カラーテレビジョンカメラ

【課題】色温度の異なる光源で照明された複数の被写体を同時に撮像した場合であっても所要の被写体についてホワイトバランス補正を正確に行なうことができ、また、逐次、ホワイトバランス補正を行なう場合でも一時的なピーク信号の変化に追従しない安定したホワイトバランス補正を行なうことができるホワイトバランス補正回路を備えたカラーテレビジョンカメラを提供する。
【解決手段】色分解光学素子と、複数の撮像素子と、ホワイトバランス補正回路とを有するカラーテレビジョンカメラにおいて、複数の撮像素子から出力された赤、緑、青の各画像信号の所要の白色部分の赤、緑、青の各画像信号を選択出力し、赤、緑、青のいずれか二つの各画像信号の信号レベルを、選択した所要の白色部分の他の一つの画像信号のピーク信号レベルと同一信号レベルとなるように補正するホワイトバランス補正回路を有し、色温度の異なる光源で照明された複数の被写体を同時に撮像しても所要の白色部分でホワイトバランスの補正をする。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、色温度の異なる光源で照明された複数の被写体を同時に撮像した場合であっても所要の被写体についてホワイトバランス補正を正確に行なうことができ、また、逐次、ホワイトバランス補正を行なう場合でも一時的なピーク信号の変化に追従しない安定したホワイトバランス補正を行なうことができるホワイトバランス補正回路を備えたカラーテレビジョンカメラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、カラーテレビジョンカメラは、撮像に先立ち、撮像レンズを通して入射したある色温度の光により照明された白色の被写体からの光を、色分解光学素子、例えば色分解プリズムで赤（Ｒ）色、緑（Ｇ）色、青（Ｂ）色の３原色の光に色分解して、このＲ、Ｇ、Ｂ３原色の光をそれぞれ撮像素子に入射し、光電変換をしてＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号とし、このＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号をホワイトバランス補正回路において同一の所定信号レベルに増幅するホワイトバランス補正を行なっている。したがって、ホワイトバランスの補正を行なったある色温度の光の下で撮像を行なえば、ホワイトバランスの補正をされたカラーテレビジョン信号を、カラービデオモニタ等に出力することができる。
【０００３】ところで、撮像レンズを通してカラーテレビジョンカメラに入射する被写体からの光（ホワイトバランス補正を行なったときの光と同一の色温度の光）が、人工の色温度の変化の無い光（例えば、ハロゲンランプの光）で照明された光で撮像される場合に比べ、自然の光（例えば、太陽の光）の場合には、光の色温度が気象条件、時刻の経過等により変化することが多いため、気象条件、時刻等が変化して光の色温度に変化があった場合には、ホワイトバランスがくずれ、カラービデオモニタ上に再生される被写体の色が変化してしまうことになる。これは、カラーテレビジョンカメラのホワイトバランスが、ある色温度の光の下において白色の被写体を撮像してセッティングされた状態が継続するため、カラーテレビジョンカメラに入射する被写体からの光の色温度が変化すると、撮像素子で光電変換をしたＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号の白色の被写体について出力される信号レベルに差ができてしまい、白色の被写体を撮像して同一の所定信号レベルのＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号でホワイトバランスの調整をしたカラーテレビジョン信号でなくなり、カラービデオモニタ上に正しい色の被写体像を再生することができなくなるからである。
【０００４】上述の問題を解決するための、従来技術によるカラーテレビジョンカメラの所要部分のブロック図を図２に示す。図２に示すブロック図は、カラーテレビジョンカメラのホワイトバランス補正回路の部分である。（図２は、カラーテレビジョンカメラの中の説明に必要な回路のみを示している。）
