JP2002320231A - カメラシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の撮影画像のホワイトバランス補正で
は、構成が複雑になったり十分な補正を行えなかったり
する。 【解決手段】 撮影光学系２を通して入射した光により
形成される被写体像を撮像素子６により撮影するカメラ
システムにおいて、被写体照明を行う照明手段１０と、
撮影光学系を通して入射した被写体からの反射光の分光
特性を測定する分光測定手段９と、照明手段により被写
体照明を行ったときの分光測定手段による測定結果に基
づいて被写体の分光特性を演算するとともに、照明手段
により被写体照明を行わないときの分光測定手段による
測定結果と上記被写体の分光特性とに基づいて撮影光源
の分光特性を演算し、少なくともこの撮影光源の分光特
性に基づいて撮像素子による撮影画像に対するホワイト
バランス補正を行う補正手段７とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、デジタルカメラシ
ステムに関するものであり、特に撮影画像に対するホワ
イトバランス調整を行うデジタルカメラシステムに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】電子スチルカメラやビデオカメラなどの
デジタルカメラシステムでは、被写体を照らす光源の色
温度の変化によって不自然な印象の画像が撮影されてし
まう場合がある。

【０００３】そこで、上記のような不自然な印象の画像
にならないように、撮影画像の色再現を補正し、白色を
白く写し出すように調整するホワイトバランス補正が行
われている。

【０００４】従来のホワイトバランス補正の方法には、
オートホワイトバランスとマニュアルホワイトバランス
の２種類があり、オートホワイトバランスに関してはさ
らにＴＴＬ（through-the-lens） 方式や外部センサ方
式等がある。

【０００５】ＴＴＬ方式では、プログラムされた太陽光
や照明光等の色温度情報と撮像素子からの映像信号とを
利用して被写体を照らす撮影光源を特定し、その撮影光
源に合致したホワイトバランスの設定をするものであ
る。

【０００６】また、外部センサ方式では、白色の拡散板
を備えたホワイトバランスセンサがカメラに取り付けら
れ、この拡散板を通してホワイトバランスセンサから検
出される各色信号を用いてホワイトバランスの設定をす
るものである。

【０００７】また、マニュアルホワイトバランスは、撮
影者が撮影を行う前もしくは撮影後にカメラ側に白色物
体を記憶させ、その際に検出される色情報を用いてホワ
イトバランスの設定をするものであり、撮影者が白色物
体を選択するため出力画像において比較的撮影者の印象
にあったものを得ることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たようなカメラのホワイトバランス補正では、以下の問
題が存在する。

【０００９】まず、外部センサ方式では、例えば、ホワ
イトバランスセンサに当たる光から、その光源の色温度
を測り、発色のバランスを調整している。したがって、
被写体とホワイトバランスセンサに当たる光の色温度が
相違していたり、被写体の光源情報としては色温度情報
のみでは充分でないために、適正なホワイトバランス補
正が行えないという問題がある。

【００１０】また、マニュアルホワイトバランスでは、
例えば、撮影者がある光源下で白色物体をカメラ側に記
憶させるといった作業が必要であるため、光源の色温度
が変化した場合や交換レンズが使用可能なカメラにおい
てレンズを交換した場合などには、再び白色物体をカメ
ラ側に記憶させる作業をしなくてはならないという問題
がある。

【００１１】さらに、ＴＴＬ方式では、例えば、撮像エ
リアを複数に分割し、被写体の白色の場所を判断して発
色のバランスを調整している。したがって、白色の場所
が画面中の特殊な位置にあったり、黄色や赤色っぽい被
写体が画面中で多く占めたりすると、被写体を照らす光
源の特定ができないといった問題や、白色の場所を判断
するために複雑なアルゴリズムが必要になったりすると
いう問題がある。

【００１２】そこで本発明は、光源の分光特性を正確に
把握することで、容易かつ適正なホワイトバランス補正
を行うことができ、さらには、交換レンズを使用可能な
カメラにおいてもレンズ交換を行った後に再びホワイト
バランス補正を設定する必要のないデジタルカメラシス
テムを提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願第１の発明では、撮影光学系を通して入射した
光により形成される被写体像を撮像素子により撮影する
カメラシステムにおいて、被写体照明を行う照明手段
と、撮影光学系を通して入射した被写体からの反射光の
分光特性を測定する分光測定手段と、照明手段により被
写体照明を行ったときの分光測定手段による測定結果に
基づいて被写体の分光特性を演算するとともに、照明手
段により被写体照明を行わないときの分光測定手段によ
る測定結果と上記被写体の分光特性とに基づいて撮影光
源の分光特性を演算し、少なくともこの撮影光源の分光
特性に基づいて撮像素子による撮影画像に対するホワイ
トバランス補正を行う補正手段とを設けている。

【００１４】すなわち、照明手段による被写体照明時に
おける被写体からの反射光の分光特性を測定することで
被写体の分光特性を演算し、この被写体の分光特性と照
明手段による被写体の非照明時における被写体からの反
射光の分光特性とから撮影光源の分光特性を演算するこ
とで、撮影光源の分光特性を正確に知ることが可能とな
る。そしてこれにより、容易にかつ適正なホワイトバラ
ンス補正を行うことが可能となる。

【００１５】なお、照明手段は、カメラ内蔵型のもので
もよいし、カメラ本体に対して着脱可能な外部装置型の
ものでもよい。

【００１６】また、補正手段に、被写体の分光特性と予
め記憶手段に記憶させた標準白色面の分光特性とを比較
させ、被写体の分光特性と標準白色面の分光特性とが略
一致するときには撮影光源の分光特性および被写体の分
光特性に基づいてホワイトバランス補正を行わせ、被写
体の分光特性と標準白色面の分光特性とが略一致しない
ときには撮影光源の分光特性および標準白色面の分光特
性に基づいてホワイトバランス補正を行わせるようにし
てもよい。

