JP2004064468A - 撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光源種を的確に判断し、良好なホワイトバランスで撮像することができる撮像装置を提供する。
【解決手段】ＣＣＤ１６において、６３０ｎｍ以上の波長の光を透過する赤末光透過フィルタを装着した複数の受光素子ＰＤ２（赤末−赤外光センサ）が、カラーフィルタを装着した複数の受光素子ＰＤ１間に、且つＣＣＤ１６の全体に散らばるよう設けられる。赤末−赤外光センサの受光結果に基づいて、光源種を判断するための評価値（ＩＲ０／Ｇ０及びＢ０／Ｒ０）が算出され、算出されたＩＲ０／Ｇ０及びＢ０／Ｒ０に基づいて光源種が判断され、判断された光源種に対応するゲイン値が決定される。ホワイトバランス調整回路３０は、撮像により得られたデジタル信号に対し、該決定されたゲイン値をかけてホワイトバランスを調整する。
【選択図】 図１
【解決手段】ＣＣＤ１６において、６３０ｎｍ以上の波長の光を透過する赤末光透過フィルタを装着した複数の受光素子ＰＤ２（赤末−赤外光センサ）が、カラーフィルタを装着した複数の受光素子ＰＤ１間に、且つＣＣＤ１６の全体に散らばるよう設けられる。赤末−赤外光センサの受光結果に基づいて、光源種を判断するための評価値（ＩＲ０／Ｇ０及びＢ０／Ｒ０）が算出され、算出されたＩＲ０／Ｇ０及びＢ０／Ｒ０に基づいて光源種が判断され、判断された光源種に対応するゲイン値が決定される。ホワイトバランス調整回路３０は、撮像により得られたデジタル信号に対し、該決定されたゲイン値をかけてホワイトバランスを調整する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置に係り、特に、被写体からの反射光を受光して、受光量に応じた信号を出力する受光素子が複数設けられた撮像素子を備えた撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在広く普及しているデジタルカメラ等の撮像装置には、光源の色温度に関わらず被写体に含まれる白色が忠実に再現されるよう、ホワイトバランスを調整する機能が備えられている。このホワイトバランスの調整を自動的に行うためには、被写体を照明する光源種を的確に判断する必要がある。
【０００３】
例えば蛍光灯からの照明光は、太陽光や電球とは異なり、赤外光成分をほとんど含まない。従って、光源の赤外光成分の量を検出することにより光源種が蛍光灯であるか否かを判断できる。
【０００４】
特開平８−３２９９０号公報には、周辺光の赤外光成分を検出するセンサを設け、検出された赤外光成分により光源が蛍光灯であるか否かを判断してホワイトバランスを調整するビデオカメラが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平８−３２９９０号公報に記載のビデオカメラでは、被写体を照明する光源とビデオカメラ付近の光源とが異なる場合、ビデオカメラ付近の光源からの照明光がビデオカメラに入射するため、被写体を照明する光源種が誤判断されてしまう可能性がある。例えば、室内から室外の被写体を撮像する場合、従来のビデオカメラでは、被写体を照明する太陽光の赤外光成分だけではなくビデオカメラの周辺光（室内を照らす光、例えば蛍光灯）も検出される。これでは、被写体を実際に照らす光源種は太陽光であるにも関わらず、蛍光灯と誤判断されてしまい、ホワイトバランスを誤補正してしまうという問題がある。
【０００６】
また、従来の技術では、ビデオカメラに赤外線センサを別途設ける必要があるため、製造コスト及び販売価格が上昇してしまうという問題もある。
【０００７】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、光源種を的確に判断し、良好なホワイトバランスで被写体を撮像することができる撮像装置を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の撮像装置は、被写体からの光を赤、緑、青の各色成分に分解して受光し、受光した光量に応じた信号を出力する複数の第１受光素子、及び赤色成分の長波長側の光より長波長の光を受光し、受光した光量に応じた信号を出力するように前記第１受光素子間に設けられた複数の第２受光素子を備えた撮像素子と、前記第１受光素子から出力されたいずれかの色成分に応じた信号、及び第２受光素子から出力された信号に基づいて、前記被写体を照明した光源種を判断する光源種判断手段と、前記判断手段の判断結果に基づいて、ホワイトバランスを制御するホワイトバランス制御手段と、を含んで構成されている。
【０００９】
請求項１記載の発明は、撮像装置には、被写体からの光を、赤、緑、青の各色成分に分解して受光し、受光した光量に応じた信号を出力する複数の第１受光素子、及び赤色成分の長波長側の光より長波長の光を受光し、受光した光量に応じた信号を出力する複数の第２受光素子により構成された撮像素子が設けられている。第２受光素子は、第１受光素子間に設けられている。第１受光素子の受光により、主としてカラー撮像画像が形成される。第２受光素子の受光により得られた信号により、被写体を照明する光源の赤色成分の長波長側の光より長波長の光が受光される。光源種判断手段は、第１受光素子及び第２受光素子の受光量に応じた信号に基づいて、被写体を照明する光源種を判断する。すなわち、被写体を照明する光源種に応じて、例えば、波長６３０ｎｍ以上の光であるなら、赤末〜赤外光の光量が異なるので、この赤色成分の長波長側の光より長波長の光を検出することにより、光源種を判断することができる。ホワイトバランス制御手段は、光源種判断手段で判断された光源種に基づき、該光源種に対応したホワイトバランス値を用いてホワイトバランスの制御を行う。
【００１０】
なお、本発明において、赤色成分の長波長側の光より長波長の光には、赤外光及びそれ以上の長さの波長を有する光だけでなく、可視光領域の赤色成分の長波長側の光（所謂赤末光）も含まれる。
【００１１】
このように、撮像装置の周辺光ではなく被写体を照明する光から光源種を判断するため、被写体の光源種を的確に判断でき、良好なホワイトバランスを得ることが可能となる。また、撮像素子自体に赤色成分の長波長側の光より長波長の光を検出する受光素子を設けたため、撮像装置に赤外線センサを設ける場合に比して、撮像装置を低コストで製造することができる。
【００１２】
また、撮像装置においては一般的に、赤外光を遮断する赤外光遮光フィルタが撮像素子全体に設けられていることが多く、この場合には、第２受光素子では主として赤末光〜赤外光が受光されることとなる。このため、例えば、赤末光〜赤外光の領域の波長は蛍光灯にはほとんど含まれないことから、第２受光素子の受光結果により光源種が蛍光灯であるか否かを容易に判断できる。
【００１３】
