JP2000184382A - デジタルスチルカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】より自然な画像が得られるホワイトバランス処
理が可能なデジタルスチルカメラを提供する。 【解決手段】ＭＰＵ５が、ＣＣＤ２からの画像データに
おける所定の画素値毎に、色度座標上の座標を求め、色
度座標において複数に分割された領域に基づき、画像デ
ータに重み付けを施すので、たとえば、色度座標上にお
いて白と判断される領域でも、かかる領域を更に細分化
して、細分化された各領域が内包する画素値に応じて、
重み付けを施すことにより、より精密なホワイトバラン
ス調整を行うことが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、デジタルスチルカ
メラに関し、特にホワイトバランスを的確に行うことの
できるデジタルスチルカメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子技術の向上に伴い、撮像した画像を
デジタルデータに変換して記憶するデジタルスチルカメ
ラが開発され、既に市販されている。ユーザーは、デジ
タルスチルカメラにより撮像した画像を、たとえば自分
のパソコンのディスプレイに表示でき、またプリンタを
介してプリントできるため、その応用範囲は広いものと
なっている。

【０００３】ところで、銀塩フィルムを使用するいわゆ
る銀塩カメラにより撮影された被写体の画像は、撮影時
における色温度に応じてその色が変化することが一般的
に知られている。従って、銀塩写真における被写体画像
の色を、色温度に関係なく自然なものとするためには、
撮影時の色温度に応じた色温度フィルタを取り付けて、
銀塩フィルムへの露光光の色を変更するという対応策が
必要である。

【０００４】これに対し、デジタルスチルカメラにおい
ては、画像処理により画像データに加工を施すことがで
きるため、色温度フィルタを用いなくても、色温度の変
化に応じて、被写体の色をある程度一定とするような色
調整ができる。かかる色調整を、ホワイトバランス調整
と称する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ホワイトバ
ランス調整は、各画面内における色のバランスに基づい
て、相対的に色調整を行うものであるから、撮影したい
シーンによっては、ホワイトバランス調整を行うことに
より、却って実際の色と異なる場合もあり得る。より具
体的には、青空や、夕焼け空を撮像することによって得
られた画像に対してホワイトバランス調整を行うと、極
端な場合には一面グレーの画像が得られる恐れがある。

【０００６】そこで、従来技術においては、画像データ
の平均値が、色度座標上黒体軌跡から極端に離れている
場合には、たとえば青空のみを撮像した画像であると判
断し、各画素値に対してホワイトバランス処理にかかる
補正量を制限して、青の色を画像中に残すようにしてい
る。しかしながら、このような処理では、色が不自然な
被写体画像が得られる恐れがある。

【０００７】本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑
み、より自然な画像が得られるホワイトバランス処理が
可能なデジタルスチルカメラを提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成すべ
く、本発明のデジタルスチルカメラは、被写体像を、画
素値からなる画像データに変換する撮像手段と、前記撮
像手段からの画像データにおける所定の画素値毎に、色
度座標上の座標を求める手段と、前記色度座標において
複数に分割された領域に基づき、前記画像データに重み
付けを施す重み付け手段とを有することを特徴とする。

【０００９】本発明のデジタルスチルカメラは、被写体
像を、画素値からなる画像データに変換する撮像手段
と、前記撮像手段からの画像データにおける所定の画素
値毎に、色度座標上の座標を求める手段と、撮像時にお
ける被写界の色温度に基づき、黒体軌跡の色度上の座標
を求める手段と、前記画素値の座標と、前記黒体軌跡の
座標とを、所定の割合で足し合わせることにより得られ
た値に基づき、ホワイトバランスを調整する手段とを有
することを特徴とする。

【００１０】本発明のデジタルスチルカメラは、被写界
の輝度を測定する測光手段と、ホワイトバランスを調整
する調整手段と、前記被写界の輝度が所定値を超えてい
る場合には、前記調整手段の動作を制限する制限手段と
を有することを特徴とする。

