(57)【要約】【課題】白バランス調整を行うカラーテレビジョンカメラにおいて、色温度の異なる光源光が部分的に照射されているような状況であっても適正な白バランス調整を行なえるカラーテレビジョンカメラを実現する。【解決手段】被写体を撮像する撮像素子と、上記撮像素子から出力される各色の映像信号の利得を制御する利得制御部と、上記利得制御部の信号を出力する出力部と、上記利得制御部からの各色の映像信号から所定範囲の映像信号を取り出すためのゲート回路部と、上記ゲート回路部から得られる各色の映像信号の各ピーク値、上記各ピーク値の座標及び上記各ピーク値の座標のそれぞれの色の映像信号レベルを検出するピーク検出部および上記ピーク検出部からの信号に基き上記利得制御部の利得を制御する信号を発生するように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮像する撮像素子と、上記撮像素子から出力される各色の映像信号の利得を制御する利得制御部と、上記利得制御部の信号を出力する出力部と、上記利得制御部からの各色の映像信号から所定範囲の映像信号を取り出すためのゲート回路部と、上記ゲート回路部から得られる各色の映像信号の各ピーク値、上記各ピーク値の座標及び上記各ピーク値の座標のそれぞれの色の映像信号レベルを検出するピーク検出部および上記ピーク検出部からの信号に基き上記利得制御部の利得を制御する信号を発生する信号処理部とからなることを特徴とするカラーテレビジョンカメラ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーテレビジョンカメラ装置に関し、特に、撮像装置から得られる映像信号に基いて白バランスを調整するカラーテレビジョンカメラ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来からカラーテレビジョンカメラ装置においては、白色光下における被写体の色をできるだけ忠実にモニタ装置に再現することが要求されている。そのため撮影状況毎に光源から被写体に照射される光の波長分布の違いを補正する、所謂、映像信号の白バランス調整が行なわれている。
【０００３】
この白バランス調整は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各映像信号の比が、白色被写体の撮像時に１：１：１となるように各色映像信号の利得を調整するようになされている。従来のホワイトバランス補正回路（例えば、特許文献１参照。）では、レベル検出器により、Ｒ、Ｇ、Ｂ各映像信号のピーク値を検出し、各色映像信号のピーク値が等しくなるようにＲ、Ｂ信号の利得を調整する方式が用いられている。
【０００４】
図２は、従来の白バランス調整を行うテレビジョンカメラ装置のブロック構成例を示す図である。図２において、被写体（図示せず）を撮像し、レンズ１を通過した撮像光が色分解光学系２によりＲ、Ｇ、Ｂの各色成分に分光され、各分光光が撮像素子３、４および５により光電変換され、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の映像信号が出力される。これらの映像信号がプリアンプ回路６によりそれぞれ増幅処理される。プリアンプ回路６から出力された各映像信号のうち、Ｇ映像信号は、そのまま後段の信号処理回路（図示せず）へ、また、Ｒ映像信号及びＢ映像信号は、それぞれＲ利得制御回路７およびＢ利得制御回路８を経て後段の信号処理回路へ出力される。
【０００５】
更に、これらの各色映像信号は、ゲート回路９に入力さる。ゲート回路９に入力されたＲ、Ｇ、Ｂ各映像信号からマイクロコンピュータによってエリア設定された検出ゲート処理によりそれぞれ検出有効範囲内のＰＲ映像信号、ＰＧ映像信号およびＰＢ映像信号が得られる。なお、ここでエリア設定とは、例えば、従来の白バランス調整では、画面のほぼ中央部の映像信号に基いて映像信号の白バランス調整を行なっており、この画面のほぼ中央部の映像信号を取出すためにマイクロコンピュータ１２によってエリア設定を行なうことを意味する。勿論、白バランス調整は、必要により中央部以外の映像信号を用いることができることは言うまでもない。
【０００６】
