JP2002232899A - 撮像装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 交換レンズを使用する電子カメラ、ビデオカ
メラ等において、レンズとカメラ本体のいかなる組み合
わせに対しても良好な精度の高いホワイトバランス調整
が行えるようにする。 【解決手段】 交換レンズユニットの撮影レンズ１の分
光透過率に関する情報をユニット内のＲＯＭ１４に記憶
しておき、その情報をカメラ本体内に読み込む。そして
ＣＰＵ７により、ＲＯＭ１４の情報とカメラ本体内の撮
像系の分光透過率に関する情報とによりホワイトバラン
スの補正係数を演算し、その演算した補正係数に基づい
て、デジタル画像処理回路５によりホワイトバランスの
制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像装置本体に着
脱可能な交換レンズを用いるビデオカメラ等の撮像装置
及びその制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ビデオカメラなどの撮像装置
におけるカラー撮像信号のホワイトバランスは、一般に
使用されるレンズの分光特性のうち最も標準的なレンズ
の分光特性を設定して、該設定された分光特性と被写体
からの撮像光による色温度情報に基づいて調整されてい
る。

【０００３】しかし、従来のレンズ交換可能なビデオカ
メラあるいはデジタルスチルカメラでは、使用レンズに
より分光特性が異なるので、標準的なレンズの分光特性
を設定して被写体からの色温度情報によりホワイトバラ
ンスを調整しても、実際に使用する交換レンズによって
は上記標準的なレンズと分光特性が大きく異なり、同じ
被写体でもホワイトバランスがうまく調整できない場合
がある。

【０００４】また、これらのカメラの撮像系では、例え
ば近赤外（ＩＲ）カットフィルタあるいは撮像素子の出
力において、折り返し歪の発生を防止するために光学ロ
ーパスフィルタ及び撮像素子前面にカラーフィルタ等を
設けているが、かかるフィルタの分光特性は理想的な特
性ではない。例えば、ＩＲカットフィルタによって入射
光の赤外光成分だけでなく、赤色光成分までもカットさ
れてしまう等の理由により、実際にはビデオカメラの撮
像系の分光特性を補償する必要がある。

【０００５】また、特公平７−８３４８１号公報に示さ
れているように、かかる問題の解決のために、カメラ本
体に対して交換可能な交換レンズとカメラ本体の組み合
わせにおいて、交換レンズの分光特性とカメラ本体の撮
像系の分光特性とに応じた総合分光特性に相応した情報
から、ホワイトバランスの補正を行うことが知られてい
る。

【０００６】上記分光特性の情報としては、最終的にホ
ワイトバランスの制御に用いるＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ
（青）の出力のＲ／Ｇ，Ｂ／Ｇの割合を電気的に記憶し
ているが、記憶容量が少ない利点はあるものの、より高
度な補正等には不向きな面を有している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な撮像装置におけるホワイトバランスの目的は、白い被
写体を照明する光源色温度が変化しても記録画像が常に
それを白として再現できるようにするものであるが、最
終的な総合分光特性は、上記光源色温度特性を含めたす
べてのの分光特性の積で決定される。このため、交換レ
ンズの分光特性情報として、Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇの比率値を
有する場合には、変化しないかあるいは理想として仮定
した撮像装置本体の撮像系の分光特性のＲ，Ｇ，Ｂの特
性が既知であらねばならない。

【０００８】しかしながら、実際には個体差によって
も、また使用する撮像素子の種類によっても撮像系の分
光特性は変化するので、交換レンズのみの影響を分離し
てレンズ側に記録情報として持たせたことにはならな
い。したがって、精度の高い最適なホワイトバランス制
御を行うことが難しいという問題点があった。