なお、撮像素子は、受光素子が備えられているものであればＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）であっても、ＣＭＯＳであってもよく、特に限定されない。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記請求項１記載の発明において、前記第２受光素子の各々は、マトリクス状に配置された前記複数の第１受光素子の間に設けられている。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、第２受光素子はそれぞれ、マトリクス状に配置された複数の第１受光素子の間に設けられる。これにより第２受光素子が撮像素子上に散在するよう配置されることとなる。従って、赤色成分の長波長側の光より長波長の光、例えば、６３０ｎｍ以上の光を、第２受光素子が撮像素子の縁辺等に列設された状態に比して精度高く検出することが可能となる。なお、撮像装置では画面の中心付近に被写体をとらえることが多いため、第２受光素子を、撮像素子の中心付近に多く配置してもよいし、撮像素子全体に平均的に散在させ、撮像素子の中心付近に配置された第２受光素子と縁辺付近に配置された第２受光素子の受光量の重み付けを異ならせるようにしてもよい。
【００１６】
請求項３記載の発明では、前記光源種判断手段は、前記第２受光素子に隣接して位置する第１受光素子より得られた緑色成分に応じた信号の平均値と、前記第２受光素子の出力信号の平均値との比に基づいて光源種を判断する。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、光源種判断手段により、第２受光素子に隣接して位置する第１受光素子により得られた緑色成分に応じた信号の平均値と、第２受光素子の出力信号の平均値との比が算出される。光源種判断手段は、算出された比の値に基づいて光源種を判断する。例えば、比の値が予め定められた値以下であれば、光源種が蛍光灯であると判断されるようにしてもよい。このように、第１受光素子より得られた緑色成分に応じた信号と第２受光素子の出力信号とを用いることによって、光源種を的確に判断することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１９】
なお、以下では、本発明をデジタルカメラに適用した場合について説明する。
【００２０】
図１に示される如く、デジタルカメラ１０は、光学レンズ１２を通過した被写体像を示す入射光に基づき被写体を撮像して被写体像を示すＲ、Ｇ、Ｂ３色のカラーアナログ画像信号を出力する撮像素子としてのＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）１６と、ＣＣＤ１６全体を覆い、赤外光を遮断する赤外光遮光フィルタ１４と、ＣＣＤ１６により入力された信号に対して所定のアナログ信号処理を施すアナログ信号処理部１８と、アナログ信号処理部１８から入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換器（以下、「Ａ／Ｄ変換器」という。）２０と、光学レンズ１２を駆動するための駆動部２２と、ＣＣＤ１６に対する撮影時のタイミング制御を行うＣＣＤ制御部２４と、ストロボ５０の発光の制御を行うストロボ制御部４８と、シャッタスイッチ等のカメラ操作部５２と、を備えている。
【００２１】
Ａ／Ｄ変換器２０から出力されたデジタル信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ信号のデジタル値）は、メモリ５４に格納されると共に、メモリ５４に格納されたデジタル信号は、デジタル信号処理回路２６に入力される。デジタル信号処理回路２６は、同時化回路２８、ホワイトバランス調整回路３０、ガンマ補正回路３２、ＹＣ信号作成回路３４、及びメモリ３６から構成されている
同時化回路２８は、メモリ５４から読み出された点順次のＲ、Ｇ、Ｂ信号を同時式に変換し、このＲ、Ｇ、Ｂ信号をホワイトバランス調整回路３０に出力する。ホワイトバランス調整回路３０は、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号のデジタル値の各々にゲインを乗算して増減するための乗算器３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂから構成されており、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号は、乗算器３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂにそれぞれ入力される。更に、乗算器３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂには、ホワイトバランス制御するためのゲイン値Ｒｇ、Ｇｇ、Ｂｇが入力され、乗算器３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂはこれら２入力を乗算する。この乗算によってホワイトバランスが調整されたＲ’、Ｇ’、Ｂ’信号はガンマ補正回路３２に入力される。
【００２２】
ガンマ補正回路３２は、ホワイトバランス調整されたＲ’、Ｇ’、Ｂ’信号が所定のガンマ特性となるように入出力特性を変更し、また、１０ビットの信号が８ビットの信号となるように変更し、ＹＣ信号作成回路３４に出力する。ＹＣ信号作成回路３４は、ガンマ補正されたＲ、Ｇ、Ｂ信号から輝度信号Ｙとクロマ信号Ｃｒ、Ｃｂとを作成する。これらの輝度信号Ｙとクロマ信号Ｃｒ、Ｃｂ（ＹＣ信号）は、メモリ３６に格納される。
【００２３】
デジタル信号処理回路２６から出力されたＲＧＢ信号はスマートメディアやメモリスティック等の図示しない取り外し可能な記録メディアに記録されると共に、図示しない液晶ディスプレイに表示される。
【００２４】
ここで、本実施の形態に係るＣＣＤ１６の構造について説明する。
【００２５】
ＣＣＤ１６には、図２に示すようなＣＣＤ（いわゆるハニカムＣＣＤ）を採用することができる。
【００２６】
このＣＣＤ１６の撮像部は、図２に示すように、１画素１色について１つずつ割り当てられると共に、所定の配列ピッチ（水平配列ピッチ＝Ｐｈ（μｍ）、垂直配列ピッチ＝Ｐｖ（μｍ））で、かつ隣接する受光素子ＰＤ１が垂直方向及び水平方向にずらされて２次元配置された複数の受光素子ＰＤ１と、この受光素子ＰＤ１の前面に形成された開口部ＡＰを迂回するように配置され、かつ受光素子ＰＤ１からの信号（電荷）を取り出して垂直方向に転送する垂直転送電極ＶＥＬと、垂直方向最下に位置する垂直転送電極ＶＥＬの垂直方向下側に配置され、垂直転送電極ＶＥＬから転送されてきた信号を外部へ転送する水平転送電極ＨＥＬと、を備えている。なお、同図に示す例では、開口部ＡＰを八角形のハニカム形状に形成している。
【００２７】
ここで、水平方向に直線状に並んで配置された複数の垂直転送電極ＶＥＬにより構成される垂直転送電極群には、各々垂直転送駆動信号Ｖ１、Ｖ２、・・・、Ｖ８の何れか１つを同時に印加することができるように構成されている。なお、同図に示す例では、１段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ３が、２段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ４が、３段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ５が、４段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ６が、５段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ７が、６段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ８が、７段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ１が、８段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ２が、各々印加できるように構成されている。