これらのＰＲ、ＰＧおよびＰＢ各映像信号は、過大信号除去回路１０によりＰＲ、ＰＧ、ＰＢ各映像信号共通に所定の輝度レベルを超える信号成分が取除かれたＲ’映像信号、Ｇ’映像信号、Ｂ’映像信号となり、ピーク検出回路１１に入力される。図３は、従来のピーク検出回路３０（図２では、ピーク検出回路１１に相当する。）の概略構成図を示した図である。ピーク検出回路３０内では、ピーク値検出およびサンプルホールド回路３１、３２および３３により１フィールド期間毎にそれぞれのＲ’、Ｇ’、Ｂ’各映像信号からピーク値が検出され、サンプルホールドされ、ピーク検出値ＲＰ、ＧＰ、ＢＰが出力され、マイクロコンピュータ（または信号処理部）１２に取り込まれる。
【０００７】
マイクロコンピュータ１２の出力は、Ｄ／Ａ変換回路１３を介して利得制御回路７および８に印加され、Ｒ映像信号およびＢ映像信号の利得を制御する。ここで、マイクロコンピュータ１２の信号により制御される利得制御回路７および８の動作は、以下の通りである。即ち、マイクロコンピュータ１２は、Ｇ映像信号のピーク検出値ＧＰに対してＲ、Ｂ各映像信号の各ピーク検出値ＲＰ、ＢＰが等しくなるようにＲ映像信号の利得制御回路７の利得およびＢ映像信号の利得制御回路８の利得を制御するような信号を発生し、Ｄ／Ａ変換器１３を介してそれぞれの制御信号Ｇｒ、ＧｂによりＲ利得制御回路７とＢ利得制御回路８の利得を制御し、白バランス調整を行う。
【０００８】
なお、ここで説明する従来の方式としては、白色光下における被写体の色を精度よく再現可能にするために、白色被写体を撮像した状態でもって白バランス調整を行うことが要求されるものである。
【０００９】
ところが、もし、白色被写体であっても色温度の異なる２つの光源光が部分的に照射されているような状況、例えば、図４に示すような夜間において水銀灯とナトリウム灯の２種類による街灯により照らし出された雪面を撮像した場合、上記の従来方式で白バランス調整を行うと、カメラの出力映像は、水銀灯光下の雪では青みがかり、ナトリウム灯光下の雪では赤みがかり、どちらの光源光下も白バラスが調整されない状態となる。
【００１０】
これは、図４に示すような撮像状態のＲ、Ｇ、Ｂ各映像信号の波形は、図５に示すようになる。即ち、検出されるピーク値ＲＰ、ＧＰ、ＢＰの輝度レベルと位置の関係は、図５に示した位置の情報となる。ここで図５の横軸は、図４の画面の横軸の位置を示す。図５から明らかなようにＲ映像信号のピーク値ＲＰの位置座標が他のピーク値ＧＰ、ＢＰの位置座標とは異なった位置座標となっている。従って、従来方式の白バランス調整で検出したピーク値ＲＰ、ＧＰ、ＢＰが１：１：１となるように、即ち、ピーク値を合わせるようにＲ、Ｂ各利得制御回路を制御すると、図６に示すような白バランス調整を行ってしまう。結果として、各色映像信号の輝度レベルがばらばらになり、白バランスは、収斂せずに撮像映像に対しカメラの出力映像は、色ずれと色相ずれの生じた色再現性の損なわれた映像となる。従って、従来方式のピーク検出では、検出したピーク値ＲＰ、ＧＰ、ＢＰの位置座標が同じか、あるいは近接していなければ、白バランス調整を正常に行うことができない。
【００１１】
【特許文献１】
実開平３−６９９８６号公報（第１頁、第１図）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
前述の白バランス調整方式では、白色被写体であっても色温度の異なる２つの光源光が部分的に照射されているような状況では、正常に白バランス調整が行なわれないという問題が生じる。
【００１３】
本発明の目的は、色温度の異なる光源光が部分的に照射されているような状況であっても適正な白バランス調整ができるカラーテレビジョンカメラ装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のカラーテレビジョンカメラ装置は、被写体を撮像する撮像素子と、上記撮像素子から出力される各色の映像信号の利得を制御する利得制御部と、上記利得制御部の信号を出力する出力部と、上記利得制御部からの各色の映像信号から所定範囲の映像信号を取り出すためのゲート回路部と、上記ゲート回路部から得られる各色の映像信号の各ピーク値、上記各ピーク値の座標及び上記各ピーク値の座標のそれぞれの色の映像信号レベルを検出するピーク検出部および上記ピーク検出部からの信号に基き上記利得制御部の利得を制御する信号を発生する信号処理部とから構成される。