【０００９】本発明は、上記のような問題点を除去する
ためになされたもので、どのような交換レンズを使用し
ても、また異なる撮像装置との組み合わせにおいても良
好な精度の高いホワイトバランス調整が行えるレンズ交
換可能なビデオカメラやデジタルスチルカメラのような
撮像装置及びその制御方法を提供することを目的として
いる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る撮像装置
は、撮像装置本体に着脱可能な交換レンズユニットを用
いる撮像装置であって、前記交換レンズユニットは、該
交換レンズの分光透過率あるいはその個体差の情報を記
憶する記憶手段を有し、前記撮像装置本体は、該撮像装
置本体の撮像系の分光透過率あるいはその個体差の情報
を記憶する記憶手段と、前記各記憶手段に記憶された交
換レンズの分光透過率あるいはその個体差の情報及び前
記撮像装置本体の撮像系の分光透過率の情報に基づいて
ホワイトバランスの演算を行う演算手段と、その演算結
果に基づいてホワイトバランスを制御する制御手段を有
するようにしたものである。

【００１１】本発明に係る撮像装置の制御方法は、撮像
装置本体に着脱可能な交換レンズユニットを用いる撮像
装置の制御方法であって、前記交換レンズユニットの交
換レンズの分光透過率あるいはその個体差の情報及び前
記撮像装置本体の撮像系の分光透過率あるいはその個体
差の情報を記憶し、これらの記憶された各情報に基づい
てホワイトバランスの演算を行い、その演算結果に基づ
いてホワイトバランスを制御するようにしたものであ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面につ
いて説明する。本発明のシステム構成は、カメラ本体
（撮像装置本体）と、これに着脱可能な交換レンズユニ
ットとからなるものである。

【００１３】図１は本発明の実施例の撮像装置であるカ
メラの構成を示すブロック図である。同図において、１
は上記交換レンズユニットの撮影レンズ（交換レンズ）
で、その分光透過率の情報を内部のＲＯＭ（記憶手段）
に記憶している。２は撮影レンズ１を通して入射する被
写体からの画像光（撮像光）を電気信号に変換するＣＣ
Ｄ等の撮像素子で、カメラ本体内のＣＰＵ７は不図示の
操作レリーズ釦に連動して、タイミングジェネレータ８
とドライバ９を介してこの撮像素子２を駆動する。ま
た、タイミングジェネレータ８によりアナログ信号処理
回路３とＡ／Ｄ（アナログ−デジタル）変換回路４が制
御され、さらにＣＰＵ７からの信号により後述するホワ
イトバランス検出処理回路が駆動を開始する。

【００１４】上記撮影レンズ１からの被写体光は撮像素
子２の受光面上で結像し、撮像素子２には被写体像の明
るさに応じた信号電荷が蓄積される。この撮像素子２に
蓄積された信号電荷はドライバ９により吐き出され、Ａ
ＧＣ回路やＣＤＳ回路などを含むアナログ信号処理回路
３に入力される。アナログ信号処理回路３では、アナロ
グ画像信号に対してゲインコントロール、雑音除去等の
アナログ処理が施された後、Ａ／Ｄ変換回路４によって
デジタル信号に変換される。このデジタル変換された信
号は、例えばＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐ
ｅｃｉｆｉｃＩＣ）として構成されるデジタル画像処理
回路５に導かれ、ここでホワイトバランス調整、ガンマ
補正等の画像前処理が行われる。

【００１５】上述のホワイトバランス検出処理回路は、
色温度センサであるホワイトバランスセンサ１２、ホワ
イトバランスセンサ１２からのアナログ信号をデジタル
信号に変換するＡ／Ｄ変換回路１１、及びデジタル色温
度信号に基づいてホワイトバランス補正信号を生成する
ＣＰＵ７とを含んでいる。ホワイトバランスセンサ１２
は、例えば赤色Ｒと青色Ｂと緑色Ｇとにそれぞれ感度を
有する複数の光電変換素子からなり、部分的な白を抽出
したり、または全画素全体の平均光を無彩色として光源
色温度を推定する。ＣＰＵ７は、複数の光電変換素子の
出力に基づいてＲゲインとＢゲインを算出する。また、
図１のホワイトバランスセンサ１２は、専用のセンサで
あるが、撮像素子２で兼用することもできる。