【００２８】
一方、各受光素子ＰＤ１は隣接する１つの垂直転送電極ＶＥＬに対し転送ゲートＴＧを介して電気的に接続されるように構成されている。同図に示す例では、各受光素子ＰＤ１が右下に隣接する垂直転送電極ＶＥＬに転送ゲートＴＧを介して接続されるように構成されている。
【００２９】
なお、同図において‘Ｒ’が記入された受光素子ＰＤ１の前面に形成された開口部ＡＰは赤色の光を透過する色分離フィルタ（カラーフィルタ）で覆われており、‘Ｇ’が記入された受光素子ＰＤ１の前面に形成された開口部ＡＰは緑色の光を透過する色分離フィルタで覆われており、‘Ｂ’が記入された受光素子ＰＤ１の前面に形成された開口部ＡＰは青色の光を透過する色分離フィルタで覆われている。すなわち、‘Ｒ’が記入された受光素子ＰＤ１は赤色光を、‘Ｇ’が記入された受光素子ＰＤ１は緑色光を、‘Ｂ’が記入された受光素子ＰＤ１は青色光を、各々受光し、受光した光量に応じたアナログ信号を各々出力する。
【００３０】
ＣＣＤ１６は、更に、上述の受光素子ＰＤ１に比して低感度な受光素子ＰＤ２を備えている。受光素子ＰＤ２は図２に示される如く、複数の受光素子ＰＤ１間全てに設けられている。この受光素子ＰＤ２も受光素子ＰＤ１と同様に、その前面に開口部ＡＰが形成され、隣接する１つの垂直転送電極ＶＥＬに対して転送ゲートＴＧにより電気的に接続されている。また、この受光素子ＰＤ２のうち、所定数の受光素子ＰＤ２には、その前面に形成された開口部ＡＰに、６３０ｎｍ以上の波長の光（比較的波長が長めの赤色の光である赤末光から赤外光）を透過する赤末光透過フィルタが予め装着されている。前述したように、ＣＣＤ１６は波長７００ｎｍ以上の光を遮光する赤外光遮光フィルタ１４で覆われているため、実質的には、赤末光透過フィルタを装着した受光素子ＰＤ２の感度は６３０ｎｍから７００ｎｍの範囲となる。以下、赤末光透過フィルタに覆われた開口部ＡＰを有する受光素子ＰＤ２を、赤末−赤外光センサと呼称する。
【００３１】
赤末−赤外光センサの配置数はＣＣＤ１６の大きさに依存するが、本実施の形態では、低感度な受光素子ＰＤ２全体のうち、例えば２５個数以上の受光素子ＰＤ２に赤末光透過フィルタが設けらている。これら赤末光透過フィルタが装着された受光素子ＰＤ２（すなわち、赤末−赤外光センサ）は、検出精度を高めるためＣＣＤ１６全体に散らばるよう配置される。なお、撮像の際には、画面の中心付近に被写体をとらえることが多いため、赤末−赤外光センサはＣＣＤ１６の中央付近に偏らせた状態で配置してもよい。赤末光透過フィルタが装着されていない受光素子ＰＤ２は、受光素子ＰＤ１と同様、撮像画像形成用に用いられてもよく、その使用形態は特に限定されない。
【００３２】
赤末−赤外光センサにより検出された光は、本実施の形態では、光源種が蛍光灯であるか否かを判断する際に用いられる。具体的には、図３に示される如く、蛍光灯は６３０ｎｍ以上の波長成分をほとんど含んでいないのに対し、太陽光及び電球は６３０ｎｍ以上の波長成分を多く含んでいる。従って、蛍光灯の波長成分は赤末−赤外光センサではほとんど検出されない。このため、６３０ｎｍから７００ｎｍの感度を有する赤末−赤外光センサにより、光源種が蛍光灯であるか否かが判断可能となる。
【００３３】
次に、このＣＣＤ１６の撮像時における各受光素子ＰＤ１及びＰＤ２からの信号の取り出し動作を説明する。
【００３４】
まず、転送ゲートＴＧを介して受光素子ＰＤ１に接続された垂直転送電極ＶＥＬが含まれる垂直転送電極群（同図の斜線が付された垂直転送電極ＶＥＬ）に対して所定の高電圧を印加すると共に、これらの垂直転送電極群に挟まれた垂直転送電極群（同図の白抜きの垂直転送電極ＶＥＬ）に対して上記高電圧より低い所定の低電圧を印加する。すなわち、垂直転送駆動信号Ｖ２、Ｖ４、Ｖ６、及びＶ８を上記高電圧とし、垂直転送駆動信号Ｖ１、Ｖ３、Ｖ５、及びＶ７を上記低電圧とする。すると、受光素子ＰＤ１に転送ゲートＴＧを介して接続された垂直転送電極ＶＥＬの下部にポテンシャル井戸が形成され、ここに当該垂直転送電極ＶＥＬに接続された受光素子ＰＤ１に蓄積されていた電荷が一気に流れ込む。
【００３５】
次に、受光素子ＰＤ１に転送ゲートＴＧを介して接続された垂直転送電極ＶＥＬが含まれる垂直転送電極群の垂直方向下側に隣接する垂直転送電極群に対して上記高電圧より低く、かつ上記低電圧より高い中位電圧を印加する。すなわち、垂直転送駆動信号Ｖ１、Ｖ３、Ｖ５、及びＶ７を上記中位電圧とする。すると、中位電圧が印加された垂直転送電極ＶＥＬの下部にもポテンシャル井戸が形成され、ここに受光素子ＰＤ１に転送ゲートＴＧを介して接続された垂直転送電極ＶＥＬの下部のポテンシャル井戸から電荷が流れ込んでくる。
【００３６】
次に、受光素子ＰＤ１に転送ゲートＴＧを介して接続された垂直転送電極ＶＥＬが含まれる垂直転送電極群に対する印加電圧を上記低電圧とする。すなわち、垂直転送駆動信号Ｖ２、Ｖ４、Ｖ６、及びＶ８を上記低電圧とする。この結果、受光素子ＰＤ１に転送ゲートＴＧを介して接続された垂直転送電極ＶＥＬの下部に蓄積されていた電荷が全て当該垂直転送電極ＶＥＬの垂直方向下側に隣接する垂直転送電極ＶＥＬの下部に形成されたポテンシャル井戸に移動する。
【００３７】
これ以降、以上の動作を繰り返すことによって各受光素子ＰＤ１に蓄積された電荷を所謂バケツリレー式に垂直方向下方に隣接した垂直転送電極ＶＥＬに順次転送していくことにより、水平転送電極ＨＥＬを介して１フィールドで読み出すことができる。このようにＣＣＤ１６では、フィールド蓄積方式及びフレーム蓄積方式による電荷の読み出しを併用可能に構成されている。
【００３８】
受光素子ＰＤ２についても、受光素子ＰＤ１と同様の方法で信号が取り出されるが、転送ゲートＴＧが接続される電極は、隣接する受光素子ＰＤ１の転送ゲートＴＧが接続される電極とは異ならせて設けられている。また、本実施の形態においては、先に受光素子ＰＤ１の電荷を読み出してから受光素子ＰＤ２の電荷を読み出すようにしている。
【００３９】
なお、本実施の形態の受光素子ＰＤ１は、本発明における第１受光素子に対応し、本実施の形態における赤末−赤外光センサは、本発明における第２受光素子に対応する。
【００４０】
上記構成に加え、デジタルカメラ１０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）４２と、ＲＯＭ４４とＲＡＭ４６を備えたマイクロコンピュータで構成された制御回路４０とを更に備えている。
【００４１】
制御回路４０は、デジタルカメラ１０全体の動作を制御する。ＲＯＭ４４には、光源種とホワイトバランスのゲイン値とが対応付けられて格納されたゲインテーブルと、光源種を判断するために用いられる設定値と、該設定値を用いて光源種を判断し、判断された光源種に応じてゲインテーブルを参照してホワイトバランスゲイン値を決定する処理を行うプログラムとが記憶されている。
【００４２】
詳しくは、ＲＯＭ４４のゲインテーブルには、各光源種、本実施の形態では、昼光型蛍光灯、昼白型蛍光灯、白色型蛍光燈、日陰、晴れの日向及び曇り、電球の各々に対応したＲ、Ｇ、Ｂ３色のホワイトバランスゲイン値（Ｒｇ、Ｇｇ、Ｂｇ）が格納されている。