【００１７】このように、標準白色面の分光特性を用い
ることで、撮影画面内に白色がない場合においても適正
なホワイトバランス補正を行うことが可能となる。

【００１８】なお、補正手段が撮影画像に対するホワイ
トバランス補正を行うに際して、予め記憶手段に記憶さ
れた、撮影光学系の分光特性、照明手段の分光特性、分
光測定手段に設けられた光学系（例えば、光学フィル
タ、レンズその他の光学素子を含む光学系）の分光特性
および標準白色面の分光特性に関する情報を用いるよう
にしてもよい。

【００１９】この場合において、撮影光学系がカメラ本
体に対して着脱可能であるときには、分光測定手段およ
び補正手段をカメラ本体側に設けるとともに、上記記憶
手段として、撮影光学系側に設けられた第１の記憶手段
に撮影光学系の分光特性を記憶させ、カメラ本体側に設
けられた第２の記憶手段に照明手段の分光特性、分光測
定手段における光学系の分光特性および標準白色面の分
光特性を記憶させておくことにより、撮影光学系（レン
ズ鏡筒）が交換可能なカメラシステムにおいて、レンズ
交換後に再びホワイトバランス補正を設定する必要をな
くすることが可能となる。

【００２０】さらに、補正手段に、撮影光源の分光特性
と、予め記憶手段に記憶させた特定光源の分光特性とを
比較させ、撮影光源の分光特性と特定光源の分光特性と
が略一致しないときにはホワイトバランス補正を行わ
せ、撮影光源の分光特性と特定光源の分光特性とが略一
致するときにはホワイトバランス補正を行わせないよう
にしてもよい。

【００２１】このように、撮影光源の分光特性が特定光
源の分光特性と略一致する場合にホワイトバランス補正
を行わないことで、晴天下や夕陽下等の特定の撮影光源
下での撮影においてその撮影光源の雰囲気を残した撮影
を行うことが可能となる。しかも、撮影光源の分光特性
が特定光源の分光特性と略一致しない場合にはホワイト
バランス補正を行うことで、適正にホワイトバランス補
正された撮影画像を得ることが可能となる。

【００２２】また、本願第２の発明では、撮影光学系を
通して入射した光により形成される被写体像を撮像素子
により撮影するカメラシステムにおいて、被写体照明を
行う照明手段と、撮影光学系を通して入射した被写体か
らの反射光の分光特性を測定する分光測定手段と、照明
手段の発光量に応じた複数の分光特性を記憶した記憶手
段と、照明手段により被写体照明を行ったときの分光測
定手段による測定結果に基づいて被写体の分光特性を演
算するとともに、少なくともこの被写体の分光特性と記
憶手段に記憶された照明手段の発光量のうち撮影時の発
光量に応じた分光特性とに基づいて撮像素子による撮影
画像に対するホワイトバランス補正を行う補正手段とを
設けている。

【００２３】このように、照明手段を撮影時に用いる場
合には、撮影光源の分光特性として照明手段の発光量に
応じた分光特性を用いればよいため、上記第１の発明の
ように分光測定手段の測定結果を用いて撮影光源の分光
特性を算出する必要がなく、より容易にかつ適正なホワ
イトバランス補正を行うことが可能となる。

【００２４】なお、上記第１および第２の発明におい
て、分光測定手段に、回折格子を用いた光学系を用いた
り、プリズム素子を用いた光学系を用いたりすること
で、小型の分光測定手段を得ることが可能となり、カメ
ラ本体内に分光測定手段を設けた場合にもカメラ本体の
大型化を回避することが可能となる。

【００２５】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１には、本発
明の第１実施形態であるデジタルカメラシステムの構成
を示している。この図中、１は交換レンズ、４はカメラ
ボディ（カメラ本体）であり、交換レンズ１はカメラボ
ディ４に対して着脱可能となっている。

【００２６】また、交換レンズ１内には、被写体からの
光を所望の位置に結像させるための撮影光学系２および
撮影光学系２の分光特性を予め記憶しているレンズ内記
憶部（第１の記憶手段）３が備えられている。

【００２７】また、カメラボディ４内には、被写体を照
明するための照明装置１０と、撮影光学系２によってカ
メラボディ４内に導かれる光束を分割するためのハーフ
ミラー等の光路分割素子５と、撮影光学系２によって形
成される被写体像を撮像するためのＣＣＤ，ＣＭＯＳ等
の撮像素子６と、光路分割素子５によって分割された光
束の分光特性を測定するための分光測定部９と、カメラ
ボディ４内に含まれる光路分割素子５や光学フィルタや
レンズ等の光学系の分光特性，照明装置１０の分光特
性，分光測定部９内に含まれる光学系の分光特性および
標準白色面の分光特性を予め記憶しているカメラ内記憶
部（第２の記憶手段）８と、カメラ内記憶部８内の情報
と撮影光学系２の分光特性とから撮影画像に対してホワ
イトバランス補正を行うホワイトバランス補正部７と、
ホワイトバランス補正部７によって補正された後の出力
画像を記録するための出力画像記録部１１とを備えてい
る。