図２において、２１は、Ｒ撮像素子から出力されたＲ画像信号の信号レベルを所定の信号レベルとなるように利得制御する可変利得制御増幅器、２７は、可変利得制御増幅器２１で所要の信号レベルとなるように利得制御されたＲ画像信号をピークホールドするピークホールド回路、２２は、Ｂ撮像素子から出力されたＢ画像信号の信号レベルを所要の信号レベルに利得制御する可変利得制御増幅器、２９は、可変利得制御増幅器２２で所要の信号レベルに利得制御されたＢ画像信号をピークホールドするピークホールド回路、２８は、Ｇ撮像素子から出力されたＧ画像信号をピークホールドするピークホールド回路、３０は、ピークホールド回路２７、２８、２９から出力されたＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号で演算をしてＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号の信号レベルが同一信号レベルとなるような制御電圧を可変利得制御増幅器２１、２２へ出力する演算回路を示す。
【０００５】以下、従来のカラーテレビジョンカメラにおけるホワイトバランス回路の動作を説明する。カラーテレビジョンカメラのＲ、Ｇ、Ｂ各撮像素子から出力されたＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号は、Ｇ画像信号がピークホールド回路２８に入力され、Ｒ画像信号が可変利得制御増幅器２１に、Ｂ画像信号が可変利得制御増幅器２２に入力される。可変利得制御増幅器２１は、入力されたＲ画像信号を所要の信号レベルに増幅するように利得制御を行ない、所要信号レベルに増幅したＲ画像信号をピークホールド回路２７へ出力する。同様に、可変利得制御増幅器２２は、入力されたＢ画像信号を所要の信号レベルに増幅するように利得制御を行ない、所要信号レベルに増幅したＢ画像信号をピークホールド回路２９へ出力する。
【０００６】ピークホールド回路２８は入力されたＧ画像信号を、また、ピークホールド回路２７、２９はそれぞれに入力された利得制御され所要信号レベルに増幅されたＲ、Ｂ各画像信号を、それぞれ１フィールド期間ピークホールドし、１フィールド期間ピークホールドしたＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号を演算回路３０へ出力する。演算回路３０は、入力された１フィールド期間ピークホールドしたＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号で、（Ｒ画像信号−Ｇ画像信号）および（Ｂ画像信号−Ｇ画像信号）の演算をそれぞれ行ない、演算の差分が０に近づくような（Ｒ画像信号−Ｇ画像信号）の演算結果を可変利得制御増幅器２１の制御信号入力へ出力し、（Ｂ画像信号−Ｇ画像信号）の演算結果を可変利得制御増幅器２２の制御信号入力へ出力する。この結果、可変利得制御増幅器２１、２２から出力されるＲ、Ｂ各画像信号は、Ｇ画像信号のピーク信号レベルとほぼ同一信号レベルとなるように利得制御され、自動ホワイトバランス補正が行なわれる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来技術によるカラーテレビジョンカメラでは、ホワイトバランスの補正を、Ｒ、Ｇ、Ｂ各画像信号の１フィールド期間、すなわち２フレームで構成される１フィールドの画面の中のピーク信号を検出して、Ｒ、Ｇ、Ｂ各画像信号のそのピーク信号レベルが等しくなるように行なうため、同一画面（１フィールド期間）にある色温度の異なる、例えばＡ、Ｂ光源で照明された２つの白の被写体を同時に撮像した場合にホワイトバランス補正を自動的に行なうと、図３に示すように、Ａ色温度光源下のＲ画像信号と、Ｂ色温度光源下のＢ画像信号とを、Ａ色温度光源下とＢ色温度光源下とのＧ画像信号レベルが異なるにもかかわらず、Ｂ色温度光源下のＧ画像信号と同一レベルにするように動作するため、ホワイトバランス補正が正確に行われないという問題があった。また、逐次、ホワイトバランス補正を行なう場合、ホワイトバランスが補正されている状態のときに、ホワイトバランスの補正を行なうピーク信号が異なる被写体を撮像する、例えば、多少輝度の高い白に近い配色の電車や車を撮像すると、この被写体のピーク信号でホワイトバランス補正を行なう動作をするため、ホワイトバランスが一時的にずれる状態となる問題があった。