【００４３】
また、ＲＯＭ４４には、Ａ／Ｄ変換器２０から得られた赤末−赤外光センサの出力（ＩＲ）の平均値ＩＲ０と、赤末−赤外光センサの近傍に位置し、赤末−赤外光センサと同数程度の、例えば２５個数以上の緑光（Ｇ）に感度を持つ受光素子ＰＤ１の出力の平均値Ｇ０との比ＩＲ０／Ｇ０に対応する閾値ＴＨ０が記憶されている。
【００４４】
図３に示される如く、蛍光灯は６３０ｎｍから７００ｎｍ領域に分光エネルギーをほとんど有していない（すなわちＩＲ成分が少ない）のに対し、太陽や電球は同領域の分光エネルギーを十分に有している。このため、蛍光灯下に位置する被写体を撮影したときのＩＲ０／Ｇ０値は、太陽や電球が光源種である場合に比して小さくなる。また、蛍光灯は一般的に太陽や電球よりＧ成分の割合が多いため、光源種が蛍光灯の場合のＩＲ０／Ｇ０値は更に小さなものとなる。ＴＨ０は、このような蛍光灯特有のスペクトル特性に基づき、蛍光灯と他の光源とを判別するための閾値として定められている。
【００４５】
更にまた、ＲＯＭ４４には、赤末−赤外光センサと同程度の数、例えば２５個数以上の青光（Ｂ）に感度を持つ受光素子ＰＤ１の出力の平均値Ｂ０と、同じく２５個数以上の赤光（Ｒ）に感度を持つ受光素子ＰＤ１の出力の平均値Ｒ０との比Ｂ０／Ｒ０に対応する閾値ＴＨ１、ＴＨ２、ＴＨ３、ＴＨ４が記憶されている。
【００４６】
閾値ＴＨ１及びＴＨ２は、光源種が蛍光灯であると判断された場合、更に蛍光灯の種類（蛍光灯が昼光型、白色型、昼白型のいずれであるか）を判断するために用いられる。
【００４７】
昼光型蛍光灯は、Ｒ成分が比較的多く含まれ、白色型蛍光灯は、Ｂ成分が比較的多く含まれる。昼白色型蛍光灯は、これらの中間の特性を有する。このことから、Ｂ０／Ｒ０の値の大きさは、昼光型蛍光灯＜昼白色型蛍光灯＜白色型蛍光灯となる。よって、本実施の形態では、（１）Ｂ０／Ｒ０＞ＴＨ１であれば昼光型の蛍光灯、（２）Ｂ０／Ｒ０＜ＴＨ２であれば白色型の蛍光灯、（３）ＴＨ１＞Ｂ０／Ｒ０＞ＴＨ２であれば昼白型の蛍光灯となるようなＢ０／Ｒ０の閾値ＴＨ１及びＴＨ２（但し、ＴＨ１＞ＴＨ２）を予め実験等で求めておき、ＲＯＭ４４に設定値として記憶させておく。
【００４８】
閾値ＴＨ３及びＴＨ４は、光源種が日陰、晴れの日向及び曇り（以下、日向）、電球のいずれであるかを判断するために用いられる。
【００４９】
図３に示される如く、電球には、Ｒ成分が多く含まれるため、Ｂ０／Ｒ０の値は小さくなる。一方、太陽光には、Ｂ成分及びＲ成分共に多く含まれるため、Ｂ０／Ｒ０の値は電球に比して大きくなる。また、一般的にＢ成分は日向、日陰の順にその割合が高くなる。
【００５０】
すなわち、Ｂ０／Ｒ０値の大きさは、電球＜日向＜日陰となる。よって、本実施の形態では、（４）Ｂ０／Ｒ０＞ＴＨ３であれば日陰、（５）Ｂ０／Ｒ０＜ＴＨ４であれば電球、（６）ＴＨ３＞Ｂ０／Ｒ０＞ＴＨ４であれば日向となるようなＢ０／Ｒ０の閾値ＴＨ３及びＴＨ４（但し、ＴＨ３＞ＴＨ４）を予め実験等で求めておき、ＲＯＭ４４に設定値として記憶させておく。
【００５１】
以下、このような構成を有するデジタルカメラ１０により操作者が被写体を撮影した場合のホワイトバランス制御について、詳細に説明する。
【００５２】
操作者がデジタルカメラ１０にて被写体をとらえると、光学レンズ１２を通過した被写体像を示す入射光は、赤外光遮光フィルタ４８により赤外光がカットされた状態でＣＣＤ１６の受光素子ＰＤ１により受光され、被写体像を示すアナログ画像信号として出力される。また、ＣＣＤ１６の赤末−赤外光センサによる受光についても、同様にアナログ信号として出力される。
【００５３】
続いて、アナログ信号処理部１８はＣＣＤ１６から入力された信号に対して所定のアナログ信号処理を施す。このアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器２０によりデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器２０から出力されたデジタル信号は、一旦メモリ５４に格納され、その後、デジタル信号処理回路２６に入力される。一方、制御回路３０に対しても、Ａ／Ｄ変換器２０で変換されたデジタル信号が入力される。
【００５４】
これに続く処理については、ＲＯＭ４４に格納されたプログラムにより行われる。以下、図４のフローチャートを用いて説明する。ステップ１００では、Ａ／Ｄ変換器２０から得られた赤末−赤外光センサの出力（ＩＲ）の平均値ＩＲ０と、赤末−赤外光センサの近傍に位置し、赤末−赤外光センサと同数程度の、例えば２５個数以上の緑光（Ｇ）に感度を持つ受光素子ＰＤ１の出力の平均値Ｇ０とが求められる。そして双方の出力の平均値の比ＩＲ０／Ｇ０が評価値として算出される。
【００５５】
更に、ＣＣＤ１６全体に設けられた受光素子ＰＤ１のうち、赤末−赤外光センサと同程度の数、例えば２５個数以上の青光（Ｂ）に感度を持つ受光素子ＰＤ１の出力の平均値Ｂ０と、同じく２５個数以上の赤光（Ｒ）に感度を持つ受光素子ＰＤ１の出力の平均値Ｒ０とが求められ、双方の平均値の比Ｂ０／Ｒ０が評価値として算出される。
【００５６】
次に、ステップ１０２において、算出されたＩＲ０／Ｇ０の値とＲＯＭ４４に記憶されたＴＨ０とが比較される。ＩＲ０／Ｇ０＜ＴＨ０の場合、光源種が蛍光灯であると判断される。続いて、ステップ１０４において、Ｂ０／Ｒ０の値とＴＨ１とが比較される。Ｂ０／Ｒ０＞ＴＨ１であれば、ステップ１０６で光源種は昼光型の蛍光灯であると判断される。ステップ１０４でＢ０／Ｒ０≦ＴＨ１であれば、続いてステップ１０８にてＢ０／Ｒ０とＴＨ２とが比較される。Ｂ０／Ｒ０＜ＴＨ２であれば、ステップ１１０にて光源種は白色型の蛍光灯であると判断される。ステップ１０８においてＢ０／Ｒ０≧ＴＨ２であれば、ステップ１１２にて光源種は昼白型の蛍光灯と判断される。これによって、蛍光灯の種類が判断される。
【００５７】
また、ステップ１０２にて、ＩＲ０／Ｇ０≧ＴＨ０の場合には、ステップ１１４にてＢ０／Ｒ０の値とＴＨ３とが比較される。Ｂ０／Ｒ０＞ＴＨ３であれば、ステップ１１６で被写体は日陰に位置している（光源種は日陰）と判断される。ステップ１１４において、Ｂ０／Ｒ０≦ＴＨ３であれば、続いてステップ１１８において、Ｂ０／Ｒ０とＴＨ４とが比較される。Ｂ０／Ｒ０＜ＴＨ４であれば、ステップ１２０で光源種は電球と判断される。ステップ１１８でＢ０／Ｒ０≧ＴＨ４であれば、ステップ１２２で被写体は日向に位置している（光源種は日向）と判断される。
【００５８】
光源種が判断されると、ステップ１２４で、ＲＯＭ４４に記憶されたゲインテーブルが参照され、判断された光源種に対応したホワイトバランスゲイン値が決定される。ゲインテーブルには、前述したように、各光源種とホワイトバランスゲイン値（Ｒｇ、Ｇｇ、Ｂｇ）が各々対応づけられて格納されている。ここで、上記の如く判断された光源種に対応するホワイトバランスゲイン値がゲインテーブルから読み出される。続いてステップ１２６で、読み出された値がホワイトバランス調整回路３０の乗算器３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂに出力される。ホワイトバランス調整回路３０では、同時化回路２８から出力されたデジタル値（Ｒ、Ｇ、Ｂ信号）と、得られたホワイトバランスゲイン値とが乗算器３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂで乗算され、ホワイトバランス調整される。ホワイトバランス調整されて得られたデジタル信号（Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’信号）は、ガンマ補正回路３２に出力される。