【００２８】また、ホワイトバランス補正部７には、カ
メラ内記憶部８内の情報と撮影光学系２の分光特性およ
び分光測定部９からの出力に基づいて被写体の分光特
性、さらには撮影光源の分光特性を演算する演算部も設
けられている。なお、ホワイトバランス補正部７（およ
び演算部）はマイクロコンピュータによって構成され
る。

【００２９】次に、図２のフローチャートに沿って、本
実施形態のデジタルカメラシステムにおける撮影手順お
よびホワイトバランス補正部７によるホワイトバランス
補正の流れを説明する。

【００３０】まず、交換レンズ１をカメラボディ４に装
着すると、図示しない通信手段によって交換レンズ１内
に備えられているレンズ内記憶部３から、ホワイトバラ
ンス補正部７に、撮影光学系２の分光特性の情報が送ら
れる。

【００３１】次に、ホワイトバランス補正部７は、照明
装置１０を発光させて被写体を照明させる（Ｓ１）。そ
して、被写体からの反射光を撮影光学系２および光路分
割素子５を介して分光測定部９に入射させ、その反射光
の分光特性、すなわち被写体の分光特性を測定させる
（Ｓ２）。

【００３２】ここで、分光測定部９において測定される
分光特性をI(λ) 、照明装置１０の分光特性をT(λ) 、
撮影光源の分光特性をK(λ) 、被写体の分光反射率をh
(λ)、撮影光学系２の分光透過率をL(λ) 、分光測定部
９内に含まれる光学系の分光特性をB(λ) 、カメラボデ
ィ４内に含まれる光学系の分光特性をC(λ) とした場
合、これらの間には下記の式（１）に示す関係がある。

【００３３】 I(λ)={T( λ)+K(λ)}・L( λ)・B(λ)・C(λ)・h(λ) …（１） ここで、撮影光源と照明装置１０の照度について説明す
る。撮影光源の照度は晴天の屋外で約50000 〜100000lu
x であり、室内の蛍光灯下で約5000lux である。

【００３４】これに対して、照明装置１０にフラッシュ
光などを用いた場合には、ガイドナンバーにもよるが、
約10000 〜50000lux である。その他に、被写体の反射
率や被写体までの距離などの要素にも起因するが、屋内
での撮影や明るすぎない屋外での撮影においては、照明
装置１０からの照明光の影響は撮影光源からの光に比べ
て極めて強いため、K(λ) はT(λ) に比べて無視できる
ほど小さく、したがって式（１）は次のように近似でき
る。

【００３５】 I(λ)=T(λ)・L(λ)・B(λ)・C(λ)・h(λ) …（２） このため、ホワイトバランス補正部７内の演算部は、分
光測定部９において測定された分光特性と、カメラ内記
憶部８に記憶されている照明装置１０の分光特性とカメ
ラボディ４内の光学系の分光特性と分光測定部９内の光
学系の分光特性と、レンズ内記憶部３からホワイトバラ
ンス補正部７に送信された撮影光学系２の分光特性とに
基づいて、被写体の分光特性I(λ) を算出する（Ｓ
３）。

【００３６】次に、照明装置１０の非照明時における被
写体からの反射光を撮影光学系２および光路分割素子５
を介して分光測定部９に入射させ、その反射光の分光特
性を測定させる（Ｓ４）。

【００３７】ここで、撮影光源の分光特性をK(λ）、被
写体の分光反射率をh(λ) 、撮影光学系２の分光透過率
をL(λ) 、分光測定部９内に含まれる光学系の分光特性
をB(λ) 、カメラボディ４内に含まれる光学系の分光特
性をC(λ) 、分光測定部において測定された分光特性を
I(λ) とすると、先に説明した照明装置１０の照明時と
同様に、式（１）を用いて、これらの間の関係を式
（３）のように表すことができる。

【００３８】 I(λ)=K(λ)・L(λ)・B(λ)・C(λ)・h(λ) …（３） したがって、ホワイトバランス補正部７内の演算部は、
分光測定部９において測定された分光特性と、カメラ内
記憶部８に記憶されているカメラボディ４内の光学系の
分光特性と分光測定部９内の光学系の分光特性と、レン
ズ内記憶部３からホワイトバランス補正部７に送信され
た撮影光学系２の分光特性と、先に演算した被写体の分
光特性とに基づいて、撮影光源の分光特性を算出する
（Ｓ５）。

【００３９】次に、ホワイトバランス補正部７は、以上
のようにして演算した撮影光源の分光特性と、被写体の
分光特性もしくは標準白色面の分光特性と、撮影光学系
２の分光特性と、カメラボディ４内ま光学系の分光特性
とに基づいて、ホワイトバランス補正のための補正値を
算出し、この補正値を用いて撮影画像に対するホワイト
バランス補正を行う。

【００４０】ここで、ホワイトバランス補正のための補
正値は、以下の式（４）を用いて算出される。

【００４１】

【数１】

【００４２】但し、Ｗはホワイトバランス補正値、K
(λ) は撮影光源の分光特性、S(λ) は白色面の分光特
性、L(λ) は撮影光学系２の分光特性、C(λ) はカメラ
内光学系分光特性、r(λ) ，g(λ) ，b(λ) は撮像素子
面上に配置されているカラーフィルターの分光特性を表
している。また、カメラボディ４内の光学系の分光特性
は、モワレを防ぐために設けられているローパスフィル
ターや撮像素子面上に配置されているマイクロレンズな
どの光学系の分光特性を表している。

【００４３】また、上記式（４）を用いてホワイトバラ
ンス補正値を算出する際には、先に演算した被写体の分
光特性とカメラ内記憶部８に記憶されている標準白色面
の分光特性とを比較する（Ｓ６）。