【００１６】上記画像前処理が行われた画像データに対
してはさらに、圧縮処理回路６によりＪＰＥＧ圧縮のた
めのフォーマット処理が行われ、その後、その画像デー
タは一時的にバッファメモリ１３に格納される。そして
最終的には、ＪＰＥＧ方式で所定の比率にデータ圧縮を
受け、フラッシュメモリ等の記憶媒体であるＰＣカード
１０に記録される。

【００１７】図２は上記デジタル画像処理回路５の内部
構成を示すブロック図である。このデジタル画像処理回
路５はゲイン回路１５、ホワイトバランス回路１６及び
γ補正回路１７から構成されている。

【００１８】ゲイン回路１５は、撮像素子２の出力に対
して１ラインごとに点順次で、撮像素子２から出力され
るＲ，Ｇ，Ｂ信号の各々に対して一律に所定のゲインを
掛けるとともに、撮像素子２の感度のばらつき補正をＧ
信号に対して行い、さらに、撮像素子２の感度比のばら
つきをＲ，Ｂ信号に対して行う。

【００１９】ホワイトバランス回路１６は、撮像素子２
の出力に対して１ラインごとに点順次で、あらかじめ決
定されてＣＰＵに格納されているホワイトバランス調整
係数であるＲゲインとＢゲインをＲ，Ｂ信号に掛け合せ
る。本実施例では後述するように、撮影レンズ１のカラ
ーバランス情報とホワイトバランスセンサ１２との情報
に基づいて、調整係数をＣＰＵ７が演算して算出する。

【００２０】γ補正回路１７は、撮影素子２の出力に対
して１ラインごとに点順次で、階調ルックアップテーブ
ルを用いてγ補正を行う。

【００２１】ここで、本実施例では、上述のように交換
レンズユニットのＲＯＭ１４に該レンズ１の分光透過率
あるいはその製造個体差の情報を記憶させてカメラ本体
側で読み込めるようにし、またカメラ本体の撮像系の分
光透過率あるいはその製造個体差の情報を不図示の記憶
手段（記憶装置）に記憶させている。そして、それらの
各情報に基づいてホワイトバランスの補正係数の演算を
行う演算手段がＣＰＵ７により構成され、その演算結果
の補正係数に基づいてホワイトバランスを制御する制御
手段がデジタル画像処理回路５により構成されている。

【００２２】また、上記カメラ本体の撮像系の分光透過
率の情報は、撮像素子２の分光感度の情報、色分解用の
カラーフィルタの分光感度の情報、及び赤外カットフィ
ルタの分光透過率の情報のうち少なくとも何れかの情報
を含むようにし、ホワイトバランスの演算では、各情報
を波長ごとに乗算して総合分光特性を求めることもでき
る。

【００２３】次に、ホワイトバランス調整でＣＰＵによ
り読み出される交換レンズユニット内のＲＯＭ１４のデ
ータについて詳細に説明する。

【００２４】標準として定めた被写体を標準光源で照明
したときの撮像素子２からのＲ，Ｇ，Ｂの撮像信号出力
データＣｒ，Ｃｇ，Ｃｂは、以下の式で表される。

【００２５】 Ｃｊ＝∫Ｒ（λ）Ｉ（λ）τＬ（λ）τＦ（λ）τｊ（λ）Ｓ（λ）ｄ（λ） ……（１）式 （ｊ＝ｒ，ｇ，ｂ） ここに、 Ｒ（λ）：標準として定めた被写体の分光反射率 Ｉ（λ）：標準光源の分光強度 τＬ（λ）：標準として定めたレンズの分光透過率 τＦ（λ）：カメラ本体に装着されたＩＲカットフィル
タ、ローパスフィルタ等の色分解フィルタを除く各種フ
ィルタの分光透過率 τｊ（λ）：Ｒ，Ｇ，Ｂ色分解フィルタの分光透過率
で、ｊをｒとした場合には赤、ｊをｇにした場合には
緑、ｊをｂにした場合には青のフィルタの透過率である
（カメラの色分解フィルタがＲ，Ｇ，Ｂの純色タイプの
ものでなければ、最終的にＲ，Ｇ，Ｂに変換する信号処
理回路から得られたＲ，Ｇ，Ｂの値）。