【００５９】
このように、本撮像装置によれば、光源種を的確に判断でき、良好なホワイトバランスで被写体を撮像することができる。
【００６０】
なお、本実施の形態では、赤末−赤外光センサをＣＣＤ１６の中央付近に偏らせた状態でＣＣＤ１６の全体に散らばるように配置したが、ＣＣＤ１６全体に平均的に散在させてもよいし、平均的に散在させ且つＣＣＤ１６の中心付近に配置された赤末−赤外光センサと縁辺付近に配置された赤末−赤外光センサの受光量に対する重み付けを異ならせるようにしてもよい。更に、被写体を撮像する際、順光の場合と逆光の場合とで、ＣＣＤ１６の中央付近と縁辺付近の重み付けを切り替えるようにすれば、容易且つ適正なホワイトバランス制御が可能となる。
【００６１】
また、本実施の形態では、光源種を判断するための評価値としてＩＲ０／Ｇ０値を用いたが、本発明の趣旨の範囲内において他の手法により算出された評価値を用いてもよく、特に限定されない。
【００６２】
更に、本実施の形態において、受光素子ＰＤ１及びＰＤ２の電荷の読み出しは、先に受光素子ＰＤ１の電荷を読み出してから受光素子ＰＤ２の電荷を読み出すようにしたが、スルー画の表示の際には、受光素子ＰＤ１が間引きされて読み出されるため、間引かれる受光素子ＰＤ１の間に受光素子ＰＤ２が配置されれば、受光素子ＰＤ１とＰＤ２の同時読み出しが可能となる。
【００６３】
更にまた、本発明は上記デジタルカメラに限られるものではなく、様々な撮像装置に適用可能である。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明した如く本発明によれば、光源種を的確に判断し、良好なホワイトバランスで被写体を撮像することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るデジタルカメラの構成を示したブロック図である。
【図２】ＣＣＤの構成の概略を示した図である。
【図３】各光源の分光特性及び赤末−赤外光センサの感度を示すグラフである。
【図４】ホワイトバランス制御の流れを示したフローチャートである。
【符号の説明】
１０ デジタルカメラ（撮像装置）
１４ 赤外光遮光フィルタ
１６ ＣＣＤ（撮像素子）
２６ デジタル信号処理回路
３０ ホワイトバランス調整回路（ホワイトバランス制御手段）
４０ 制御回路（光源種判断手段、ホワイトバランス制御手段）
４２ ＣＰＵ
４４ ＲＯＭ
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置に係り、特に、被写体からの反射光を受光して、受光量に応じた信号を出力する受光素子が複数設けられた撮像素子を備えた撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在広く普及しているデジタルカメラ等の撮像装置には、光源の色温度に関わらず被写体に含まれる白色が忠実に再現されるよう、ホワイトバランスを調整する機能が備えられている。このホワイトバランスの調整を自動的に行うためには、被写体を照明する光源種を的確に判断する必要がある。
【０００３】
例えば蛍光灯からの照明光は、太陽光や電球とは異なり、赤外光成分をほとんど含まない。従って、光源の赤外光成分の量を検出することにより光源種が蛍光灯であるか否かを判断できる。
【０００４】
特開平８−３２９９０号公報には、周辺光の赤外光成分を検出するセンサを設け、検出された赤外光成分により光源が蛍光灯であるか否かを判断してホワイトバランスを調整するビデオカメラが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平８−３２９９０号公報に記載のビデオカメラでは、被写体を照明する光源とビデオカメラ付近の光源とが異なる場合、ビデオカメラ付近の光源からの照明光がビデオカメラに入射するため、被写体を照明する光源種が誤判断されてしまう可能性がある。例えば、室内から室外の被写体を撮像する場合、従来のビデオカメラでは、被写体を照明する太陽光の赤外光成分だけではなくビデオカメラの周辺光（室内を照らす光、例えば蛍光灯）も検出される。これでは、被写体を実際に照らす光源種は太陽光であるにも関わらず、蛍光灯と誤判断されてしまい、ホワイトバランスを誤補正してしまうという問題がある。
【０００６】
また、従来の技術では、ビデオカメラに赤外線センサを別途設ける必要があるため、製造コスト及び販売価格が上昇してしまうという問題もある。
【０００７】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、光源種を的確に判断し、良好なホワイトバランスで被写体を撮像することができる撮像装置を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の撮像装置は、被写体からの光を赤、緑、青の各色成分に分解して受光し、受光した光量に応じた信号を出力する複数の第１受光素子、及び赤色成分の長波長側の光より長波長の光を受光し、受光した光量に応じた信号を出力するように前記第１受光素子間に設けられた複数の第２受光素子を備えた撮像素子と、前記第１受光素子から出力されたいずれかの色成分に応じた信号、及び第２受光素子から出力された信号に基づいて、前記被写体を照明した光源種を判断する光源種判断手段と、前記判断手段の判断結果に基づいて、ホワイトバランスを制御するホワイトバランス制御手段と、を含んで構成されている。
【０００９】
請求項１記載の発明は、撮像装置には、被写体からの光を、赤、緑、青の各色成分に分解して受光し、受光した光量に応じた信号を出力する複数の第１受光素子、及び赤色成分の長波長側の光より長波長の光を受光し、受光した光量に応じた信号を出力する複数の第２受光素子により構成された撮像素子が設けられている。第２受光素子は、第１受光素子間に設けられている。第１受光素子の受光により、主としてカラー撮像画像が形成される。第２受光素子の受光により得られた信号により、被写体を照明する光源の赤色成分の長波長側の光より長波長の光が受光される。光源種判断手段は、第１受光素子及び第２受光素子の受光量に応じた信号に基づいて、被写体を照明する光源種を判断する。すなわち、被写体を照明する光源種に応じて、例えば、波長６３０ｎｍ以上の光であるなら、赤末〜赤外光の光量が異なるので、この赤色成分の長波長側の光より長波長の光を検出することにより、光源種を判断することができる。ホワイトバランス制御手段は、光源種判断手段で判断された光源種に基づき、該光源種に対応したホワイトバランス値を用いてホワイトバランスの制御を行う。
【００１０】
なお、本発明において、赤色成分の長波長側の光より長波長の光には、赤外光及びそれ以上の長さの波長を有する光だけでなく、可視光領域の赤色成分の長波長側の光（所謂赤末光）も含まれる。
【００１１】
このように、撮像装置の周辺光ではなく被写体を照明する光から光源種を判断するため、被写体の光源種を的確に判断でき、良好なホワイトバランスを得ることが可能となる。また、撮像素子自体に赤色成分の長波長側の光より長波長の光を検出する受光素子を設けたため、撮像装置に赤外線センサを設ける場合に比して、撮像装置を低コストで製造することができる。