【００４４】ここで、標準白色面の分光特性としては、
ＪＩＳ等に定められている標準白色面の分光特性等を用
いることとする。

【００４５】被写体の分光特性と標準白色面の分光特性
との比較によって、被写体の分光特性と標準白色面の分
光特性とが略一致する場合には、被写体がほぼ白色であ
るとして被写体の分光特性を式（４）中の標準白色面の
分光特性としてホワイトバランス補正値を算出する（Ｓ
７）。

【００４６】また、被写体の分光特性と標準白色面の分
光特性とが略一致しない場合には、被写体は白色でない
として、カメラ記憶部８に記憶されている標準白色面の
分光特性を式（４）中の標準白色面の分光特性としてホ
ワイトバランス補正値を算出する（Ｓ８）。

【００４７】ホワイトバランス補正部７は、以上のよう
にして算出したホワイトバランス補正値を用いて、撮影
（Ｓ９）によって得られた撮像素子６からの出力（画像
データ）に対してホワイトバランス補正を行う（Ｓ１
０）。その後、図示しない各種信号処理部により信号処
理し（Ｓ１１）、信号処理後の撮影画像を出力画像記憶
部１１に記憶することで撮影を完了する（Ｓ１２）。

【００４８】以上のように、本実施形態では、被写体を
照明装置１０を用いて照明したときの被写体からの反射
光の分光特性を測定することで被写体の分光特性を演算
し、この被写体の分光特性と照明装置１０の非照明時に
おける被写体からの反射光の分光特性の測定結果とに基
づいて撮影光源の分光特性を算出する。このため、本実
施形態によれば、撮影光源の分光特性を正確に算出する
ことができ、撮影画像に対する適正なホワイトバランス
補正を容易に行うことができる。

【００４９】また、ホワイトバランス補正値の算出にお
いて、標準白色面の分光特性を用いることで、撮影画面
内に白色がない場合等においても適正なホワイトバラン
ス補正を行うことができる。

【００５０】（第２実施形態）次に、本発明の第２実施
形態であるデジタルカメラシステムについて説明する。
ここで、本実施形態のカメラシステムの構成は、第１実
施形態のカメラシステムの構成とほぼ同じであり、共通
する構成要素には第１実施形態と同符号を付する。

【００５１】但し、本実施形態では、カメラ内記憶部８
内に特定光源の分光特性を記憶している点が第１実施形
態と異なる。

【００５２】以下、本実施形態のカメラシステムにおけ
るホワイトバランス補正の方法を図３を用いて説明す
る。

【００５３】まず、交換レンズ１をカメラボディ４に装
着すると、図示しない通信手段によって交換レンズ１内
に備えられているレンズ内記憶部３から、ホワイトバラ
ンス補正部７に、撮影光学系２の分光特性の情報が送ら
れる。

【００５４】次に、ホワイトバランス補正部７は、照明
装置１０を発光させて被写体を照明させる（Ｓ１１）。
そして、被写体からの反射光を撮影光学系２および光路
分割素子５を介して分光測定部９に入射させ、その反射
光の分光特性を測定させる（Ｓ１２）。さらに、ここで
は、上記式（２）を用いることで被写体の分光特性を算
出する（Ｓ１３）。

【００５５】次に、照明装置１０の非照明時における被
写体からの反射光を撮影光学系２および光路分割素子５
を介して分光測定部９に入射させ、その反射光の分光特
性を測定させる（Ｓ１４）。そして、式（３）を用い
て、撮影光源の分光特性を算出する（Ｓ１５）。

【００５６】次に、演算した撮影光源の分光特性を、カ
メラ内記憶部８に記憶されている特定光源の分光特性と
比較する（Ｓ１２）。ここで、特定光源とは、例えば、
晴天下や夕陽下等に相当する光源である。

【００５７】そして、撮影光源の分光特性が特定光源の
分光特性と略一致する場合は、ホワイトバランス補正を
行わず、撮影（Ｓ２１）によって得られた撮像素子６か
らの出力を、図示しない各種信号処理部によって信号処
理し（Ｓ２１）、信号処理後の撮影画像を出力画像記憶
部１１に記憶させる（Ｓ２２）。

【００５８】また、撮影光源の分光特性が特定光源の分
光特性と略一致しない場合には、ホワイトバランス補正
部７は、撮影光源の分光特性と、被写体の分光特性もし
くは標準白色面の分光特性と、撮影光学系２の分光特性
と、カメラボディ４内の光学系の分光特性とに基づいて
ホワイトバランス補正のための補正値を算出し（Ｓ１
８，Ｓ１９）、この補正値を用いて撮影（Ｓ２０）によ
り得られた画像に対してホワイトバランス補正を行う
（Ｓ２１）。ここで、ホワイトバランス補正のための補
正値は上記式（４）を用いて算出される。

【００５９】また、式（４）を用いてホワイトバランス
補正値を算出する際には、先に算出した被写体の分光特
性とカメラ内記憶部８に記憶された標準白色面の分光特
性とを比較し（Ｓ１７）、被写体の分光特性と標準白色
面の分光特性とが略一致する場合には、被写体がほぼ白
色であるとして被写体の分光特性を式（４）中の標準白
色面の分光特性として記憶しておき、ホワイトバランス
補正に用いる（Ｓ７）。

【００６０】また、被写体の分光特性と標準白色面の分
光特性が略一致しない場合には、被写体は白色でないと
して、標準白色面の分光特性を式（４）中の標準白色面
の分光特性として用い、ホワイトバランス補正に用い
る。

