又は
“０”の判定出力を発するコンパレータ２４とに
より構成されている。コンパレータ２４の判定出
力は一致回路２５へその一方の入力として導かれ
るようになつている。

また、差動増幅器１２の出力logi_R／i_Bはこの中に 含まれるリツプル成分を除去するためのローパス
フイルター（以下、LPFと記す）２６に導かれ
たのち、このリツプル成分を除かれた直流電圧が
ホワイトバランス調整回路７に導かれ、ホワイト
バランスの調整動作が行なわれるようになつてい
る。

さらに、上記LPF２６の出力は、同LPF２６
の出力が、ある特定の色温度範囲に応じた電圧で
あるか否かを判別して“１”又は“０”の判定出
力を発するウインドコンパレータ２７に導かれて
いる。ウインドコンパレータ２７の判定出力は一
致回路２５へその他方の入力とし導かれるように
なつている。そして、一致回路２５の出力はホワ
イトバランス調整回路７に導かれるようになつて
いて、一致回路２５の出力が“１”のときホワイ
トバランス調整回路７がホワイトバランスのずれ
を補正するように作動する。

また、一般に、被写体の色温度が高くなると、
撮像素子３のダイナミツクレンジを超えて色信号
のバランスが崩れるので、通常5000〜6000〓以上
の色温度に対しては、色温度を低く変換するため
に、いわゆるＡタイプフイルターと称する色温度
変換フイルター２８が上記光学レンズ２の撮像素
子３との間に挿入される。ただし、この色温度変
換フイルター２８は太陽光や通常の光源において
色温度が高い場合に用いられて有効であり、蛍光
灯のように特異なスペクトルを有する光源の場合
には、この色温度変換フイルター２８を挿入する
と、逆に、適正にホワイトバランスの調整を行な
うことが困難になることが知られている。このた
め、このオートホワイトバランス回路において
は、色温度変換フイルター２８を制御するための
フイルター制御回路２９が設けられていて、同フ
イルター制御回路２９は上記コンパレータ２４の
出力によつて制御されるようになつている。

次に、上記第２図に示した実施例のオートホワ
イトバランス回路の動作を説明する。

差動増幅器１２の出力logi_R／i_Bは一方でLPF２６ によつてリツプル成分を除かれたのち、ホワイト
バランス調整回路７に導かれるので、このとき光
源１の色温度の変化によつて上記出力のlogi_R／i_Bが 変化し（第４図参照）、この出力に基いてホワイ
トバランス調整回路７は適正なホワイトバランス
が得られるようにＲ信号増幅器４とＢ信号増幅器
６の増幅度を制御する動作を行なう。また、差動
増幅器１２の出力は他方でリツプル検知回路２１
の帯域増幅器２２に導かれるので、上記出力log
i_R／i_Bに含まれるリツプル成分のみが帯域増幅器２ ２によつて増幅して取り出される。被写体光に含
まれる光源のリツプルについては、例えば、第３
図に示すように、光源が蛍光灯の場合にはリツプ
ルR_Aとなり、タングステンランプなどの場合に
はリツプルR_Bとなる。同図から明らかなように、
帯域増幅器２２より出力されたリツプル成分は、
直流電圧V_Aの上にリツプルR_A或いは直流電圧V_B
の上にリツプルR_Bが重畳したものであるので、
帯域増幅器２２で増幅されたリツプル成分が次段
のクランプ／ピーク検波回路２３に導かれると、
同検波回路２３は上記リツプルR_A或いはリツプ
ルR_Bの下端を0Vにクランプしたのち、ピーク検
波を行ない、ピーク値v_PA，v_PBに応じた直流電圧
を出力する。この直流電圧は蛍光灯光源のリツプ
ルR_Aと他の光源のリツプルR_Bとを十分に区別で
きるレベルで得られるので、このクランプ／ピー
ク検波回路２３からの直流出力電圧がコンパレー
タ２４に導かれると、コンパレータ２４は蛍光灯
光源のリツプルR_Aに基づく直流出力電圧に対し
ては“１”の出力を発生し、その他の光源のリツ
プルR_Bに基づく直流出力電圧に対しては“０”
の出力を発生する。