【００１１】本発明のデジタルスチルカメラは、外界か
らの赤外線を受光する赤外線受光手段と、前記赤外線受
光手段が受光した赤外線に基づき、撮影条件を判定する
判定手段と、前記判定手段の判定した撮影条件に基づ
き、ホワイトバランスを調整する調整手段とを有するこ
とを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明のデジタルスチルカメラによれば、被写
体像を、画素値からなる画像データに変換する撮像手段
と、前記撮像手段からの画像データにおける所定の画素
値毎に、色度座標上の座標を求める手段と、前記色度座
標において複数に分割された領域に基づき、前記画像デ
ータに重み付けを施す重み付け手段とを有するので、た
とえば、色度座標上において白と判断される領域でも、
かかる領域を更に細分化して、細分化された各領域が内
包する画素値に応じて、重み付けを施すことにより、よ
り精密なホワイトバランス調整を行うことが可能とな
る。

【００１３】本発明のデジタルスチルカメラによれば、
被写体像を、画素値からなる画像データに変換する撮像
手段と、前記撮像手段からの画像データにおける所定の
画素値毎に、色度座標上の座標を求める手段と、撮像時
における被写界の色温度に基づき、黒体軌跡の色度上の
座標を求める手段と、前記画素値の座標と、前記黒体軌
跡の座標とを、所定の割合で足し合わせることにより得
られた値に基づき、ホワイトバランスを調整する手段と
を有するので、たとえば単色のみの極端なシーンを撮像
する場合には、通常のシーンを撮像する場合に用いる黒
体軌跡の代わりに、色度座標上に異なる基準値を設定す
ることにより、かかる基準値に基づきホワイトバランス
調整を行って、より自然な色調整を行うことができる。

【００１４】本発明のデジタルスチルカメラによれば、
被写界の輝度を測定する測光手段と、ホワイトバランス
を調整する調整手段と、前記被写界の輝度が所定値を超
えている場合には、前記調整手段の動作を制限する制限
手段とを有するので、たとえば極端に被写界輝度が高い
場合には、彩度及び色度の比重が弱まる代わりに明度の
比重が高まり、被写体の色は白に近づくため、かかる場
合にはホワイトバランス調整を行わず、それにより画像
における色温度のズレを防止するのである。

【００１５】本発明のデジタルスチルカメラは、外界か
らの赤外線を受光する赤外線受光手段と、前記赤外線受
光手段が受光した赤外線に基づき、撮影条件を判定する
判定手段と、前記判定手段の判定した撮影条件に基づ
き、ホワイトバランスを調整する調整手段とを有するの
で、たとえば、晴天時や曇天時等のごとく色温度が異な
る場合でも、前記赤外線受光手段が受光した赤外線に基
づき、撮影条件としての晴天時か曇天時かを判断でき、
それにより最適なホワイトバランス調整を行うことが可
能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明による実施の形態
を、図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態に
かかるデジタルスチルカメラの構成を示すブロック図で
ある。図１において、撮影レンズ１により受光面に光学
像を結像された撮像素子であるＣＣＤ２は、光学像に対
応したアナログ信号を出力する、いわゆる光電変換を行
うものであり、Ａ／Ｄ変換装置３は、ＣＣＤ２から入力
されたアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する
ものである。尚、本実施の形態にかかるＡ／Ｄ変換回路
３においては、光電変換手段２に入射した光の強度が高
いほど、大きな値のデジタル信号に変換されるものとす
る。かかるＡ／Ｄ変換回路３を介して得られた画像デー
タは、一旦、画像用メモリ４に記憶される。