【００６１】以上のようにして算出されたホワイトバラ
ンス補正値を用いて、撮像素子６からの出力に対してホ
ワイトバランス補正を行い（Ｓ２１）、ホワイトバラン
ス補正後の撮影画像を図示しない各種信号処理部によっ
て信号処理し（Ｓ２２）、信号処理後の撮影画像を出力
画像記憶部１１に記憶することで撮影が完了する（Ｓ２
３）。

【００６２】以上のように、本実施形態によれば、撮影
光源の分光特性がカメラ内記憶部８予めに記憶されてい
た特定光源の分光特性と略一致する場合にはホワイトバ
ランス補正を行わないことで、晴天下や夕陽下等での撮
影において、撮影光源の雰囲気を残した撮影を行うこと
ができる。また、撮影光源が特定光源と略一致しない場
合には、上記第１実施形態と同様のホワイトバランス補
正を行うことで、適正なホワイトバランス補正を行うこ
とができる。

【００６３】（第３実施形態）次に、本発明の第３実施
形態であるデジタルカメラシステムについて説明する。
本実施形態は、撮影時に照明装置１０を発光させて被写
体を照明する場合の実施形態である。

【００６４】なお、本実施形態のカメラシステムの構成
は、第１実施形態のカメラシステムの構成とほぼ同じで
あり、共通する構成要素には第１実施形態と同符号を付
する。

【００６５】但し、本実施形態では、カメラ内記憶部８
に、カメラボディ４内の光学系の分光特性と、照明装置
１０の発光量に応じた複数の分光特性と、分光測定部９
内の光学系の分光特性と、標準白色面の分光特性とが予
め記憶されている。

【００６６】以下、本実施形態のカメラシステムにおけ
るホワイトバランス補正の方法を図４のフローチャート
を用いて説明する。

【００６７】まず、交換レンズ１をカメラボディ４に装
着すると、図示しない通信手段によって交換レンズ１内
に備えられているレンズ内記憶部３から、ホワイトバラ
ンス補正部７に、撮影光学系２の分光特性の情報が送ら
れる。

【００６８】次に、ホワイトバランス補正部７は、照明
装置１０を撮影時に発光させるか否かの判別を行う（Ｓ
３１）。具体的には、不図示の測光装置を用いて被写体
輝度を測定し、被写体輝度が所定値よりも低い場合に
は、照明装置１０を撮影時に発光させるものと判別す
る。

【００６９】照明装置１０を発光させずに撮影を行うと
判別した場合には、上述した第１又は第２実施形態にて
説明したようにホワイトバランス補正を行う。また、照
明装置１０を発光させて撮影を行うと判別した場合に
は、照明装置１０を撮影時に発光させる際の発光量を設
定する（Ｓ３２）。

【００７０】次に、ホワイトバランス補正部７は、照明
装置１０を発光させて被写体を照明させる（Ｓ３３）。
そして、被写体からの反射光を撮影光学系２および光路
分割素子５を介して分光測定部９に入射させ、その反射
光の分光特性を測定させる（Ｓ３４）。さらに、その測
定結果と照明装置１０の分光特性とに基づいて上記式
（２）を用いて被写体の分光特性を算出する（Ｓ３
５）。

【００７１】次に、算出した被写体の分光特性と標準白
色面の分光特性とを比較し（Ｓ３６）、被写体の分光特
性が標準白色面の分光特性と略一致する場合には被写体
の分光特性を用いて、また被写体の分光特性が標準白色
面の分光特性と略一致しない場合には標準白色面の分光
特性を用いて、上記式（４）を用いてホワイトバランス
補正値を算出する（Ｓ３７，Ｓ３８）。ここで、式
（４）中の撮影光源の分光特性Ｋ（λ）には、Ｓ３２に
て設定した照明装置１０の発光量に応じた分光特性が用
いられる。

【００７２】次に、こうして算出したホワイトバランス
補正値を用いて、ホワイトバランス補正部７は、照明装
置１０を発光させて被写体照明を行いながら撮影する
（Ｓ３９）ことにより得られた撮像素子６からの出力に
対してホワイトバランス補正を行う（Ｓ４０）。そし
て、ホワイトバランス補正後の撮影画像を図示しない各
種信号処理手段によって信号処理し（Ｓ４１）、信号処
理後の撮影画像を出力画像記憶部１１に記憶することで
撮影を完了する（Ｓ４２）。

【００７３】以上のように、本実施形態では、照明装置
１０を撮影時に用いる場合には、撮影光源の分光特性と
して照明装置１０の発光量に応じた分光特性を用いるた
め、上記第１および第２実施形態のように分光測定部９
による測定結果を用いて撮影光源の分光特性を算出する
必要がなく、より容易に適正なホワイトバランス補正を
行うことができる。

【００７４】（第４実施形態）次に、本発明の第４実施
形態のデジタルカメラシステムについて説明する。本実
施形態は、カメラボディ４に着脱可能な外部照明装置を
用いて撮影時に被写体を照明する場合の実施形態であ
る。

【００７５】なお、本実施形態のカメラシステムの構成
は、外部照明装置１２がカメラボディ４に装着されてい
ることを除いて、第１実施形態のカメラシステムの構成
とほぼ同じであり、共通する構成要素には第１実施形態
と同符号を付する。

【００７６】図６に示すように、本実施形態では、カメ
ラボディ４に、着脱可能な外部照明装置１２が装着され
ており、この外部照明装置１２内には、発光部１３の分
光特性およびこの発光部１３の発光量に応じた複数の分
光特性が予め記憶された外部記憶部１４が備えられてい
る。