また、上記LPF２６より上記ホワイトバラン
ス調整回路７へ導かれるホワイトバランス調整用
の色温度情報の電圧logi_R／i_Bは、同時に、ウインド コンパレータ２７にも導かれる。ウインドコンパ
レータ２７は、蛍光灯光源の種類に応じてそれぞ
れ固有の色温度を有していることに着眼し、例え
ば、第４図に示すように、ある特定の蛍光灯の色
温度T₃（〓）に対する電圧を検出しようとするも
のである。一般に、蛍光灯光源の色温度は、蛍光
灯それ自体およびこの蛍光灯に使用される器具の
反射板等の汚れなどによつて変化し、また被写体
の状態によつても変わり得ることから、上記電圧
logi_R／i_Bが、上記特定の色温度T₃（〓）を中心とし たある温度範囲T₁〜T₂に対する電圧E₁〜E₂の範
囲内にあれば、これをウインドコンパレータ２７
が検出するので、同コンパレータ２７の出力はこ
のとき“１”になる。上記範囲外の電圧に対して
はウインドコンパレータ２７の出力は“０”にな
る。

従つて、カラービデオカメラにおける光源が蛍
光灯である場合には、上記リツプル検知回路２１
のコンパレータ２４の出力が“１”になり、ま
た、このとき、この蛍光灯光源が上記ウインドコ
ンパレータ２７で設定した特定の色温度を有する
ものであれば、ウインドコンパレータ２７の出力
が“１”になるので、一致回路２５の出力は
“１”になる。このため、ホワイトバランス調整
回路７は一致回路２５から“１”の信号が導かれ
ると、ホワイトバランスのずれを補正するように
作動する。すなわち、特定の色温度を有する特定
の蛍光灯光源の光をＲ・Ｂ検出器９が検出した場
合には、差動増幅器１２の出力によつてはホワイ
トバランス調整回路７の、ホワイトバランスを適
正に保つ調整動作が不完全になり、ホワイトバラ
ンスの調整量にずれを生じてしまうが、このとき
上記一致回路２５の出力がホワイトバランス調整
回路７に導かれることにより、ホワイトバランス
調整回路７は上記調整のずれ量を補正する制御動
作を行なう。ホワイトバランス調整回路７はこの
調整のずれ量に応じてＲ信号、Ｂ信号のレベルを
変えるので、ほぼ正しいホワイトバランスがとれ
ることになる。

光源が蛍光灯であり、このため上記リツプル検
知回路２１の出力が“１”であつても、この蛍光
灯が上記特定の蛍光灯でない場合には、ウインド
コンパレータ２７の出力が“０”になるため、一
致回路２５の出力は“０”となり、上記ホワイト
バランス調整のずれ補正は行なわれない。

ここで、蛍光灯の種類について考えると、現在
主として用いられている蛍光灯には、大きく区別
して白色、昼光色、高演色のものなどがあり、こ
れらは各々特異な発光をしているものの、このう
ち、白色、高演色が5000゜〜6000〓であるのに対
して、昼光色は8000゜〜10000〓と高い色温度を有
している。従つて、この8000゜〜10000〓の色温度
範囲において変化する差動増幅器１２の出力電圧
logi_R／i_Bの範囲（第４図参照）をウインドコンパレ ータ２７によつて検出するようにしておけば、上
記各種蛍光灯光源のうち、昼光色の蛍光灯光源が
用いられている場合に、これが上記の如く、ウイ
ンドコンパレータ２７とリツプル検知回路２１に
よつて検出され一致回路２５が作動するので、こ
の一致回路２５の出力により、このとき、ホワイ
トバランス調整回路７は上記昼光色の蛍光灯光源
によるホワイトバランス調整のずれ量を補正さ
れ、適正なホワイトバランス調整が行なわれる。
最近では、例えば、白色の蛍光灯光源の下にあつ
ては、これを自然光やタングステンランプなどの
光源の場合と同様の光に加色、積分する拡散板８
が開発されて用いられるようになつているので、
白色の蛍光灯光源についてはこれを検出してホワ
イトバランス調整のずれの補正を行なう必要がな
い場合がある。このため、上記のように昼光色な
ど特定の蛍光灯以外の蛍光灯光源の場合には、タ
ングステンランプなどの光源の場合と同じく、
LPF２６を通じてホワイトバランス調整回路７
に導かれる差動増幅器１２の出力によつてのみホ
ワイトバランスの調整が行なわれる。