【００１７】画像用メモリ４に記憶された画像データ
は、制御手段であるＭＰＵ５によって各種の画像処理が
施され、最終的には、ＭＰＵ５に接続されたメモリカー
ド等の不揮発性メモリ６に記憶される。尚、ＭＰＵ５
は、内蔵電池等の電源７から電力供給を受け、インタフ
ェース装置８を介してＩｒＤＡ（赤外線通信）やシリア
ル通信等を利用して、外部と通信できるようになってい
る。又、ＭＰＵ５は、パワースイッチ１６のオン操作に
より動作を開始し、レリーズボタン１０からのレリーズ
信号を受信して、図示しないシャッタ装置を駆動して撮
影を行うようになっている。更に、ＭＰＵ５は、液晶モ
ニタ等の画像表示装置（表示手段）９を駆動制御して、
画像の表示を行わせるようになっている。また、ＭＰＵ
５は、ＡＥ（自動露出装置）１１を駆動して絞り１１ａ
の開放量（すなわち露光量）を制御する。更に、ＭＰＵ
５は、ストロボ装置１３から照射される照射光の発光タ
イミングを制御することができるようになっている。
尚、ＭＰＵ５は、たとえばファインダ（不図示）に近接
する物体に対して赤外線を照射して、反射された赤外線
を受光することにより、かかる物体を検知可能なセンサ
１４に接続されている。

【００１８】更に、図１に示すデジタルスチルカメラ
は、赤外線測距装置２０を有している。赤外線測距装置
２０は、赤外線を照射し、更に被写体から反射した赤外
線を検出し、その時間差に基づいて被写体までの距離を
測定する機能を有する。しかしながら、たとえば超音波
を用いて測距を行う測距装置を使用することもできる。

【００１９】赤外線測距装置２０は、測定した測距値
を、内部に記憶されているテーブルに照らし合わせて、
撮影レンズ１の合焦位置を求め、モータ１２に駆動信号
を出力する。モータ１２は、その駆動信号に応じて、赤
外線測距装置２０により求められた合焦位置へと撮影レ
ンズ１を移動させるようになっている。

【００２０】本実施の形態においては、ＭＰＵ５は、画
像用メモリ４に記憶された画像データに基づき、ホワイ
トバランス調整を行うことができるようになっている。
一般的なホワイトバランス調整について簡単に説明す
る。

【００２１】図２は、ホワイトバランス調整を説明する
ための色度座標を示す図である。ホワイトバランスは、
自然界における色を全部足し合わせるとグレー（すなわ
ち彩度及び色度が存在しない状態）になるという原理に
基づいている。かかる原理に基づけば、たとえば、シー
ン毎に色温度が異なっていたとしても、撮像された画像
内において、全部足し合わたときにグレーになるよう色
調整を行えば、色温度の影響を除外して人間の目で見た
自然な色となるよう画像の色を調整することができる。
このようなホワイトバランスの基準となるグレーは、色
温度によって異なるから、図２に示す色度座標上におい
て所定の曲線ＢＴで表すことができる。かかる曲線ＢＴ
を、黒体軌跡と称する。

【００２２】より具体的に、ホワイトバランスの内容に
ついて説明する。まず、ＣＣＤ２により撮像した画像の
白色点を、ｒ，ｇを軸とした色座標（図２）で検出す
る。この白色点の色度座標をもとに、撮影環境の色温度
の推定、黒体軌跡からのずれの算出を行なう。推定され
た色温度から、最適な色再現が得られるように、色変換
マトリクスを変更する。また、黒体軌跡からのずれか
ら、画像の色の平均が黒体軌跡上のグレーに近づくよう
に、各画素値を変更する。

【００２３】色温度の制御範囲は３５００°Ｋ〜６５０
０°Ｋ（範囲外はクリップ）とする。また、決まった光
源で色再現が最適になるように、色温度固定モード（た
とえば白熱灯（ＩＮＣ）、昼光（Ｄ５０）等）を設けて
も良い。

【００２４】本実施の形態のデジタルスチルカメラにお
ける、ホワイトバランスのためのデータを検出する方法
を述べる。まずＣＣＤ２の出力データから、各サンプリ
ング点（８画素が１単位）のＲ，Ｇ，Ｂデータを求め
る。次に各サンプリングの色度座標を求め、重み付け加
算することにより、画像全体の色度座標を求める。詳細
を以下に示す。

