JPH02228895A - オートホワイトバランスモジュール - 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、ＶＴＲカメラ、電子スチルカメラ等に用いら
れるオートホワイトバランスモジュールの構成に関する
ものである。

〈従来技術〉 従来のオートホワイトバランスモジュールは、互いに分
光感度の異なる複数の受光素子を有する受光装置と、受
光装置の受光面側に配され赤外線１域の入射光を遮断す
る赤外線カットフィルタとから構成されている。そして
、モジュール内に入射した光のうち赤外線領域の入射光
を赤外線カットフィルタで遮断し、可視光線領域の入射
光を受光装置の受光素子が受光してホワイトバランスを
補正する。

ここで、ホワイトバランスの目的について説明する。

人間の色に対する感覚は、どのような光源下でも白いも
のを見たときには白い色と感じるものである。例えば、
色温度の高い光源下（青い光源下）で見た「白い色の物
」でも、色温度の低い光源下（赤い光源下）で見た「白
い色の物」でも同じように白。

い物として感じる。これは、人間や肉眼では、「記憶色
」等の過去の感覚によって光源の分光特性の変化を補正
してしまうからである。

これに対して、ＶＴＲカメラ、電子スチルカメラ等（Ｃ
ＯＤ、撮像管等）で物体を見た場合、光源によっては白
い物が白く見えない現象を生じることがある。例えば、
色温度の高い光源下で見た場合には「白い物」が青く、
色温度の低い光源下で見た場合には「白い物」が赤く見
えることがある。したがって、人の目で見た場合と同じ
ように白色を再現させるためには、光源の分光特性の変
化を電気的に補正をすることが必要となる。

一般に、このようなホワイトバランスの補正を自動的に
行うオートホワイトバランス補正回路としては、例えば
第２図の如く、光学系１を介して異なる色に応じた感度
を有する複数の受光素子から成る受光装置（オートホワ
イトバランスセンサ（ＡＷＢセンサ））２により光源の
色温度を検出し、信号処理回路３によって、例えば、緑
と赤との比に対応するＲ／Ｇ信号および緑と青との比に
対応するＧ／Ｂ信号を得るオートホワイトバランスセン
ナ回路を備え、上記Ｒ／Ｇ信号とＧ／Ｂ信号とによって
撮像管４から色分離回路５を介して得られたＲ、Ｇ、Ｈ
の各信号のうちＲ信号とＢ信号とを信号処理回路６，８
でコントロールして色の補正を行うようになっている。

なお、受光装置２の出力ＩＲ／ＩＣ，ＩＧ／ＩＢは、第
３図に示すような特性を有している。

このときの測定条件は、電源電圧が５Ｖ、外気温が２５
度、抵抗値が１００にΩで、かつ出力電圧を■。（Ｂ−
Ｇ）−Ｖ。（Ｇ−Ｒ）−１，８Ｖに調整した状態で測定
したものである。

く　発明が解決しようとする課題　〉 しかし、オートポワイドバランスモジュール内に入射す
る光には、第４図の如く、直角（垂直）に入射する光（
垂直入射光）Ｘもあれば、斜めに入射する光（斜め入射
光）Ｙもある。

したがって、従来のオートポワイドバランスモジュール
では、この入射光Ｘ、Ｙが赤外線カットフィルタ９に直
接入射するので、垂直で入射した場合の赤外線カットフ
ィルタ透過距離Ｑ１と、斜めに入射した場合の赤外線カ
ットフィルタ透過距離ｇｄでは、ｆ２＋＜１２ｔ＆異な
る。これにより、受光素子の分光特性が変化し受光素子
の出力が変わる。

具体的には、赤に感度を有する受光素子において、第５
図の如く、透過距離Ｑ、を経た斜め入射光Ｙに対する赤
の出力ＩＲｙは、透過圧Ｍ（１，を経た垂直入射角Ｘに
対する赤の出力ＩＲｘに比べて小さくなり、これに伴な
い第３図に示す出力ＩＲ／ＩＧが入射角により変化する
七ととなる。

なお、赤に感度を有する受光素子は、第７図の如く、ｐ
層とｎ層とを接合（ｐｎ接合）したフォトダイオードで
あり、その受光面には、第６図の如く、赤色フィルタ１
０ｂが装着されている。そして、この受光素子の分光特
性は、第７図の如く、赤外線カットフィルタ９がない場
合の受光素子１０ａの出力ＩＲ，と、赤外線カットフィ
ルタ９の分光透過率ＩＲｔとを合成して得られるもので
ある。

また、オートホワイトバランスモジュールの照度特性は
、暗電流と受光素子の出力とで決定するので、受光素子
の出力は、暗電流の値に比して充分大きく、暗電流が無
視できる大きさである必要がある。このような状態にす
るには、受光素子面積を大きくする必要があるが、受光
素子の面積を大きくすると、コストが上昇しモジュール
自体の形状も大きくなる。