【０００８】本発明は、前記問題を解決し、色温度の異なる光源で照明された複数の被写体を同時に撮像した場合であっても所要の被写体についてホワイトバランス補正を正確に行なうことができ、また、逐次、ホワイトバランス補正を行なう場合でも一時的なピーク信号の変化に追従しない安定したホワイトバランス補正を行なうことができるホワイトバランス補正回路を備えたカラーテレビジョンカメラを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するために、本発明のカラーテレビジョンカメラは、少なくとも、撮像レンズからの入射光を赤、緑、青の３色光に色分解する色分解光学素子と、赤、緑、青の３色光をそれぞれ光電変換し赤、緑、青の各画像信号を出力する複数の撮像素子と、赤、緑、青の各画像信号の信号レベルを同一信号レベルとなるように補正するホワイトバランス補正回路とを有するカラーテレビジョンカメラにおいて、前記複数の撮像素子から出力された赤、緑、青の各画像信号の所要の白色部分の赤、緑、青の各画像信号を選択出力し、赤、緑、青のうち二つの、望ましくは赤、青の各画像信号の信号レベルを、選択した所要の白色部分の他の一つ、望ましくは緑の画像信号のピーク信号レベルと同一信号レベルとなるように補正するホワイトバランス補正回路を有し、色温度の異なる光源で照明された複数の被写体を同時に撮像しても所要の白色部分でホワイトバランスの補正をすることができるものである。
【００１０】また、本発明のカラーテレビジョンカメラは、少なくとも、撮像レンズからの入射光を赤、緑、青の３色光に色分解する色分解光学素子と、赤、緑、青の３色光をそれぞれ光電変換し赤、緑、青の各画像信号を出力する複数の撮像素子と、赤、緑、青の各画像信号の信号レベルを同一信号レベルとなるように補正するホワイトバランス補正回路とを有するカラーテレビジョンカメラにおいて、前記複数の撮像素子から出力された赤、緑、青の各画像信号の所要の白色部分の赤、緑、青の各画像信号を選択出力する複数のゲート回路と、赤、緑、青の各画像信号の所要の白色部分のゲート信号を前記複数のゲート回路へ出力するゲート信号発生器とを備え、赤、青の各画像信号の信号レベルを、選択した所要の白色部分の緑の画像信号のピーク信号レベルと同一信号レベルとなるように補正するホワイトバランス補正回路を有し、色温度の異なる光源で照明された複数の被写体を同時に撮像しても所要の白色部分でホワイトバランスの補正をすることができるものである。
【００１１】また、本発明のカラーテレビジョンカメラは、少なくとも、撮像レンズからの入射光を赤、緑、青の３色光に色分解する色分解光学素子と、赤、緑、青の３色光をそれぞれ光電変換し赤、緑、青の各画像信号を出力する複数の撮像素子と、赤、緑、青の各画像信号の信号レベルを同一信号レベルとなるように補正するホワイトバランス補正回路とを有するカラーテレビジョンカメラにおいて、前記複数の撮像素子から出力された赤、青の各画像信号の信号レベルを制御信号により所要の信号レベルとなるように利得制御する赤、青の各画像信号の可変利得制御増幅器と、該複数の可変利得制御増幅器から入力された、所要の信号レベルの赤、青各画像信号と前記撮像素子から出力された緑画像信号とを、撮像画面中の所要の白色部分の位置と領域を示すゲート信号によりゲートし、所要の白色部分の赤、緑、青の各画像信号を選択出力する複数のゲート回路と、該複数のゲート回路から入力される所要の白色部分の赤、緑、青の各画像信号のピーク信号レベルをホールドしピークホールド電圧を出力する複数のピークホールド回路と、該複数のピークホールド回路から出力される所要の白色部分の赤、緑、青の各画像信号のピークホールド電圧を演算し、赤、青の各画像信号の信号レベルを緑の画像信号のピーク信号レベルと同一信号レベルとなるように赤、青の各画像信号の可変利得制御増幅器を利得制御する制御信号を出力する演算回路と、撮像画面中の所要の白色部分の位置と領域を示す制御信号により、撮像画面中の所要の白色部分の位置と領域を示すゲート信号を発生し前記複数のゲート回路へ出力するゲート信号発生器とを備えたホワイトバランス補正回路を有し、色温度の異なる光源で照明された複数の被写体を同時に撮像しても所要の白色部分でホワイトバランスの補正をすることができるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明によるカラーテレビジョンカメラの実施の形態を説明する。図１は、本発明によるカラーテレビジョンカメラに使用するホワイトバランス補正回路のブロック図（図１に示すブロック図は、本発明の説明に必要な回路のみを示している）である。