【００２５】まず、ＣＣＤの各サンプリング点毎の出力
（Ｒ，Ｇ，Ｂ）から黒レベルを減算する。Ｒ，Ｇ，Ｂ毎
に減算する値を変えることも考えられる。次に、基準
（Ｄ５０）のＲＧＢゲインを掛け合わせる（式（１）参
照）。この時、飽和した画素を検出し、飽和画素につい
てはこの後の処理には用いないものとする。また、輝度
値（Ｇ）があるレベル以下、もしくはあるレベル以上の
画素についても、この後の処理は行わないものとする。

【００２６】なお、使用するＲＧＢゲイン（Ｇｒ、Ｇ
ｇ、Ｇｂ）は、工程でばらつきを調整された値である。
計算式を式（２）に示す。 ＫＧ^*：ＲＧＢゲイン補正係数 （^*＝ｒ，ｇ，ｂ） Ｇ^*＿ＤＥＦ：ＲＧＢゲイン初期値（^*＝ｒ，ｇ，ｂ）

【００２７】更に、求めた各画素のＲ’，Ｇ’，Ｂ’デ
ータを用いて、各色の割合を算出する（式（３）、式
（４）参照）。これが、各サンプリング点の色度座標と
なる。 ｒ＝Ｒ’／（Ｒ’＋Ｇ’＋Ｂ’） （３） ｇ＝Ｇ’／（Ｒ’＋Ｇ’＋Ｂ’） （４）

【００２８】本実施の形態においては、求めた各サンプ
リング点のｒ，ｇデータを重み付け加算することで、画
像全体の色度座標を求める。図２に示す色度座標上の黒
体軌跡ＢＴと、白と判断する領域ＷＡは、理論と測定か
ら求めることができる。調整手段としてのＭＰＵ５は、
撮像によって得られた各画素値に対応する色度座標のう
ち、上図の領域ＷＡ内に存在するサンプリング点には８
の重みを、それ以外の座標に存在するサンプリング点に
は１の重みを持たせ、重み付け加算を実現する。このよ
うにして求めた画像の色度座標が、ホワイトバランス用
データとなる。こうすることにより、緑やマゼンタ色の
影響を低減する。また、青空の青に引きずられることも
低減できる。尚、重み付け量は、８と１に限らず他の数
値であって良い。また、領域ＷＡ内に、１以上の領域を
設定し、各領域毎に重み付けを行っても良い。

【００２９】ところで、撮像したいシーンによっては、
被写体がたとえば青空や芝生など殆ど単色である場合も
あり得る。かかる場合に、通常のホワイトバランス調整
を行うと、芝生の緑の自然な色が実現できない恐れがあ
る。一方、かかる場合に、ホワイトバランス調整を全く
行わないとすると、たとえば遠景で撮影した芝生の上に
小さく人物が写っているような場合には、人物にかかる
画像の色が再現されない恐れがある。そこで、第３の実
施の形態においては、以下のようにして、かかる問題を
解消する。

【００３０】ＭＰＵ５は、求めた色度座標から、黒体軌
跡に垂直に交わる方向に、色度座標が移動するような
Ｒ，Ｂのゲインを求める。このとき、完全に黒体軌跡に
乗せるのではなく、黒体軌跡に３／８だけ近づけるよう
にする（図２の矢印ＡＲ参照）。これは被写体が必ずし
も黒体軌跡上にないことに基づいている。このように設
定することにより、たとえば遠景で撮影した芝生の上に
小さく人物が写っているような場合にも、芝生の色と人
物の色との再現を調和することができるようになってい
る。尚、画像が暗い場合は、より白色に近づけるよう
に、たとえば１／２近づけるようにすることが好まし
い。

【００３１】更に、被写界輝度が極端に明るい場合に
は、ホワイトバランス調整のために用いることができる
データを十分採取できない恐れがある。そこで、第４の
実施の形態においては、ＣＣＤ２からの画像データに基
づき、被写界輝度が極端に明るい場合には、ＭＰＵ５は
ホワイトバランス調整を行わず、色変換マトリクス、色
ゲインはデフォルト値を使用するようにする。かかる場
合、ＭＰＵ５は、ホワイトバランス調整動作を制限する
制限手段として機能することとなる。