【００７７】また、カメラボディ４内には、カメラボデ
ィ４内に含まれる光学系の分光特性と、分光測定部９内
に含まれる光学系の分光特性と、標準白色面の分光特性
とが予め記憶されたカメラ内記憶部８が設けられてい
る。

【００７８】次に、本実施形態のカメラシステムにおけ
るホワイトバランス補正の方法を、図５のフローチャー
トを用いて説明する。

【００７９】まず、交換レンズ１をカメラボディ４に装
着すると、図示しない通信手段によって交換レンズ１内
に備えられているレンズ内記憶部３から、ホワイトバラ
ンス補正部７に、撮影光学系２の分光特性の情報が送ら
れる。

【００８０】次に、ホワイトバランス補正部７は、外部
照明装置１２を撮影時に発光させるか否かの判別を行う
（Ｓ５１）。具体的には、不図示の測光装置を用いて被
写体輝度を測定し、被写体輝度が所定値よりも低い場合
には、外部照明装置１２を撮影時に発光させるものと判
別する。

【００８１】外部照明装置１２を発光させずに撮影を行
うと判別した場合には、上述した第１又は第２実施形態
にて説明したようにホワイトバランス補正を行う。ま
た、外部照明装置１２を発光させて撮影を行うと判別し
た場合には、外部照明装置１２を撮影時に発光させる際
の発光量を設定する（Ｓ５２）。

【００８２】次に、ホワイトバランス補正部７は、外部
照明装置１２を発光させて被写体を照明させる（Ｓ５
３）。なお、外部照明装置１２が装着されているとき
は、内蔵されている照明装置１０が使用不可となってお
り、ここでの被写体照明も外部照明装置１２を用いて行
われる。

【００８３】そして、被写体からの反射光を撮影光学系
２および光路分割素子５を介して分光測定部９に入射さ
せ、その反射光の分光特性を測定させる（Ｓ５４）。さ
らに、その測定結果と外部記憶部１４に記憶されている
外部照明装置１２の分光特性とに基づいて上記式（２）
を用いて被写体の分光特性を算出する（Ｓ５５）。

【００８４】次に、算出した被写体の分光特性と標準白
色面の分光特性とを比較し（Ｓ５６）、被写体の分光特
性が標準白色面の分光特性と略一致する場合には被写体
の分光特性を用いて、また被写体の分光特性が標準白色
面の分光特性と略一致しない場合には標準白色面の分光
特性を用いて、上記式（４）を用いてホワイトバランス
補正値を算出する（Ｓ５７，Ｓ５８）。ここで、式
（４）中の撮影光源の分光特性Ｋ（λ）には、Ｓ５２に
て設定した外部照明装置１２の発光量に応じた分光特性
が用いられる。

【００８５】次に、こうして算出したホワイトバランス
補正値を用いて、ホワイトバランス補正部７は、外部照
明装置１２を発光させて被写体照明を行いながら撮影す
る（Ｓ５９）ことにより得られた撮像素子６からの出力
に対してホワイトバランス補正を行う（Ｓ６０）。そし
て、ホワイトバランス補正後の撮影画像を図示しない各
種信号処理手段によって信号処理し（Ｓ６１）、信号処
理後の撮影画像を出力画像記憶部１１に記憶することで
撮影を完了する（Ｓ６２）。

【００８６】以上のように、本実施形態では、外部照明
装置１２を撮影時に用いる場合には、撮影光源の分光特
性として外部照明装置１２の発光量に応じた分光特性を
用いるため、上記第１および第２実施形態のように分光
測定部９による測定結果を用いて撮影光源の分光特性を
算出する必要がなく、より容易に適正なホワイトバラン
ス補正を行うことができる。

【００８７】なお、上記各実施形態では、算出した被写
体の分光特性と標準白色面の分光特性とを比較し、上記
式（４）で被写体の分光特性又は標準白色面の分光特性
を用いてホワイトバランス補正値を算出する場合につい
て説明したが、これらの実施形態において、常に標準白
色面の分光特性を用いてホワイトバランス補正値を算出
するようにしてもよい。これにより、簡易的にホワイト
バランス補正を行うことができる。

【００８８】さらに、上記第３および第４実施形態のよ
うに、撮影光源の分光特性が既知（照明装置１０，１２
の発光量に応じた分光特性）の場合には、標準白色面の
分光特性を用いれば、被写体および撮影光源の分光測定
を行うことなく、簡易的にホワイトバランス補正を行う
ことができる。

【００８９】（第５実施形態）次に、上記各実施形態に
おいて用いられている分光測定部７の構成について説明
する。

【００９０】図７および図８には、回折格子を用いた分
光測定部７の構成を示している。図７において、５１は
フィールドレンズであり、光路分割素子５により分光測
定部７側に分割された光束の一次結像面からこのフィー
ルドレンズ５１の焦点距離分だけ離れた位置に配置され
ている。

【００９１】また、５２はスリット状の回折格子であ
り、図８に示すように、スリット幅ａ，スリット間隔
ｂ，スリット数Ｎのものである。

【００９２】また、５３はＣＣＤやＣＭＯＳといった測
定用撮像素子であり、スリットからの回折光の強度分布
を測定するために用いられる。

【００９３】ここで、上記のようなスリットにおいて、
平行光が入射した場合にはスリットから角度θ方向に回
折される波長λの光の強度は以下の式で表される。

【００９４】

【数２】

【００９５】但し、Ｊ（θ）はスリットから角度θ方向
に回折される光の強度を表し、Ｃは比例定数を表してい
る。また、この式（５）において、Ｎ＝１００００、ｄ
＝０．００１ｍｍ，ａ＝０．０００５ｍｍとした場合の
波長４００，５００，６００，７００ｎｍの各波長にお
ける１次回折光の強度分布を図９に示す。ここで、各波
長における１次回折光のピークが現れる角度は以下の式
で表される。