【００２６】Ｓ（λ）：撮像素子（例えば撮像管、団体
撮像素子）の分光感度である。すなわち、かかるデータ
Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂは、標準として定めた白色の被写体
に、標準として定めた白色の光源から放射された光束を
当てた際に標準撮影レンズ、カメラ本体の撮像系、つま
りＩＲカットフィルタ、ローパスフィルタ等の各種フィ
ルタ、Ｒ，Ｇ，Ｂ色分解フィルタを介して撮像素子から
得られるＲ，Ｇ，Ｂ出力である。

【００２７】ここで、τＦ（λ）やτｊ（λ）等のデー
タは、カメラに固有な値であるので、撮影レンズの如何
にかかわりなく、カメラ本体内の記憶装置内に情報を有
していれば良い。

【００２８】また、白い被写体が標準光源によって照明
されていれば、撮像素子からの出力Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂ
を、例えば１：１：１となる補正係数でホワイトバラン
ス調整してやれば良い。

【００２９】一般には、その被写体が白であるかどうか
が不明であるため、ホワイトバランスセンサ１２からの
出力を用いて上記補正係数に修正を加える。

【００３０】ホワイトバランスセンサ１２が、撮影レン
ズ１からの光を用いない所謂、外測センサの場合には、
交換レンズの分光透過率の差に対して、上記補正係数の
修正値は同一の値となるが、実際には交換レンズと標準
レンズの分光透過率の差だけホワイトバランス制御に差
が生じる。

【００３１】一方、ホワイトバランスセンサ１２が撮影
レンズ１からの光を用いたＴＴＬセンサの場合には、交
換レンズと標準レンズの分光透過率の差は自動的に補正
されるかの如く思われる。しかし、ＴＴＬホワイトバラ
ンス調整の場合は、あらかじめ白と推定される光源色温
度に対しての補正テーブルを必要とするが、交換レンズ
と標準レンズの分光透過率の差で、その補正テーブルの
値が異なってくる。

【００３２】図３は上記撮影レンズ１の差がホワイトバ
ランスに与える影響を示す図である。同図において、光
源＃１、＃２は色温度が異なる光源のスペクトラム分布
を示し、Ｒフィルタ、Ｇフィルタはホワイトバランス用
のセンサの前面に設けられた赤フィルタ、緑フィルタの
透過特性を示し、基準レンズＡ，レンズ＃１，＃２はレ
ンズの分光特性を示している。

【００３３】ここで例えば、図３に示すレンズ＃１のよ
うな基準レンズＡとほぼ同じ分布の分光特性のレンズで
は、基準レンズ（レンズの分光特性の補正を必要としな
いレンズ）に対して光源によって異なる補正量を必要と
はしない。つまり、図３に示す光源＃１に対する補正量
と光源＃２に対する補正量はあまり変らない。

【００３４】しかし、レンズ＃２の場合は、基準レンズ
に対して短波長側の感度が極端に低いので、光源＃１，
＃２によって補正量に違いが出てくる。つまり、色温度
の低い光源＃１では、緑成分Ｇに対しての赤成分Ｒの補
正量は小さくても良いが、色温度の高い光源＃２では、
その補正量は大きくしなければならない。

【００３５】提言すると、図３に示すレンズ＃２は色温
度の低い赤っぽい光源である光源＃１より色温度の高い
青っぽい光源である光源＃２に対してより感度が低いの
で、光源＃２の下ではレンズ＃２の分光特性の補正量を
より大きく、緑に対する赤の信号の補正量を大きくする
必要がある。

【００３６】したがって、本来はｒ，ｇ，ｂに対するｒ
とｂの信号出力の比が既知であれば調整を行うことがで
きるはずであるが、撮影レンズと標準レンズの分光透過
率が異なると、本来の補正量の他に、レンズ分光透過率
による色温度に依存した補正量がさらに必要となり、結
果的に複雑な情報が必要となってしまう。

【００３７】本実施例では、レンズの分光透過率データ
を撮影レンズ１のＲＯＭ１４内に有しており、例えば、
３８０ｎｍから６８０ｎｍまでに１０ｎｍピッチで透過
率を、最大１で規格化して、８ビット形式で表現する。