【００１２】
また、撮像装置においては一般的に、赤外光を遮断する赤外光遮光フィルタが撮像素子全体に設けられていることが多く、この場合には、第２受光素子では主として赤末光〜赤外光が受光されることとなる。このため、例えば、赤末光〜赤外光の領域の波長は蛍光灯にはほとんど含まれないことから、第２受光素子の受光結果により光源種が蛍光灯であるか否かを容易に判断できる。
【００１３】
なお、撮像素子は、受光素子が備えられているものであればＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）であっても、ＣＭＯＳであってもよく、特に限定されない。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記請求項１記載の発明において、前記第２受光素子の各々は、マトリクス状に配置された前記複数の第１受光素子の間に設けられている。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、第２受光素子はそれぞれ、マトリクス状に配置された複数の第１受光素子の間に設けられる。これにより第２受光素子が撮像素子上に散在するよう配置されることとなる。従って、赤色成分の長波長側の光より長波長の光、例えば、６３０ｎｍ以上の光を、第２受光素子が撮像素子の縁辺等に列設された状態に比して精度高く検出することが可能となる。なお、撮像装置では画面の中心付近に被写体をとらえることが多いため、第２受光素子を、撮像素子の中心付近に多く配置してもよいし、撮像素子全体に平均的に散在させ、撮像素子の中心付近に配置された第２受光素子と縁辺付近に配置された第２受光素子の受光量の重み付けを異ならせるようにしてもよい。
【００１６】
請求項３記載の発明では、前記光源種判断手段は、前記第２受光素子に隣接して位置する第１受光素子より得られた緑色成分に応じた信号の平均値と、前記第２受光素子の出力信号の平均値との比に基づいて光源種を判断する。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、光源種判断手段により、第２受光素子に隣接して位置する第１受光素子により得られた緑色成分に応じた信号の平均値と、第２受光素子の出力信号の平均値との比が算出される。光源種判断手段は、算出された比の値に基づいて光源種を判断する。例えば、比の値が予め定められた値以下であれば、光源種が蛍光灯であると判断されるようにしてもよい。このように、第１受光素子より得られた緑色成分に応じた信号と第２受光素子の出力信号とを用いることによって、光源種を的確に判断することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１９】
なお、以下では、本発明をデジタルカメラに適用した場合について説明する。
【００２０】
図１に示される如く、デジタルカメラ１０は、光学レンズ１２を通過した被写体像を示す入射光に基づき被写体を撮像して被写体像を示すＲ、Ｇ、Ｂ３色のカラーアナログ画像信号を出力する撮像素子としてのＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）１６と、ＣＣＤ１６全体を覆い、赤外光を遮断する赤外光遮光フィルタ１４と、ＣＣＤ１６により入力された信号に対して所定のアナログ信号処理を施すアナログ信号処理部１８と、アナログ信号処理部１８から入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換器（以下、「Ａ／Ｄ変換器」という。）２０と、光学レンズ１２を駆動するための駆動部２２と、ＣＣＤ１６に対する撮影時のタイミング制御を行うＣＣＤ制御部２４と、ストロボ５０の発光の制御を行うストロボ制御部４８と、シャッタスイッチ等のカメラ操作部５２と、を備えている。
【００２１】
Ａ／Ｄ変換器２０から出力されたデジタル信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ信号のデジタル値）は、メモリ５４に格納されると共に、メモリ５４に格納されたデジタル信号は、デジタル信号処理回路２６に入力される。デジタル信号処理回路２６は、同時化回路２８、ホワイトバランス調整回路３０、ガンマ補正回路３２、ＹＣ信号作成回路３４、及びメモリ３６から構成されている
同時化回路２８は、メモリ５４から読み出された点順次のＲ、Ｇ、Ｂ信号を同時式に変換し、このＲ、Ｇ、Ｂ信号をホワイトバランス調整回路３０に出力する。ホワイトバランス調整回路３０は、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号のデジタル値の各々にゲインを乗算して増減するための乗算器３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂから構成されており、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号は、乗算器３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂにそれぞれ入力される。更に、乗算器３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂには、ホワイトバランス制御するためのゲイン値Ｒｇ、Ｇｇ、Ｂｇが入力され、乗算器３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂはこれら２入力を乗算する。この乗算によってホワイトバランスが調整されたＲ’、Ｇ’、Ｂ’信号はガンマ補正回路３２に入力される。
【００２２】
ガンマ補正回路３２は、ホワイトバランス調整されたＲ’、Ｇ’、Ｂ’信号が所定のガンマ特性となるように入出力特性を変更し、また、１０ビットの信号が８ビットの信号となるように変更し、ＹＣ信号作成回路３４に出力する。ＹＣ信号作成回路３４は、ガンマ補正されたＲ、Ｇ、Ｂ信号から輝度信号Ｙとクロマ信号Ｃｒ、Ｃｂとを作成する。これらの輝度信号Ｙとクロマ信号Ｃｒ、Ｃｂ（ＹＣ信号）は、メモリ３６に格納される。
【００２３】
デジタル信号処理回路２６から出力されたＲＧＢ信号はスマートメディアやメモリスティック等の図示しない取り外し可能な記録メディアに記録されると共に、図示しない液晶ディスプレイに表示される。
【００２４】
ここで、本実施の形態に係るＣＣＤ１６の構造について説明する。
【００２５】
ＣＣＤ１６には、図２に示すようなＣＣＤ（いわゆるハニカムＣＣＤ）を採用することができる。
【００２６】
このＣＣＤ１６の撮像部は、図２に示すように、１画素１色について１つずつ割り当てられると共に、所定の配列ピッチ（水平配列ピッチ＝Ｐｈ（μｍ）、垂直配列ピッチ＝Ｐｖ（μｍ））で、かつ隣接する受光素子ＰＤ１が垂直方向及び水平方向にずらされて２次元配置された複数の受光素子ＰＤ１と、この受光素子ＰＤ１の前面に形成された開口部ＡＰを迂回するように配置され、かつ受光素子ＰＤ１からの信号（電荷）を取り出して垂直方向に転送する垂直転送電極ＶＥＬと、垂直方向最下に位置する垂直転送電極ＶＥＬの垂直方向下側に配置され、垂直転送電極ＶＥＬから転送されてきた信号を外部へ転送する水平転送電極ＨＥＬと、を備えている。なお、同図に示す例では、開口部ＡＰを八角形のハニカム形状に形成している。