図１において、１は、Ｒ撮像素子から出力されたＲ画像信号の信号レベルを所要の信号レベルとなるように利得制御する可変利得制御増幅器、３は、可変利得制御増幅器１で所要の信号レベルに増幅されたＲ画像信号の所要部分を取り出すゲート回路、７は、ゲート回路３で取り出された所要部分のＲ画像信号のピーク信号レベルをピークホールドしピークホールド電圧を出力するピークホールド回路、２は、Ｂ撮像素子から出力されたＢ画像信号の信号レベルを所要の信号レベルとなるように利得制御する可変利得制御増幅器、５は、可変利得制御増幅器２で所要の信号レベルに増幅されたＢ画像信号の所要部分を取り出すゲート回路、９は、ゲート回路５で取り出された所要部分のＢ画像信号のピーク信号レベルをピークホールドしピークホールド電圧を出力するピークホールド回路、４は、Ｇ撮像素子から出力されたＧ画像信号の所要部分を取り出すゲート回路、８は、ゲート回路４で取り出された所要部分のＧ画像信号のピーク信号レベルをピークホールドしピークホールド電圧を出力するピークホールド回路、６は撮像画面中の所要の位置と所要の領域を示す制御信号に応じたゲート信号を発生するゲート信号発生回路、１０は、ピークホールド回路７、８、９から入力されたＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号のピークホールド電圧を演算してＲ、Ｂ各画像信号の信号レベルがＧ画像信号のピーク信号レベルと同一信号レベルとなるような制御電圧を可変利得制御増幅器１、２へ出力する演算回路を示す。
【００１３】以下、本発明によるカラーテレビジョンカメラにおけるホワイトバランス回路の動作を説明する。カラーテレビジョンカメラのＲ、Ｇ、Ｂ各撮像素子から出力されたＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号は、Ｇ画像信号がゲート回路４に入力され、Ｒ画像信号が可変利得制御増幅器１に、Ｂ画像信号が可変利得制御増幅器２に入力される。可変利得制御増幅器１は、入力されたＲ画像信号を所要の信号レベルに増幅するように利得制御を行ない、所要信号レベルに増幅したＲ画像信号をゲート回路３へ出力する。同様に、可変利得制御増幅器２は、入力されたＢ画像信号を所要の信号レベルに増幅するように利得制御を行ない、所要信号レベルに増幅したＢ画像信号をゲート回路５へ出力する。
【００１４】ゲート回路４は入力されたＧ画像信号を、また、ゲート回路３、５はそれぞれに入力された利得制御され所要信号レベルに増幅されたＲ、Ｂ各画像信号を、ゲート信号発生器６からゲート回路３、４、５のそれぞれのゲート信号入力に入力された撮像画面中の所要の白色部分の位置と領域を示すゲート信号でゲートして所要の白色部分のＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号を取り出し、ピークホールド回路７、８、９へ出力する。前記ゲート信号発生器６は、カラーテレビジョンカメラから出力されている画像信号をモニタするビデオモニタの撮像画面上で、ホワイトバランス補正を行なう被写体の所要の白色部分の位置と領域とを設定する制御装置（図示していない）から制御信号が入力されており、設定された所要の白色部分の位置と領域とを示すゲート信号を発生し、ゲート回路３、４、５のそれぞれのゲート信号入力へ出力している。また、ゲート信号発生器６は、ビデオモニタの撮像画面上で、ホワイトバランス補正を行なう被写体の所要の白色部分の位置と領域を表示する指示信号を、画像信号とともにビデオモニタへ出力するようにしている。
【００１５】ピークホールド回路７、８、９は、ゲート回路３、４、５からそれぞれ入力された所要の白色部分のＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号のピーク信号レベルを、それぞれ１フィールド期間ピークホールドしてピーク信号を検出し、ピークホールドした所要の白色部分のＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号のピークホールド電圧を演算回路１０へ出力する。演算回路１０は、入力された１フィールド期間ピークホールドした所要の白色部分のＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号のピークホールド電圧、（Ｒ画像信号−Ｇ画像信号）および（Ｂ画像信号−Ｇ画像信号）の演算をそれぞれ行ない、演算の差分が０に近づくような（Ｒ画像信号−Ｇ画像信号）の演算結果を可変利得制御増幅器１の制御信号入力へ出力し、（Ｂ画像信号−Ｇ画像信号）の演算結果を可変利得制御増幅器２の制御信号入力へ出力する。この結果、可変利得制御増幅器１、２から出力されるＲ、Ｂ各画像信号は、Ｇ画像信号のピーク信号レベルとほぼ同一信号レベルとなるように利得制御され、自動ホワイトバランス補正が行なわれる。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、色温度の異なる光源で照明された複数の被写体を同時に撮像した場合であっても、所要の被写体についてホワイトバランス補正を正確に行なうことができ、また、逐次、ホワイトバランス補正を行なう場合でも、一時的なピーク信号の変化に追従しない安定したホワイトバランス補正を行なうことができるホワイトバランス補正回路を備えたカラーテレビジョンカメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるカラーテレビジョンカメラのホワイトバランス補正回路のブロック図。