【００９６】

【数３】

【００９７】また、撮像素子５３をスリットから距離ｙ
の位置に配置し、１次回折光の強度分布を測定したとす
ると、各波長における撮像面上での回折光のピーク位置
は以下の式で表される。

【００９８】

【数４】

【００９９】但し、ｘは波長λの光の撮像面での光軸か
らの距離を表している。

【０１００】式（７）においてｙ＝５ｍｍ、ｄ＝０．０
０１ｍｍとすると、波長が１ｎｍ異なる波長間でのピー
ク位置のずれが可視光領域において５〜数十μｍ程度と
なるため、撮像素子５３上において十分光を分解するこ
とができる。

【０１０１】以上のようにスリットを用いて分光測定部
７を構成することで、小型で十分な分解能を持つ分光測
定部を構成することができる。

【０１０２】また、上記分光測定部の構成としては、上
述した構成だけに限定されるものではなく、カメラボデ
ィ４内のレイアウトによって、スリット幅、スリット間
隔およびスリット数等の構成を適宜設定することができ
る。

【０１０３】さらに、回折格子の代わりにプリズム素子
を用いることで、分光測定部を構成してもよく、同様に
小型で十分な分解能を持つ分光測定部を構成することが
できる。

【０１０４】

【発明の効果】以上説明したように、本願第１の発明に
よれば、照明手段による被写体照明時における被写体か
らの反射光の分光特性を測定することで被写体の分光特
性を演算し、この被写体の分光特性と照明手段による被
写体の非照明時における被写体からの反射光の分光特性
とから撮影光源の分光特性を演算するので、撮影光源の
分光特性を正確に知ることができる。そしてこれによ
り、容易にかつ適正なホワイトバランス補正を行うこと
ができる。

【０１０５】また、被写体の分光特性と予め記憶手段に
記憶させた標準白色面の分光特性とを比較し、被写体の
分光特性と標準白色面の分光特性とが略一致するときに
は撮影光源の分光特性および被写体の分光特性に基づい
てホワイトバランス補正を行い、被写体の分光特性と標
準白色面の分光特性とが略一致しないときには撮影光源
の分光特性および標準白色面の分光特性に基づいてホワ
イトバランス補正を行うようにすれば、撮影画面内に白
色がない場合においても適正なホワイトバランス補正を
行うことができる。

【０１０６】なお、撮影画像に対するホワイトバランス
補正を行うに際して、予め記憶手段に記憶された各種分
光特性を用いることができるが、この場合において、撮
影光学系がカメラ本体に対して着脱可能であるときに
は、分光測定手段および補正手段をカメラ本体側に設け
るとともに、上記記憶手段として、撮影光学系側に設け
られた第１の記憶手段に撮影光学系の分光特性を記憶さ
せ、カメラ本体側に設けられた第２の記憶手段に照明手
段の分光特性、分光測定手段における光学系の分光特性
および標準白色面の分光特性を記憶させておくことによ
り、撮影光学系（レンズ鏡筒）が交換可能なカメラシス
テムにおいて、レンズ交換後に再びホワイトバランス補
正を設定する必要をなくすることができる。

【０１０７】さらに、撮影光源の分光特性と予め記憶手
段に記憶させた特定光源の分光特性とを比較し、撮影光
源の分光特性が特定光源の分光特性と略一致する場合に
ホワイトバランス補正を行わないことで、晴天下や夕陽
下等の特定の撮影光源下での撮影においてその撮影光源
の雰囲気を残した撮影を行うことができるとともに、撮
影光源の分光特性が特定光源の分光特性と略一致しない
場合にホワイトバランス補正を行うことで、適正にホワ
イトバランス補正された撮影画像を得ることができる。

【０１０８】また、本願第２の発明によれば、照明手段
を撮影時に用いる場合には、撮影光源の分光特性として
照明手段の発光量に応じた分光特性を用いるようにして
いるので、上記第１の発明のように分光測定手段の測定
結果を用いて撮影光源の分光特性を算出する必要がな
く、より容易にかつ適正なホワイトバランス補正を行う
ことができる。

【０１０９】なお、上記第１および第２の発明におい
て、分光測定手段に、回折格子を用いた光学系を用いた
り、プリズム素子を用いた光学系を用いたりすること
で、小型の分光測定手段を得ることが可能となり、カメ
ラ本体内に分光測定手段を設けた場合にもカメラ本体の
大型化を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態であるデジタルカメラシ
ステムの構成を表す図である。

【図２】上記第１実施形態のカメラシステムにおけるホ
ワイトバランス補正手順を表すフローチャートである

【図３】本発明の第２実施形態のカメラシステムにおけ
るホワイトバランス補正手順を表すフローチャートであ
る。

【図４】本発明の第３実施形態のカメラシステムにおけ
るホワイトバランス補正手順を表すフローチャートであ
る。

【図５】本発明の第４実施形態であるデジタルカメラシ
ステムの構成を表す図である。

【図６】上記第４実施形態のカメラシステムにおけるホ
ワイトバランス補正手順を表すフローチャートである

【図７】上記各実施形態のカメラシステムに備えられて
いる分光測定部の構成を表す図である

【図８】上記分光測定部の回折格子を説明する図であ
る。

【図９】上記回折格子による光の回折強度を表す図であ
る

【符号の説明】

１ 交換レンズ ２ 撮影光学系 ３ レンズ内記憶部 ４ カメラボディ ５ 光路分割素子 ６ 撮像素子 ７ ホワイトバランス補正部 ８ カメラ内記憶部 ９ 分光測定部 １０ 照明装置 １１ 出力画像記憶部 １２ 外部照明装置 １３ 発光部 １４ 外部記憶部