【００２７】
ここで、水平方向に直線状に並んで配置された複数の垂直転送電極ＶＥＬにより構成される垂直転送電極群には、各々垂直転送駆動信号Ｖ１、Ｖ２、・・・、Ｖ８の何れか１つを同時に印加することができるように構成されている。なお、同図に示す例では、１段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ３が、２段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ４が、３段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ５が、４段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ６が、５段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ７が、６段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ８が、７段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ１が、８段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ２が、各々印加できるように構成されている。
【００２８】
一方、各受光素子ＰＤ１は隣接する１つの垂直転送電極ＶＥＬに対し転送ゲートＴＧを介して電気的に接続されるように構成されている。同図に示す例では、各受光素子ＰＤ１が右下に隣接する垂直転送電極ＶＥＬに転送ゲートＴＧを介して接続されるように構成されている。
【００２９】
なお、同図において‘Ｒ’が記入された受光素子ＰＤ１の前面に形成された開口部ＡＰは赤色の光を透過する色分離フィルタ（カラーフィルタ）で覆われており、‘Ｇ’が記入された受光素子ＰＤ１の前面に形成された開口部ＡＰは緑色の光を透過する色分離フィルタで覆われており、‘Ｂ’が記入された受光素子ＰＤ１の前面に形成された開口部ＡＰは青色の光を透過する色分離フィルタで覆われている。すなわち、‘Ｒ’が記入された受光素子ＰＤ１は赤色光を、‘Ｇ’が記入された受光素子ＰＤ１は緑色光を、‘Ｂ’が記入された受光素子ＰＤ１は青色光を、各々受光し、受光した光量に応じたアナログ信号を各々出力する。
【００３０】
ＣＣＤ１６は、更に、上述の受光素子ＰＤ１に比して低感度な受光素子ＰＤ２を備えている。受光素子ＰＤ２は図２に示される如く、複数の受光素子ＰＤ１間全てに設けられている。この受光素子ＰＤ２も受光素子ＰＤ１と同様に、その前面に開口部ＡＰが形成され、隣接する１つの垂直転送電極ＶＥＬに対して転送ゲートＴＧにより電気的に接続されている。また、この受光素子ＰＤ２のうち、所定数の受光素子ＰＤ２には、その前面に形成された開口部ＡＰに、６３０ｎｍ以上の波長の光（比較的波長が長めの赤色の光である赤末光から赤外光）を透過する赤末光透過フィルタが予め装着されている。前述したように、ＣＣＤ１６は波長７００ｎｍ以上の光を遮光する赤外光遮光フィルタ１４で覆われているため、実質的には、赤末光透過フィルタを装着した受光素子ＰＤ２の感度は６３０ｎｍから７００ｎｍの範囲となる。以下、赤末光透過フィルタに覆われた開口部ＡＰを有する受光素子ＰＤ２を、赤末−赤外光センサと呼称する。
【００３１】
赤末−赤外光センサの配置数はＣＣＤ１６の大きさに依存するが、本実施の形態では、低感度な受光素子ＰＤ２全体のうち、例えば２５個数以上の受光素子ＰＤ２に赤末光透過フィルタが設けらている。これら赤末光透過フィルタが装着された受光素子ＰＤ２（すなわち、赤末−赤外光センサ）は、検出精度を高めるためＣＣＤ１６全体に散らばるよう配置される。なお、撮像の際には、画面の中心付近に被写体をとらえることが多いため、赤末−赤外光センサはＣＣＤ１６の中央付近に偏らせた状態で配置してもよい。赤末光透過フィルタが装着されていない受光素子ＰＤ２は、受光素子ＰＤ１と同様、撮像画像形成用に用いられてもよく、その使用形態は特に限定されない。
【００３２】
赤末−赤外光センサにより検出された光は、本実施の形態では、光源種が蛍光灯であるか否かを判断する際に用いられる。具体的には、図３に示される如く、蛍光灯は６３０ｎｍ以上の波長成分をほとんど含んでいないのに対し、太陽光及び電球は６３０ｎｍ以上の波長成分を多く含んでいる。従って、蛍光灯の波長成分は赤末−赤外光センサではほとんど検出されない。このため、６３０ｎｍから７００ｎｍの感度を有する赤末−赤外光センサにより、光源種が蛍光灯であるか否かが判断可能となる。
【００３３】
次に、このＣＣＤ１６の撮像時における各受光素子ＰＤ１及びＰＤ２からの信号の取り出し動作を説明する。
【００３４】
まず、転送ゲートＴＧを介して受光素子ＰＤ１に接続された垂直転送電極ＶＥＬが含まれる垂直転送電極群（同図の斜線が付された垂直転送電極ＶＥＬ）に対して所定の高電圧を印加すると共に、これらの垂直転送電極群に挟まれた垂直転送電極群（同図の白抜きの垂直転送電極ＶＥＬ）に対して上記高電圧より低い所定の低電圧を印加する。すなわち、垂直転送駆動信号Ｖ２、Ｖ４、Ｖ６、及びＶ８を上記高電圧とし、垂直転送駆動信号Ｖ１、Ｖ３、Ｖ５、及びＶ７を上記低電圧とする。すると、受光素子ＰＤ１に転送ゲートＴＧを介して接続された垂直転送電極ＶＥＬの下部にポテンシャル井戸が形成され、ここに当該垂直転送電極ＶＥＬに接続された受光素子ＰＤ１に蓄積されていた電荷が一気に流れ込む。
【００３５】
次に、受光素子ＰＤ１に転送ゲートＴＧを介して接続された垂直転送電極ＶＥＬが含まれる垂直転送電極群の垂直方向下側に隣接する垂直転送電極群に対して上記高電圧より低く、かつ上記低電圧より高い中位電圧を印加する。すなわち、垂直転送駆動信号Ｖ１、Ｖ３、Ｖ５、及びＶ７を上記中位電圧とする。すると、中位電圧が印加された垂直転送電極ＶＥＬの下部にもポテンシャル井戸が形成され、ここに受光素子ＰＤ１に転送ゲートＴＧを介して接続された垂直転送電極ＶＥＬの下部のポテンシャル井戸から電荷が流れ込んでくる。
【００３６】
次に、受光素子ＰＤ１に転送ゲートＴＧを介して接続された垂直転送電極ＶＥＬが含まれる垂直転送電極群に対する印加電圧を上記低電圧とする。すなわち、垂直転送駆動信号Ｖ２、Ｖ４、Ｖ６、及びＶ８を上記低電圧とする。この結果、受光素子ＰＤ１に転送ゲートＴＧを介して接続された垂直転送電極ＶＥＬの下部に蓄積されていた電荷が全て当該垂直転送電極ＶＥＬの垂直方向下側に隣接する垂直転送電極ＶＥＬの下部に形成されたポテンシャル井戸に移動する。
【００３７】
これ以降、以上の動作を繰り返すことによって各受光素子ＰＤ１に蓄積された電荷を所謂バケツリレー式に垂直方向下方に隣接した垂直転送電極ＶＥＬに順次転送していくことにより、水平転送電極ＨＥＬを介して１フィールドで読み出すことができる。このようにＣＣＤ１６では、フィールド蓄積方式及びフレーム蓄積方式による電荷の読み出しを併用可能に構成されている。
【００３８】
受光素子ＰＤ２についても、受光素子ＰＤ１と同様の方法で信号が取り出されるが、転送ゲートＴＧが接続される電極は、隣接する受光素子ＰＤ１の転送ゲートＴＧが接続される電極とは異ならせて設けられている。また、本実施の形態においては、先に受光素子ＰＤ１の電荷を読み出してから受光素子ＰＤ２の電荷を読み出すようにしている。