【００１５】
また、本発明のカラーテレビジョンカメラ装置は、被写体を撮像する撮像素子と、上記撮像素子から出力される各色の映像信号の利得を制御する利得制御部と、上記利得制御部の信号を出力する出力部と、上記利得制御部からの各色の映像信号から所定範囲の映像信号を取り出すためのゲート回路部と、上記ゲート回路部から得られる各色の映像信号の各ピーク値、上記各ピーク値の座標及び上記各ピーク値の座標のそれぞれの色の映像信号レベルを検出するピーク検出部および上記ピーク検出部からの信号に基き上記利得制御部の利得を制御する信号を発生する信号処理部とからなり、上記信号処理部は、上記ピーク検出部より得られる各色の映像信号のそれぞれのピーク値、上記それぞれのピーク値の座標及び上記それぞれのピーク値の座標の各色の映像信号の情報に基き上記映像信号の少なくとも白バランス、色相、光源条件のいずれかの上記被写体状態に応じて上記各色映像信号の内、少なくとも２つの色の映像信号の利得を制御する信号を発生するように構成される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図１および図２を用いて本発明の一実施例を説明する。なお、図２は、本発明の白バランス調整回路を有するカラーテレビジョンカメラのブロック構成例を示す図であるが、ピーク検出回路１１およびマイクロコンピュータ１２を除いた他の部分は、従来の白バランス調整回路を有するカラーテレビジョンカメラのブロック構成例で説明したものと同じであるので、ここでは、詳細な説明は省略する。
【００１７】
而して、本発明の特徴であるピーク検出回路１１として、図１に示すピーク検出回路１５について、以下説明する。図１は、本発明のピーク検出回路の概要を示した図である。ピーク検出回路１５は、それぞれＲ’、Ｇ’、Ｂ’各映像信号のピーク検出回路１６、１７および１８から構成されている。なお、各映像信号のピーク検出回路１６、１７および１８は、それぞれのピーク検出機能の他、ピーク値の位置座標取得およびその位置座標における他の色信号の信号レベルを取得する機能も有する。
【００１８】
各映像信号のピーク検出回路１６、１７および１８では、１フィールド期間毎に、過大信号除去回路１０からのＲ’、Ｇ’、Ｂ’各映像信号それぞれのピーク値ＲＰ、ＧＰ、ＢＰが検出され、サンプルホールドされる。また、Ｒ’映像信号のピーク検出回路１６では、Ｒ’映像信号のピーク値の座標（以下Ｒ’ピーク座標（ＲＰｘ、ＲＰｙ）と略す。）とＲ’ピーク座標（ＲＰｘ、ＲＰｙ）のＧ’映像信号レベルＲＰｇとＢ’映像信号レベルＲＰｂを得る。同様に、Ｇ’映像信号のピーク検出回路１７では、Ｇ’映像信号のピーク値の座標（以下Ｇ’ピーク座標（ＧＰｘ、ＧＰｙ）と略称する。）とＧ’ピーク座標（ＧＰｘ、Ｇｐｙ）のＲ’映像信号レベルＧＰｒとＢ’映像信号レベルＧＰｂを得る。更に、同様にして、Ｂ’映像信号のピーク検出回路１８では、Ｂ’映像信号のピーク値の座標（以下Ｂ’ピーク座標ＢＰｘ、ＢＰｙ）と略称する。）とＢ’ピーク座標（ＢＰｘ、ＢＰｙ）座標のＧ’映像信号レベルＢＰｇとＲ’映像信号レベルＢＰｒが取得される。これら信号、即ち、Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’各映像信号それぞれのピーク値ＲＰ、ＧＰ、ＢＰと、Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’各映像信号のピーク座標（ＲＰｘ、ＲＰｙ）、（ＧＰｘ、ＧＰｙ）、（ＢＰｘ、ＢＰｙ）およびそれぞれのピーク座標における他の映像信号レベルＲＰｇ、ＲＰｂ、ＧＰｒ、ＧＰｂ、ＢＰｇ、ＢＰｒがマイクロコンピュータ１２に取り込まれる。
【００１９】
これらの入力情報を基に本実施例で使用されるマイクロコンピュータ（または信号処理部）１２では、以下のような処理を実行する。具体的には、Ｒ、Ｇ、Ｂ各映像信号のピーク値が白バランス調整を行うための情報として適しているかを判定し判定結果に従い白バランス調整を行う。判定に際しては、検出したピーク検出座標情報及び各ピーク検出座標でサンプリングしたピーク値の色信号以外の映像信号の情報を用いる。即ち、
（１）条件別処理１
Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’各映像信号のピーク座標（ＲＰｘ、ＲＰｙ）、（ＧＰｘ、ＧＰｙ）、（ＢＰｘ、ＢＰｙ）が同じ（互いに近接している場合を含む）場合、Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’各映像信号のピーク値ＲＰ、ＧＰ、ＢＰが等しくなるようにＲ、Ｂ利得制御回路７および８の利得を制御する。
【００２０】
（２）条件別処理２
Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’各映像信号のピーク座標が異なる場合で、Ｇ’映像信号のピーク座標（ＧＰｘ、ＧＰｙ）でサンプリングしたＧ’映像信号のピーク値（ＧＰ）とＲ’映像信号の値（ＧＰｒ）とＢ’映像信号の値（ＧＰｂ）の信号比と、Ｒ’映像信号のピーク座標（ＲＰｘ、ＲＰｙ）でサンプリングしたＲ’映像信号のピーク値（ＲＰ）とＧ’映像信号の値（ＲＰｇ）とＢ’映像信号の値（ＲＰｂ）の信号比と、Ｂ’映像信号のピーク座標（ＢＰｘ、ＢＰｙ）でサンプリングしたＢ’映像信号のピーク値（ＢＰ）とＧ’映像信号の値（ＢＰｇ）とＲ’映像信号の値（ＢＰｒ）の信号比とで、それぞれの信号比に大差がない場合、即ち、所定の信号比の規定値より小さい場合は、ＧＰとＧＰｒとＧＰｂの値が等しくなるようにＲ、Ｂ利得制御回路７および８の利得を制御する。なお、所定の信号比の規定値は、色温度適正補正範囲のＲ、Ｂ利得制御におけるＲ、Ｇ、Ｂ各映像信号比より類推して定めるか、あるいは、白バランスを見ながら実験的に定めることができる。
【００２１】
（３）条件別処理３
Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’各映像信号のピーク座標が異なる場合で、ＧＰ、ＧＰｒ、ＧＰｂの信号比と、ＲＰ、ＲＰｇ、ＲＰｂの信号比と、ＢＰ、ＢＰｇ、ＢＰｒの信号比とで、それぞれの信号比に大差がある場合、即ち、所定の信号比の規定値より大きい場合、そして、ＧＰ、ＧＰｒ、ＧＰｂの信号比が一番小さく、ＧＰ、ＧＰｒ、ＧＰｂの信号比が所定の信号比の規定値より小さい場合には、ＧＰとＧＰｒとＧＰｂの値が等しくなるようにＲ、Ｂ利得制御回路７および８の利得を制御する。
【００２２】
（４）条件別処理４
Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’各映像信号のピーク座標が異なる場合で、ＧＰ、ＧＰｒ、ＧＰｂの信号比と、ＲＰ、ＲＰｇ、ＲＰｂの信号比と、ＢＰ、ＢＰｇ、ＢＰｒの信号比とで、それぞれの信号比に大差があり、ＧＰ、ＧＰｒ、ＧＰｂの信号比が一番小さくなっていない場合、または、Ｒ’、Ｂ’各映像信号のピーク座標においてＧ’映像信号に対するＲ’映像信号とＢ’映像信号の大小関係が正反対で、Ｒ’、Ｂ’各映像信号のピーク座標の各信号比が所定の規定値以上であるような場合は、Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’各映像信号のピーク座標を含まない検出エリアをゲート回路に設定し、次のフィールド期間で検出するＲ’、Ｇ’、Ｂ’各映像信号のピーク座標及びＧＰ、ＧＰｒ、ＧＰｂ、ＲＰ、ＲＰｇ、ＲＰｂ、ＢＰ、ＢＰｇ、ＢＰｒの情報から上記（１）から（４）の何れかの条件に合った処理を行う。
【００２３】
而して、カメラの白バランス調整は、白色被写体に照射される光源の色温度が黒体放射軌跡に沿って変化した場合に白バランスを合わせることを前提としている。前記のように水銀灯とナトリウム灯のような色温度変化をした場合のＲ、Ｂ各映像信号の利得制御には、図１０に示すような関係がある。従って、映像信号の白バランス調整は、白色被写体に照射される光源の色度が黒体放射軌跡に沿っている場合と、そうでない場合、あるいは、被写体が白色でない場合等の条件下で、図１０に示す色温度適正制御範囲内（斜線で示す範囲内）でＲ、Ｂ映像信号の利得を制御することで白バランスの引き込みを行なっている。
【００２４】