【００３２】このように、本実施の形態によれば、たと
えば極端に被写界輝度が高い場合には、ホワイトバラン
ス調整を行わず、それにより画像における色温度のズレ
を防止することができる。

【００３３】更に、センサ１４は、ファインダを除いた
撮影者を検出して、たとえばレリーズボタンを押すこと
なくＡＦ等を行わせるためのものであるが、センサ１４
が検出した赤外線の量に基づき、撮影条件の検出が可能
である。たとえば、検出した赤外線の量が所定値以上で
あるならば、晴天下の撮影であることが予測され、一
方、検出した赤外線の量が所定値未満であれば、曇天下
の撮影であることが予想される。更に、赤外線の量がよ
り少なければ、屋内の撮影であることが予想される。

【００３４】そこで、ＭＰＵ５は、センサ１４の検出し
た赤外線の量に基づき、撮影条件を判定し、かかる撮影
条件の場合には、色温度がどの程度か推定して、ホワイ
トバランス調整を支援することにより、より精度の高い
色調整が可能となる。尚、撮影条件としては、天候や屋
内外の他、たとえば白熱灯もしくは蛍光灯下の撮像か等
も判断できる。更に、外界からの赤外線を受光するため
の手段は、センサ１４に限らず、赤外線測距装置２０を
用いても良い。

【００３５】以上、本発明を実施の形態を参照して説明
してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈さ
れるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることは
もちろんである。

【００３６】

【発明の効果】本発明のデジタルスチルカメラによれ
ば、被写体像を、画素値からなる画像データに変換する
撮像手段と、前記撮像手段からの画像データにおける所
定の画素値毎に、色度座標上の座標を求める手段と、前
記色度座標において複数に分割された領域に基づき、前
記画像データに重み付けを施す重み付け手段とを有する
ので、たとえば、色度座標上において白と判断される領
域でも、かかる領域を更に細分化して、細分化された各
領域が内包する画素値に応じて、重み付けを施すことに
より、より精密なホワイトバランス調整を行うことが可
能となる。

【００３７】本発明のデジタルスチルカメラによれば、
被写体像を、画素値からなる画像データに変換する撮像
手段と、前記撮像手段からの画像データにおける所定の
画素値毎に、色度座標上の座標を求める手段と、撮像時
における被写界の色温度に基づき、黒体軌跡の色度上の
座標を求める手段と、前記画素値の座標と、前記黒体軌
跡の座標とを、所定の割合で足し合わせることにより得
られた値に基づき、ホワイトバランスを調整する手段と
を有するので、たとえば単色のみの極端なシーンを撮像
する場合には、通常のシーンを撮像する場合に用いる黒
体軌跡の代わりに、色度座標上に異なる基準値を設定す
ることにより、かかる基準値に基づきホワイトバランス
調整を行って、より自然な色調整を行うことができる。

【００３８】本発明のデジタルスチルカメラによれば、
被写界の輝度を測定する測光手段と、ホワイトバランス
を調整する調整手段と、前記被写界の輝度が所定値を超
えている場合には、前記調整手段の動作を制限する制限
手段とを有するので、たとえば極端に被写界輝度が高い
場合には、彩度及び色度の比重が弱まる代わりに明度の
比重が高まり、被写体の色は白に近づくため、かかる場
合にはホワイトバランス調整を行わず、それにより画像
における色温度のズレを防止するのである。

【００３９】本発明のデジタルスチルカメラによれば、
外界からの赤外線を受光する赤外線受光手段と、前記赤
外線受光手段が受光した赤外線に基づき、撮影条件を判
定する判定手段と、前記判定手段の判定した撮影条件に
基づき、ホワイトバランスを調整する調整手段とを有す
るので、たとえば、晴天時や曇天時等のごとく色温度が
異なる場合でも、前記赤外線受光手段が受光した赤外線
に基づき、撮影条件としての晴天時か曇天時かを判断で
き、それにより最適なホワイトバランス調整を行うこと
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態にかかるデジタルスチルカメラの
構成を示すブロック図である。