蛍光灯の種類は、今後、次第に増加する傾向に
あるので、各種蛍光灯光源の色温度の相違に基い
てウインドコンパレータ２７により任意の蛍光灯
光源を検出してホワイトバランス調整回路７に、
その調整のずれ補正を行なわせることができる。
また、ウインドコンパレータ２７と一致回路２５
とを複数個設け、複数の色温度範囲に対する複数
の電圧範囲を検出できるようにすれば、複数の蛍
光灯光源に対するホワイトバランス調整のずれ補
正を同時に行なうようにすることができる。

上記リツプル検知回路２１が蛍光灯光源による
リツプルR_Aを検出してコンパレータ２４が出力
“１”を発すると、この出力はフイルター制御回
路２９にも導かれて同制御回路２９を作動させる
ので、このとき、光学レンズ２と撮像素子３との
間に色温度変換フイルター２８が挿入されていた
場合には、この色温度変換フイルター２８は上記
フイルター制御回路（制御機構を含む）２９によ
つて上記撮影光路から撮影光路外に退避駆動され
る。従つて、被写体光の色温度が高く、これを低
い色温度に変換するために色温度変換フイルター
２８を挿入している場合であつて、被写体光に蛍
光灯光源が含まれるようなときには色温度変換フ
イルター２８が自動的に撮影光路外に退避し、上
記のホワイトバランス調整回路７によるホワイト
バランスの調整動作およびずれ補正のための制御
動作が適正に行なわれる。なお、色温度変換フイ
ルター２８を自動的に撮影光路外に退避させるよ
うに制御することをせずに、手動で色温度変換フ
イルター２８を取り外すように、コンパレータ２
４の出力により警告を発するようにしてもよい。

上記実施例のオートホワイトバランス回路は、
Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色のうちのＲとＢの２色を検知
して画像のＲ信号とＢ信号のレベルを制御してホ
ワイトバランスをとるものに適用しているが、３
原色の全てを検知してＲ、Ｇ、Ｂの３色信号のレ
ベルを制御するものに適用してもよいこと勿論で
ある。また、リツプル検知回路を色温度検出手段
とは独立した回路系として構成してもよいことは
勿論である。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明によれば、光源が蛍
光灯であるか否かがリツプルを検知する手段によ
つて検出されるようになつていると共に、さらに
特定の色温度を有する光源であるか否かが検出さ
れるようになつているので、光源が特定の蛍光灯
光源である場合、この特定の蛍光灯光源によるオ
ートホワイトバランス制御のずれが補正されるよ
うにホワイトバランス調整手段を制御しているの
で、従来の回路のように複数個のセンサーを用い
ることなく簡単、かつ安価な回路構成として、常
に適正なホワイトバランスを得ることができる等
の優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のオートホワイトバランス回路
の一例を示すブロツク図、第２図は、本発明の一
実施例を示すオートホワイトバランス回路のブロ
ツク図、第３図は、上記第２図中のクランプ／ピ
ーク検波回路の動作を説明するためのリツプルの
波形図、第４図は、色温度の変化に対する差動増
幅器の出力の変化を示す特性図である。 １……光源、７……ホワイトバランス調整回路
（ホワイトバランス調整手段）、２１……リツプル
検知回路（リツプル検知手段）、２５……一致回
路（制御手段）、２７……ウインドコンパレータ
（色温度検知手段）、R_A……蛍光灯光源によるリ
ツプル、R_B……タングステンランプなど他の光
源によるリツプル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 色温度補正のため各別の色信号系に係るゲイ
   ンの相互のバランス調整によりホワイトバランス
   をとる方式のホワイトバランス調整手段を供えた
   カラービデオカメラにおいて、 被写体光に含まれる螢光灯光源などのリツプル
   を検知するためのリツプル検知手段と、 ホワイトバランス調整用信号から得られる色温
   度情報のうち、特定の色温度情報を検知するため
   の色温度検知手段と、 上記リツプル検知手段の出力と上記色温度検知
   手段の出力により、ある特定のリツプルを含む光
   源であることを判断して上記ホワイトバランス調
   整手段を制御する制御手段と、 を具備してなるオートホワイトバランス回路。