【００３８】表１は、ＲＯＭ１４内に格納される分光透
過率データの例で、ヘッダ部にデータ開始波長、データ
ピッチ波長、データ終了波長（何れもｎｍ単位）、各波
長での透過率データを示す。

【００３９】

【表１】

【００４０】上記カメラ本体のＩＲカットフィルタ、ロ
ーパスフィルタ等の分光透過率、Ｒ，Ｇ，Ｂ色分解フィ
ルタの分光透過率は同じ形式でカメラ本体内の記憶装置
内に格納されている。したがって、カメラ本体内のＣＰ
Ｕ７は、交換レンズの分光透過率とカメラ本体内の分光
透過率の情報から、その掛け合せ値を算出し、前述の
（１）式のＣｒ，Ｃｇ，Ｃｂから光源色温度を求め、補
正値を一意的に決定できる。

【００４１】図４は上述の本実施例の制御処理を示すフ
ローチャートである。このフローチャートに示す制御処
理は、図１のＣＰＵ７によりあらかじめ記憶されたプロ
グラムに従って実行されるものである。

【００４２】カメラ本体に対してレンズ交換が行われる
と（Ｓ１）、その交換レンズのメモリから該レンズの分
光透過率に関する情報を読み込み（Ｓ２）、その情報と
カメラ本体の撮像系の分光透過率に関する情報とからホ
ワイトバランスの補正係数を演算する（Ｓ３）。そし
て、その演算した係数に基づいてホワイトバランス調整
が行われる（Ｓ４）。

【００４３】このように、本実施例では、交換レンズ側
に設けた記憶手段には交換レンズの分光透過率の情報が
あり、この情報はカメラ本体側により読み出され、一方
でカメラ本体の記憶装置には撮像系の分光感度特性の情
報があり、両者の積を演算して求まる総合分光特性に応
じてホワイトバランス制御手段によりカラー撮像信号の
ホワイトバランスが制御される。したがって、使用する
交換レンズごとに良好な精度の高いホワイトバランス調
節を実行することが可能となる。

【００４４】また、すべての情報は波長に対する透過率
あるいは感度特性の形式であるため、交換レンズに対し
てカメラが変わった場合でも互換性の高いシステムを構
築することができる。

【００４５】また、撮影レンズの反射防止コーティング
の製造上のバラツキや、撮像素子のカラーフィルタのバ
ラツキ、撮像素子の分光感度のバラツキ等による分光透
過率の個体差の情報を読み込んでホワイトバランス補正
することで、交換レンズ及びカメラ本体の個体差を吸収
して最適色補正を行うことができる。

【００４６】なお、以上では、電子スチルカメラの例に
ついて説明したが、動画像も取り込めるデジタルビデオ
カメラにも本発明を適用することができる。また、以上
では、ＪＰＥＧ圧縮方式について説明したが、その他の
圧縮方式（ＴＩＦＦ方式による圧縮、フラクタル方式に
よる圧縮、ＭＰＥＧ方式による圧縮）であっても良い。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
交換レンズの分光透過率の情報をレンズ側からカメラ本
体に伝達し、カメラ本体の撮像系の分光透過率との掛け
合せから、より精度の高い最適なホワイトバランス調整
制御が行える。

【００４８】また、本発明によれば、例えば撮影レンズ
の反射防止コーティングの製造上のバラツキや、撮像素
子のカラーフィルタのバラツキ、撮像素子の分光感度の
バラツキ等による分光透過率の個体差の情報を読み込ん
でホワイトバランス補正することで、交換レンズ及びカ
メラ本体の個体差を吸収して最適色補正を行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例の構成を示すブロック図