そこで、本発明は、上記課題に鑑み、色温度特性の指向
性および低照度特性に優れたオートホワイトバランスモ
ジュールの提供を目的とする。

〈　課題を解決するための手段　〉 本発明による課題解決手段は、受光素子の前に、拡散板
と集光レンズとを配置したものであり、すなわち、第１
図の如く、互いに分光感度の異なる複数の受光素子１０
を有する受光装置１１と、該受光装置１１の受光面１２
側に配され赤外線領域の入射光１３を遮断する赤外線カ
ットフィルタ１４とを備え、該赤外線カットフィルタ１
４の入射面１５側に外部からの入射光１３を拡散する拡
散板１６が配され、前記受光装置ｌｌと赤外線カットフ
ィルタ１４との間に入射光１３を集光する集光レンズ１
７が配されたものである。

く作用〉 上記課題解決手段において、オートホワイトバランスモ
ジュール内に入射した光１３は、拡散板で拡散され、赤
外線カットフィルタ１４に入る。

そして、この入射光１３のうち赤外線領域の光が赤外線
カットフィルタ１４により遮断され、可視光線領域のみ
の光が集光レンズ１７により集光され受光装置１１内の
受光素子ｌＯに入射する。次に、受光装置ｌｉ内の受光
素子ＩＯにより光源の色温度を検出し、この信号をオー
トホワイトバランス補正回路によりコントロールしてホ
ワイトバランスを補正する。

このとき、拡散板１６を赤外線カットフィルタ１４の入
射面１５側（前面）に配しているので、拡散板１６によ
り垂直入射光が拡散され、赤外線カットフィルタに垂直
入射光が直接入射する従来のモジュールのように、赤外
線カットフィルタ透過距離が一様でなくり、赤外線カッ
トフィルタに直接に入射した垂直入射光の透過距離より
長い光も赤外線カットフィルタ１４に入射することにな
る。

また、斜め入射光も拡散板１６により垂直入射光と同様
に拡散され、赤外線カットフィルタ透過距離が一様でな
くなり、赤外線カットフィルタに直接に入射した斜め入
射光の透過距離より短い光も赤外線カットフィルタ１４
に入射することになる。

したがって、入射光の入射角による受光素子ＩＯの出力
の変化が少なくなり、色温度特性の指向性がなくなる。

また、集光レンズ１７を受光装置１１および赤外線カッ
トフィルタｉ４との間、すなわち、受光装置１１の前面
に配しているので、集光レンズ！７により赤外線カット
フィルタ１４の透過光を集光して受光装置ｌｌ内の受光
素子ｌＯに入射させることが可能となる。

これにより、受光素子１１の受光面積を大きくすること
なくその出力を上げることができ、低照度特性が改善さ
れ、モジュール自体の形状も小さくなり、コストも安く
なる。

〈実施例〉 以下、本発明の一実施例について図面より説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すオートホワイトバラン
スモジュールの断面図である。

本発明のオートホワイトバランスモジュールは、第１図
の如く、互いに分光感度の異なる複数の受光素子ＩＯを
有する受光装置（オートホワイトバランスセンサ）１１
と、該受光装置１！の受光面１２側に配され赤外線領域
の入射光１３を遮断する赤外線カットフィルタ１４とを
備え、該赤外線カットフィルタ！４の入射面１５側に外
部からの入射光！３を拡散する拡散板！６が配され、前
記受光装置！ｌと赤外線カットフィルタ１４との間に入
射光１３を集光する集光レンズ１７が配されたものであ
る。

前記受光素子ＩＯは、ｐｎ接合したフォトダイオードで
あり、赤色光に感度を有する赤色光用受光素子と、緑色
光に感度を有する緑色光用受光素子と、青色光に感度を
有する青色光用受光素子とが組み合わされて受光装置１
１に内蔵されている。

前記受光装置１１は、オートホワイトバランス補正回路
（図示せず）に接続されており、モジュール本体１７°
の適宜の位置に階段状に形成された受光装置取付孔１８
に着脱自在に装着されている。

前記本体１７の上側には、光学系部品、すなわち前記赤
外線カットフィルタ〒、１４、拡散板１６および集光レ
ンズ１７を保持固定するホルダー１９が配置されている
。該ホルダー１９は、前記取付孔１８と対応する位置に
赤外線カットフィルタ１４、拡散板１６および集光レン
ズ１７が着脱自在に装着される光学系部品取付孔２０を
有する筒状に形成されている。該取付孔２０は、上部段
付部２１．中部段付部２２および下部段付部２３により
階段状に形成されており、上部段付部２１に拡散板１６
が載置され、中部段付部２２に赤外線カットフィルター
１４が載置され、下部段付部２３に集光レンズ１７が載
置されている。

前記拡散板Ｉ６は、ガラス人りポリカーボネイト（株式
会社帝人化成製Ｇ−３１２０）に紫外線吸収剤を添加し
て板状に形成されている。

前記集光レンズ１７は、その曲率４　、５　ｍｍの球面
レンズが使用されており、レンズ枠２４に嵌合保持され
ている。

なお、赤外線カットフィルターおよびオートホワイトバ
ランス補正回路は、従来の技術で記載したものと同様に
構成されている。

上記構成において、オートホワイトバランスモジュール
内に入射した光１３は、拡散板で拡散され、赤外線カッ
トフィルタ１４に入る。そして、この入射光１３のうち
赤外線領域の光が赤外線カットフィルタ１４により遮断
され、可視光線領域のみの光が集光レンズ１７により集
光され受光装置ｉｌ内の受光素子１０に入射する。