次に、本発明を撮像例に従って説明する。図４は、先にも説明したが、夜間の水銀灯とナトリウム灯の街灯により照らし出された雪面を撮像した場合の撮像画像であり、その時の各映像信号のピーク座標（ＲＰｘ、ＲＰｙ）、（ＧＰｘ、ＧＰｙ）、（ＢＰｘ、ＢＰｙ）は、前にも説明した図５に示すものである。図５から明らかなように、この条件下で得られた各映像信号のピーク値ＲＰ、ＧＰ、ＢＰと、Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’各映像信号のピーク座標（ＲＰｘ、ＲＰｙ）、（ＧＰｘ、ＧＰｙ）、（ＢＰｘ、ＢＰｙ）からＧ’映像信号のピーク座標（ＧＰｘ、ＧＰｙ）とＢ’映像信号のピーク座標（ＢＰｘ、ＢＰｙ）は、近接しているが、Ｒ’映像信号のピーク座標（ＲＰｘ、ＲＰｙ）は、離れた位置にあり、各ピーク検出座標における信号比は、
［ＧＰ，ＧＰｒ，ＧＰｂの信号比］≒［ＢＰ，ＢＰｇ，ＢＰｒの信号比］＜［ＲＰ，ＲＰｇ，ＲＰｂの信号比］
［ＢＰ，ＢＰｇ，ＢＰｒの信号比］＜所定の信号比の規定値
［ＲＰ，ＲＰｇ，ＲＰｂの信号比］＜所定の信号比の規定値
の関係にあることから上記（２）条件別処理２に基く処理が行なわれる。即ち、ＧＰ、ＧＰｒ、ＧＰｂが等しくなるようにＲ、Ｂ利得制御回路７および８の利得を制御し、これにより白バランス調整が行われる。その結果、Ｒ、Ｂ利得制御回路７および８の利得を制御した後のＲ、Ｇ、Ｂ各映像信号波形は、図７に示したようになる。即ち、Ｇ’映像信号のピーク座標（ＧＰｘ、ＧＰｙ）とＢ’映像信号のピーク座標（ＢＰｘ、ＢＰｙ）におけるＲ、Ｇ、Ｂ各映像信号波形が重なり合った（ＧＰ、ＧＰｒ、ＧＰｂが等しい）状態になり、白色となる。なお、Ｒ’映像信号のピーク座標（ＲＰｘ、ＲＰｙ）付近ではオレンジ色となるので、照明光にほぼ忠実な画像が得られる。
【００２５】
また、仮に、撮像イメージの図４において、Ｒ’映像信号のピーク座標（ＲＰｘ、ＲＰｙ）とＢ’映像信号のピーク座標（ＢＰｘ、ＢＰｙ）の信号比が、
［ＢＰ，ＢＰｇ，ＢＰｒの信号比］＞所定の信号比の規定値、
［ＲＰ，ＲＰｇ，ＲＰｂの信号比］＞所定の信号比の規定値
となっていた場合には、上記（４）条件別処理４によって処理する。即ち、図８に示すようにＧ’映像信号のピーク座標座標（ＧＰｘ，ＧＰｙ）とＲ’映像信号のピーク座標（ＲＰｘ，ＲＰｙ）とＢ’映像信号のピーク座標（ＢＰｘ，ＢＰｙ）を含まない検出エリア８０をコンピュータ１２で設定し、（４）条件別処理４を実行する。その結果、図９に示すようなＲ、Ｇ、Ｂ各映像信号波形を示し、ゲート処理後の検出映像範囲では、ＲＰ、ＧＰ、ＢＰが重なった状態になり、白色となる。
【００２６】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載されたカラーテレビジョンカメラ装置に限定されるものではなく、上記以外に、カラーテレビジョンカメラ装置の白バランス調整に広く適応することが出来ることは、言うまでも無い。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、光源の色温度変化はもとより、色温度の異なる光源光が部分的に照射されているような状況であっても適正な白バランス調整を行なえるカラーテレビジョンカメラ装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のピーク検出回路を示す図である。
【図２】本発明の一実施例の白バランス調整回路を有するカラーテレビジョンカメラ装置のブロック構成図を示す。
【図３】従来のピーク検出回路の一例を示す図である。
【図４】本発明を説明するための雪面の画像例を示す図である。
【図５】図４に示す撮像映像例におけるＲ、Ｇ、Ｂ映像信号波形を表す図である。
【図６】従来方式による白バランス調整後のＲ，Ｇ，Ｂ映像信号波形を表す図である。
【図７】本発明を適応した白バランス調整後のＲ、Ｇ、Ｂ映像信号波形を表す図である。
【図８】本発明を説明するための雪面の画像例を示す図である。
【図９】図８に示す撮像映像例におけるＲ、Ｇ、Ｂ映像信号波形を表す図である。
【図１０】本発明に使用する色温度と利得制御の関係を示す図である。
【符号の説明】
１：レンズ、２：色分解光学系、３、４、５：撮像素子、６：プリアンプ回路、７、８：利得制御回路、９：ゲート回路、１０：過大信号除去回路、１１、１５：ピーク検出回路、１２：マイクロコンピュータ、１３：Ｄ／Ａ変換器、１６、１７、１８：Ｒ、Ｇ、Ｂ各色映像信号のピーク検出回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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