【図２】 デジタル画像処理回路の内部構成を示すブロ
ック図

【図３】 撮影レンズの分光透過率の差がホワイトバラ
ンスに与える影響を示す説明図

【図４】 実施例の制御処理を示すフローチャート

【符号の説明】

１ 撮影レンズ（交換レンズ） ２ 撮像素子 ３ アナログ信号処理回路 ５ デジタル画像処理回路（制御手段） ６ 圧縮処理回路 ７ ＣＰＵ（演算手段） １０ ＰＣカード １２ ホワイトバランスセンサ １３ バッファメモリ １４ ＲＯＭ（記憶手段） １５ ゲイン回路 １６ ホワイトバランス回路 １７ γ補正回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 9/73 Ｈ０４Ｎ 1/46 Ｚ ５Ｃ０７９ Ｆターム(参考） 5B047 AA05 AB04 BB06 BC05 CB25 DA10 5B057 BA02 CA01 CA08 CA12 CA16 CB01 CB08 CB12 CB16 CC01 CE17 CH07 CH08 5C065 AA01 BB02 CC02 CC03 CC09 DD01 EE13 GG15 GG31 GG32 5C066 AA01 BA17 CA13 DD06 EA03 EA14 EE01 GA01 GA31 GA32 HA03 HA04 KA12 KD06 KE09 KE13 KM00 KM01 5C077 LL19 MP08 PP32 PP37 PQ12 PQ23 SS01 TT09 5C079 HB01 JA13 JA16 LA23 LB01 MA01 MA11 NA03 NA29 PA00

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像装置本体に着脱可能な交換レンズユ
   ニットを用いる撮像装置であって、前記交換レンズユニ
   ットは、該交換レンズの分光透過率の情報を記憶する記
   憶手段を有し、前記撮像装置本体は、該撮像装置本体の
   撮像系の分光透過率の情報を記憶する記憶手段と、前記
   各記憶手段に記憶された交換レンズの分光透過率の情報
   及び前記撮像装置本体の撮像系の分光透過率の情報に基
   づいてホワイトバランスの演算を行う演算手段と、その
   演算結果に基づいてホワイトバランスを制御する制御手
   段を有することを特徴とする撮像装置。
2. 【請求項２】 撮像装置本体の撮像系の分光透過率の情
   報は、撮像素子の分光感度の情報、色分解用のカラーフ
   ィルタの分光感度の情報、及び赤外カットフィルタの分
   光透過率の情報のうち少なくとも何れかの情報を含むこ
   とを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 【請求項３】 ホワイトバランスの演算を行う演算手段
   は、各情報を波長ごとに乗算して総合分光特性を求める
   ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
4. 【請求項４】 撮像装置本体に着脱可能な交換レンズユ
   ニットを用いる撮像装置であって、前記交換レンズユニ
   ットは、該交換レンズの分光透過率の個体差情報を記憶
   する記憶手段を有し、前記撮像装置本体は、該撮像装置
   本体の撮像系の分光透過率の個体差情報を記憶する記憶
   手段と、前記各記憶手段に記憶された交換レンズの分光
   透過率の個体差情報及び前記撮像装置本体の撮像系の分
   光透過率の個体差情報に基づいてホワイトバランスの演
   算を行う演算手段と、その演算結果に基づいてホワイト
   バランスを制御する制御手段を有することを特徴とする
   撮像装置。
5. 【請求項５】 撮像装置本体に着脱可能な交換レンズユ
   ニットを用いる撮像装置の制御方法であって、前記交換
   レンズユニットの交換レンズの分光透過率の情報及び前
   記撮像装置本体の撮像系の分光透過率の情報を記憶し、
   これらの記憶された各情報に基づいてホワイトバランス
   の演算を行い、その演算結果に基づいてホワイトバラン
   スを制御するようにしたことを特徴とする撮像装置の制
   御方法。
6. 【請求項６】 撮像装置本体に着脱可能な交換レンズユ
   ニットを用いる撮像装置の制御方法であって、前記交換
   レンズユニットの交換レンズの分光透過率の個体差情報
   及び前記撮像装置本体の撮像系の分光透過率の個体差情
   報を記憶し、これらの記憶された各情報に基づいてホワ
   イトバランスの演算を行い、その演算結果に基づいてホ
   ワイトバランスを制御するようにしたことを特徴とする
   撮像装置の制御方法。