次に、受光装置１１内の受光素子１０１こより光源の色
温度を検出し、この信号をオートホワイトバランス補正
回路によりコントロールしてホワイトバランスを補正す
る。

このとき、拡散板１６を赤外線カットフィルタ１４の入
射面１５側（前面）に配しているので、拡散板１６によ
り垂直入射光が拡散され、赤外線カットフィルタ透過距
離が、第４図に示すようにｇＩのみでなくなる。すなわ
ち、透過距離がＱｌより長い光も赤外線カットフィルタ
１４に入射することになる。

また、斜め入射光も拡散板１６により垂直入射光と同様
に拡散され、赤外線カットフィルタ透過距離がＱ、のみ
でなくなる。すなわち、透過距離がＱ、より短い光も赤
外線カットフィルタ１４に入射することになる。

したがって、入射光の入射角による受光素子ＩＯの出力
の変化が少なくなり、色温度特性の指向性がなくなる。

また、集光レンズ１７を受光装置１１および赤外線カッ
トフィルタ１４との間、すなわち、受光装置１１の前面
に配しているので、集光レンズ１７により赤外線カット
フィルタ１４の透過光を集光して受光装置２内の受光素
子ｌＯに入射させることが可能となる。

これにより、受光素子１１の受光面積を大きくすること
なくその出力を上げることができ、低照度特性が改善さ
れ、モジュール自体の形状も小さくなり、コストも安く
なる。

なお、受光素子の前に拡散板と集光レンズとを配する構
成にすることにより、受光素子の出力は拡散板と集光レ
ンズとがない場合に比して、その出力が約２．６倍にな
り、またｒＲ／ｒＧＯ値は拡散板を使用しない場合に比
して、約３倍変動が少くなった。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく
、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修正および変更
を加え得ることは勿論である。

例えば、上記実施例において、赤色光、緑色光および青
色光に感度を有する受光素子を備えた受光装置を使用し
ているが、これ以外（例えば、赤色光、黄色光および青
色光）に感度を有する受光素子を備えた受光装置を使用
しても良い。

また、三種類の受光素子を備えた受光装置ではなく、二
種類あるいは四種類以上の受光素子を備えた受光装置に
本発明を適用しても良い。

〈発明の効果〉 以上の説明から明らかな通り、本発明によると、互いに
分光感度の異なる複数の受光素子を有する受光装置と、
該受光装置の受光面側に配され赤外線領域の入射光を遮
断する赤外線カットフィルタとを備えたオートホワイト
バランスモジュールにおいて、拡散板を赤外線カットフ
ィルタの入射面側（前面）に配しているので、拡散板に
より垂直入射光が拡散され、赤外線カットフィルタ透過
距離が一様でなくり、赤外線カットフィルタに直接に入
射した垂直入射光の透過距離より長い光も赤外線カット
フィルタに入射することになる。また、斜め入射光も拡
散板により垂直入射光と同様に拡散され、赤外線カット
フィルタ透過距離が一様でなくなり、赤外線カットフィ
ルタに直接に入射した斜め入射光の透過距離より短い光
も赤外線カットフィルタに入射することになる。

したがって、入射光の入射角による受光素子１０の出力
の変化が少なくなり、色温度特性の指向性がなくなる。

また、集光レンズを受光装置および赤外線カットフィル
タとの間、すなわち受光装置の前面に配しているので、
集光レンズにより赤外線カットフィルタの透過光を集光
して受光装置内の受光素子に入射させることが可能とな
る。

これにより、受光素子の受光面積を大きくすることなく
その出力を上げることができ、低照度特性が改善され、
モジュール自体の形状も小さくなり、コストも安くなる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すオートホワイトバラン
スモジュールの断面図、第２図は従来のオートホワイト
バランスモジュールのオートホワイトバランス補正回路
を示す図、第３図は同じくその出力電圧の入射光色温度
特性を示す図、第４図は同じく入射光が赤外線カットフ
ィルタを透過する状態を示す図、第５図は同じくその受
光素子の分光特性を示す図、第６図は同じくその受光素
子の構成を示す図、第７図は同じくその受光素子の分光
特性を得る状態を示す図である。 １０；受光素子、Ｉｉ；受光装置、１３；入射光、１４
；赤外線カットフィルタ、１６：拡散板、！７；集光レ
ンズ。 出 代 願 理 人 人 シャープ株式会社 中村恒久

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 互いに分光感度の異なる複数の受光素子を有する受光装
   置と、該受光装置の受光面側に配され赤外線領域の入射
   光を遮断する赤外線カットフィルタとを備え、該赤外線
   カットフィルタの入射面側に外部からの入射光を拡散す
   る拡散板が配され、前記受光装置と赤外線カットフィル
   タとの間に入射光を集光する集光レンズが配されたこと
   を特徴とするオートホワイトバランスモジュール。