【図２】従来技術によるカラーテレビジョンカメラのホワイトバランス補正回路のブロック図。
【図３】異なる色温度光源下の白の被写体を同時に撮像した場合のＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号波形図。
【符号の説明】
１、２、２１、２２可変利得制御増幅器
３、４、５ゲート回路
６ゲート信号発生器
７、８、９、２７、２８、２９ピークホールド回路
１０、３０演算回路。

【特許請求の範囲】
【請求項１】少なくとも、撮像レンズからの入射光を赤、緑、青の３色光に色分解する色分解光学素子と、赤、緑、青の３色光をそれぞれ光電変換し赤、緑、青の各画像信号を出力する複数の撮像素子と、赤、緑、青の各画像信号の信号レベルを同一信号レベルとなるように補正するホワイトバランス補正回路とを有するカラーテレビジョンカメラにおいて、前記複数の撮像素子から出力された赤、緑、青の各画像信号の所要の白色部分の赤、緑、青の各画像信号を選択出力し、赤、緑、青のいずれか二つの各画像信号の信号レベルを、選択した所要の白色部分の他の一つの画像信号のピーク信号レベルと同一信号レベルとなるように補正するホワイトバランス補正回路を有し、色温度の異なる光源で照明された複数の被写体を同時に撮像しても所要の白色部分でホワイトバランスの補正をすることができることを特徴とするカラーテレビジョンカメラ。
【請求項２】少なくとも、撮像レンズからの入射光を赤、緑、青の３色光に色分解する色分解光学素子と、赤、緑、青の３色光をそれぞれ光電変換し赤、緑、青の各画像信号を出力する複数の撮像素子と、赤、緑、青の各画像信号の信号レベルを同一信号レベルとなるように補正するホワイトバランス補正回路とを有するカラーテレビジョンカメラにおいて、前記複数の撮像素子から出力された赤、緑、青の各画像信号の所要の白色部分の赤、緑、青の各画像信号を選択出力する複数のゲート回路と、赤、緑、青の各画像信号の所要の白色部分のゲート信号を前記複数のゲート回路へ出力するゲート信号発生器とを備え、赤、青の各画像信号の信号レベルを、選択した所要の白色部分の緑の画像信号のピーク信号レベルと同一信号レベルとなるように補正するホワイトバランス補正回路を有し、色温度の異なる光源で照明された複数の被写体を同時に撮像しても所要の白色部分でホワイトバランスの補正をすることができることを特徴とするカラーテレビジョンカメラ。
【請求項３】少なくとも、撮像レンズからの入射光を赤、緑、青の３色光に色分解する色分解光学素子と、赤、緑、青の３色光をそれぞれ光電変換し赤、緑、青の各画像信号を出力する複数の撮像素子と、赤、緑、青の各画像信号の信号レベルを同一信号レベルとなるように補正するホワイトバランス補正回路とを有するカラーテレビジョンカメラにおいて、前記複数の撮像素子から出力された赤、青の各画像信号の信号レベルを制御信号により所要の信号レベルとなるように利得制御する赤、青の各画像信号の可変利得制御増幅器と、該複数の可変利得制御増幅器から入力された、所要の信号レベルの赤、青各画像信号と前記撮像素子から出力された緑画像信号とを、撮像画面中の所要の白色部分の位置と領域を示すゲート信号によりゲートし、所要の白色部分の赤、緑、青の各画像信号を選択出力する複数のゲート回路と、該複数のゲート回路から入力される所要の白色部分の赤、緑、青の各画像信号のピーク信号レベルをホールドしピークホールド電圧を出力する複数のピークホールド回路と、該複数のピークホールド回路から出力される所要の白色部分の赤、緑、青の各画像信号のピークホールド電圧を演算し、赤、青の各画像信号の信号レベルを緑の画像信号のピーク信号レベルと同一信号レベルとなるように赤、青の各画像信号の可変利得制御増幅器を利得制御する制御信号を出力する演算回路と、撮像画面中の所要の白色部分の位置と領域を示す制御信号により、撮像画面中の所要の白色部分の位置と領域を示すゲート信号を発生し前記複数のゲート回路へ出力するゲート信号発生器とを備えたホワイトバランス補正回路を有し、色温度の異なる光源で照明された複数の被写体を同時に撮像しても所要の白色部分でホワイトバランスの補正をすることができることを特徴とするカラーテレビジョンカメラ。

【図１】