【図２】ホワイトバランス調整を説明するための色度座
標を示す図である。

【符号の説明】

１ 撮影レンズ ２ ＣＣＤ ３ Ａ／Ｄ変換装置 ４ 画像用メモリ ５ ＭＰＵ ６ 不揮発性メモリ ７ 電源（電池） ８ インタフェース装置 ９ 画像表示装置（ＬＣＤ） １０ レリーズボタン １１ 測光装置 １１ａ 絞り １２ モータ １４ センサ １６ パワースイッチ ２０ 赤外線測距装置

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C065 AA03 BB02 BB08 BB11 BB41 BB48 CC01 DD02 DD17 EE20 FF02 GG18 GG30 GG31 GG32 GG44 GG49 5C066 AA01 BA20 CA08 CA17 EA14 GA01 KE03 KE09 KE19 KM02 KM11 KM13 LA02

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体像を、画素値からなる画像データ
   に変換する撮像手段と、 前記撮像手段からの画像データにおける所定の画素値毎
   に、色度座標上の座標を求める手段と、 前記色度座標において複数に分割された領域に基づき、
   前記画像データに重み付けを施す重み付け手段とを有す
   ることを特徴とするデジタルスチルカメラ。
2. 【請求項２】 被写体像を、画素値からなる画像データ
   に変換する撮像手段と、 前記撮像手段からの画像データにおける所定の画素値毎
   に、色度座標上の座標を求める手段と、 撮像時における被写界の色温度に基づき、黒体軌跡の色
   度上の座標を求める手段と、 前記画素値の座標と、前記黒体軌跡の座標とを、所定の
   割合で足し合わせることにより得られた値に基づき、ホ
   ワイトバランスを調整する手段とを有することを特徴と
   するデジタルスチルカメラ。
3. 【請求項３】 被写界の輝度を測定する測光手段と、 ホワイトバランスを調整する調整手段と、 前記被写界の輝度が所定値を超えている場合には、前記
   調整手段の動作を制限する制限手段とを有することを特
   徴とするデジタルスチルカメラ。
4. 【請求項４】 外界からの赤外線を受光する赤外線受光
   手段と、 前記赤外線受光手段が受光した赤外線に基づき、撮影条
   件を判定する判定手段と、 前記判定手段の判定した撮影条件に基づき、ホワイトバ
   ランスを調整する調整手段とを有することを特徴とする
   デジタルスチルカメラ。
5. 【請求項５】 前記赤外線受光手段は、測距装置の赤外
   線受光素子であることを特徴とする請求項４に記載のデ
   ジタルスチルカメラ。
6. 【請求項６】 前記赤外線受光手段は、ファインダに物
   体が近接したことを検出する赤外線受光素子であること
   を特徴とする請求項４に記載のデジタルスチルカメラ。
7. 【請求項７】 前記判定手段は、屋外もしくは屋内の撮
   影であることを判定することを特徴とする請求項４乃至
   ６のいずれかに記載のデジタルスチルカメラ。
8. 【請求項８】 前記判定手段は、撮影時の天候を判定す
   ることを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の
   デジタルスチルカメラ。
9. 【請求項９】 前記判定手段は、撮影時の色温度を判定
   することを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載
   のデジタルスチルカメラ。
10. 【請求項１０】 前記調整手段は、被写界輝度を考慮し
    てホワイトバランスを調整することを特徴とする請求項
    ４乃至９のいずれかに記載のデジタルスチルカメラ。
11. 【請求項１１】 前記調整手段は、撮影時刻を考慮して
    ホワイトバランスを調整することを特徴とする請求項４
    乃至１０のいずれかに記載のデジタルスチルカメラ。