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H002 DB17 EB00 2H049 AA02 AA12 AA50 AA58 2H053 AD21 5C065 BB02 BB41 CC02 CC03 CC09 DD02 DD15 GG30 GG32 5C066 AA01 BA20 CA17 DD06 EA15 FA02 GA02 GA05 GA32 GA33 HA02 KA12 KE07 KE16 KM02 KM10

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮影光学系を通して入射した光により形
   成される被写体像を撮像素子により撮影するカメラシス
   テムであって、 被写体照明を行う照明手段と、 前記撮影光学系を通して入射した被写体からの反射光の
   分光特性を測定する分光測定手段と、 前記照明手段により被写体照明を行ったときの前記分光
   測定手段による測定結果に基づいて被写体の分光特性を
   演算するとともに、前記照明手段により被写体照明を行
   わないときの前記分光測定手段による測定結果と前記被
   写体の分光特性とに基づいて撮影光源の分光特性を演算
   し、少なくともこの撮影光源の分光特性に基づいて前記
   撮像素子による撮影画像に対するホワイトバランス補正
   を行う補正手段とを有することを特徴とするカメラシス
   テム。
2. 【請求項２】 少なくとも標準白色面の分光特性を記憶
   した記憶手段を有しており、 前記補正手段は、前記被写体の分光特性と前記標準白色
   面の分光特性とを比較し、 前記被写体の分光特性と前記標準白色面の分光特性とが
   略一致するときには前記撮影光源の分光特性および前記
   被写体の分光特性に基づいて前記ホワイトバランス補正
   を行い、前記被写体の分光特性と前記標準白色面の分光
   特性とが略一致しないときには前記撮影光源の分光特性
   および前記標準白色面の分光特性に基づいて前記ホワイ
   トバランス補正を行うことを特徴とする請求項１に記載
   のカメラシステム。
3. 【請求項３】 少なくとも特定光源の分光特性を記憶し
   た記憶手段を有しており、 前記補正手段は、前記撮影光源の分光特性と前記特定光
   源の分光特性とを比較し、 前記撮影光源の分光特性と前記特定光源の分光特性とが
   略一致しないときには前記ホワイトバランス補正を行
   い、前記撮影光源の分光特性と前記特定光源の分光特性
   とが略一致するときには前記ホワイトバランス補正を行
   わないことを特徴とする請求項１に記載のカメラシステ
   ム。
4. 【請求項４】 撮影光学系を通して入射した光により形
   成される被写体像を撮像素子により撮影するカメラシス
   テムであって、 被写体照明を行う照明手段と、 前記撮影光学系を通して入射した被写体からの反射光の
   分光特性を測定する分光測定手段と、 前記照明手段の発光量に応じた複数の分光特性を記憶し
   た記憶手段と、 前記照明手段により被写体照明を行ったときの前記分光
   測定手段による測定結果に基づいて被写体の分光特性を
   演算するとともに、少なくともこの被写体の分光特性と
   前記記憶手段に記憶された前記照明手段の発光量のうち
   撮影時の発光量に応じた分光特性とに基づいて前記撮像
   素子による撮影画像に対するホワイトバランス補正を行
   う補正手段とを有することを特徴とするカメラシステ
   ム。
5. 【請求項５】 前記撮影光学系の分光特性、前記照明手
   段の分光特性、前記分光測定手段に設けられた光学系の
   分光特性および標準白色面の分光特性に関する情報を記
   憶した記憶手段を有し、 前記補正手段は、前記記憶手段に記憶された各分光特性
   に基づいて前記撮像素子による撮影画像に対するホワイ
   トバランス補正を行うことを特徴とする請求項１から４
   のいずれかに記載のカメラシステム。
6. 【請求項６】 前記撮影光学系がカメラ本体に対して着
   脱可能であり、 前記分光測定手段および前記補正手段が前記カメラ本体
   側に設けられており、 前記記憶手段として、前記撮影光学系側に設けられて前
   記撮影光学系の分光特性を記憶した第１の記憶手段と、
   前記カメラ本体側に設けられて前記照明手段の分光特
   性、前記分光測定手段における光学系の分光特性および
   前記標準白色面の分光特性を記憶した第２の記憶手段と
   を有することを特徴とする請求項１に記載のカメラシス
   テム。
7. 【請求項７】 前記記憶手段は、カメラ本体内に設けら
   れた光学フィルタ、レンズその他の光学素子を含む光学
   系の分光特性を記憶しており、 前記補正手段は、このカメラ本体内の光学系の分光特性
   にも基づいて前記ホワイトバランス補正を行うことを特
   徴とする請求項５又は６に記載のカメラシステム。
8. 【請求項８】 前記照明手段が、カメラ本体に対して着
   脱可能でな外部照明手段であることを特徴とする請求項
   １から７のいずれかに記載のカメラシステム。
9. 【請求項９】 前記分光測定手段が、回折格子を用いた
   光学系を有して構成されていることを特徴とする請求項
   １から８のいずれかに記載のカメラシステム。
10. 【請求項１０】 前記分光測定手段が、プリズム素子を
    用いた光学系を有して構成されていることを特徴とする
    請求項１から８のいずれかに記載のカメラシステム。