【００３９】
なお、本実施の形態の受光素子ＰＤ１は、本発明における第１受光素子に対応し、本実施の形態における赤末−赤外光センサは、本発明における第２受光素子に対応する。
【００４０】
上記構成に加え、デジタルカメラ１０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）４２と、ＲＯＭ４４とＲＡＭ４６を備えたマイクロコンピュータで構成された制御回路４０とを更に備えている。
【００４１】
制御回路４０は、デジタルカメラ１０全体の動作を制御する。ＲＯＭ４４には、光源種とホワイトバランスのゲイン値とが対応付けられて格納されたゲインテーブルと、光源種を判断するために用いられる設定値と、該設定値を用いて光源種を判断し、判断された光源種に応じてゲインテーブルを参照してホワイトバランスゲイン値を決定する処理を行うプログラムとが記憶されている。
【００４２】
詳しくは、ＲＯＭ４４のゲインテーブルには、各光源種、本実施の形態では、昼光型蛍光灯、昼白型蛍光灯、白色型蛍光燈、日陰、晴れの日向及び曇り、電球の各々に対応したＲ、Ｇ、Ｂ３色のホワイトバランスゲイン値（Ｒｇ、Ｇｇ、Ｂｇ）が格納されている。
【００４３】
また、ＲＯＭ４４には、Ａ／Ｄ変換器２０から得られた赤末−赤外光センサの出力（ＩＲ）の平均値ＩＲ０と、赤末−赤外光センサの近傍に位置し、赤末−赤外光センサと同数程度の、例えば２５個数以上の緑光（Ｇ）に感度を持つ受光素子ＰＤ１の出力の平均値Ｇ０との比ＩＲ０／Ｇ０に対応する閾値ＴＨ０が記憶されている。
【００４４】
図３に示される如く、蛍光灯は６３０ｎｍから７００ｎｍ領域に分光エネルギーをほとんど有していない（すなわちＩＲ成分が少ない）のに対し、太陽や電球は同領域の分光エネルギーを十分に有している。このため、蛍光灯下に位置する被写体を撮影したときのＩＲ０／Ｇ０値は、太陽や電球が光源種である場合に比して小さくなる。また、蛍光灯は一般的に太陽や電球よりＧ成分の割合が多いため、光源種が蛍光灯の場合のＩＲ０／Ｇ０値は更に小さなものとなる。ＴＨ０は、このような蛍光灯特有のスペクトル特性に基づき、蛍光灯と他の光源とを判別するための閾値として定められている。
【００４５】
更にまた、ＲＯＭ４４には、赤末−赤外光センサと同程度の数、例えば２５個数以上の青光（Ｂ）に感度を持つ受光素子ＰＤ１の出力の平均値Ｂ０と、同じく２５個数以上の赤光（Ｒ）に感度を持つ受光素子ＰＤ１の出力の平均値Ｒ０との比Ｂ０／Ｒ０に対応する閾値ＴＨ１、ＴＨ２、ＴＨ３、ＴＨ４が記憶されている。
【００４６】
閾値ＴＨ１及びＴＨ２は、光源種が蛍光灯であると判断された場合、更に蛍光灯の種類（蛍光灯が昼光型、白色型、昼白型のいずれであるか）を判断するために用いられる。
【００４７】
昼光型蛍光灯は、Ｒ成分が比較的多く含まれ、白色型蛍光灯は、Ｂ成分が比較的多く含まれる。昼白色型蛍光灯は、これらの中間の特性を有する。このことから、Ｂ０／Ｒ０の値の大きさは、昼光型蛍光灯＜昼白色型蛍光灯＜白色型蛍光灯となる。よって、本実施の形態では、（１）Ｂ０／Ｒ０＞ＴＨ１であれば昼光型の蛍光灯、（２）Ｂ０／Ｒ０＜ＴＨ２であれば白色型の蛍光灯、（３）ＴＨ１＞Ｂ０／Ｒ０＞ＴＨ２であれば昼白型の蛍光灯となるようなＢ０／Ｒ０の閾値ＴＨ１及びＴＨ２（但し、ＴＨ１＞ＴＨ２）を予め実験等で求めておき、ＲＯＭ４４に設定値として記憶させておく。
【００４８】
閾値ＴＨ３及びＴＨ４は、光源種が日陰、晴れの日向及び曇り（以下、日向）、電球のいずれであるかを判断するために用いられる。
【００４９】
図３に示される如く、電球には、Ｒ成分が多く含まれるため、Ｂ０／Ｒ０の値は小さくなる。一方、太陽光には、Ｂ成分及びＲ成分共に多く含まれるため、Ｂ０／Ｒ０の値は電球に比して大きくなる。また、一般的にＢ成分は日向、日陰の順にその割合が高くなる。
【００５０】
すなわち、Ｂ０／Ｒ０値の大きさは、電球＜日向＜日陰となる。よって、本実施の形態では、（４）Ｂ０／Ｒ０＞ＴＨ３であれば日陰、（５）Ｂ０／Ｒ０＜ＴＨ４であれば電球、（６）ＴＨ３＞Ｂ０／Ｒ０＞ＴＨ４であれば日向となるようなＢ０／Ｒ０の閾値ＴＨ３及びＴＨ４（但し、ＴＨ３＞ＴＨ４）を予め実験等で求めておき、ＲＯＭ４４に設定値として記憶させておく。
【００５１】
以下、このような構成を有するデジタルカメラ１０により操作者が被写体を撮影した場合のホワイトバランス制御について、詳細に説明する。
【００５２】
操作者がデジタルカメラ１０にて被写体をとらえると、光学レンズ１２を通過した被写体像を示す入射光は、赤外光遮光フィルタ４８により赤外光がカットされた状態でＣＣＤ１６の受光素子ＰＤ１により受光され、被写体像を示すアナログ画像信号として出力される。また、ＣＣＤ１６の赤末−赤外光センサによる受光についても、同様にアナログ信号として出力される。
【００５３】
続いて、アナログ信号処理部１８はＣＣＤ１６から入力された信号に対して所定のアナログ信号処理を施す。このアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器２０によりデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器２０から出力されたデジタル信号は、一旦メモリ５４に格納され、その後、デジタル信号処理回路２６に入力される。一方、制御回路３０に対しても、Ａ／Ｄ変換器２０で変換されたデジタル信号が入力される。
【００５４】
これに続く処理については、ＲＯＭ４４に格納されたプログラムにより行われる。以下、図４のフローチャートを用いて説明する。ステップ１００では、Ａ／Ｄ変換器２０から得られた赤末−赤外光センサの出力（ＩＲ）の平均値ＩＲ０と、赤末−赤外光センサの近傍に位置し、赤末−赤外光センサと同数程度の、例えば２５個数以上の緑光（Ｇ）に感度を持つ受光素子ＰＤ１の出力の平均値Ｇ０とが求められる。そして双方の出力の平均値の比ＩＲ０／Ｇ０が評価値として算出される。
【００５５】
更に、ＣＣＤ１６全体に設けられた受光素子ＰＤ１のうち、赤末−赤外光センサと同程度の数、例えば２５個数以上の青光（Ｂ）に感度を持つ受光素子ＰＤ１の出力の平均値Ｂ０と、同じく２５個数以上の赤光（Ｒ）に感度を持つ受光素子ＰＤ１の出力の平均値Ｒ０とが求められ、双方の平均値の比Ｂ０／Ｒ０が評価値として算出される。
【００５６】
次に、ステップ１０２において、算出されたＩＲ０／Ｇ０の値とＲＯＭ４４に記憶されたＴＨ０とが比較される。ＩＲ０／Ｇ０＜ＴＨ０の場合、光源種が蛍光灯であると判断される。続いて、ステップ１０４において、Ｂ０／Ｒ０の値とＴＨ１とが比較される。Ｂ０／Ｒ０＞ＴＨ１であれば、ステップ１０６で光源種は昼光型の蛍光灯であると判断される。ステップ１０４でＢ０／Ｒ０≦ＴＨ１であれば、続いてステップ１０８にてＢ０／Ｒ０とＴＨ２とが比較される。Ｂ０／Ｒ０＜ＴＨ２であれば、ステップ１１０にて光源種は白色型の蛍光灯であると判断される。ステップ１０８においてＢ０／Ｒ０≧ＴＨ２であれば、ステップ１１２にて光源種は昼白型の蛍光灯と判断される。これによって、蛍光灯の種類が判断される。
【００５７】
また、ステップ１０２にて、ＩＲ０／Ｇ０≧ＴＨ０の場合には、ステップ１１４にてＢ０／Ｒ０の値とＴＨ３とが比較される。Ｂ０／Ｒ０＞ＴＨ３であれば、ステップ１１６で被写体は日陰に位置している（光源種は日陰）と判断される。ステップ１１４において、Ｂ０／Ｒ０≦ＴＨ３であれば、続いてステップ１１８において、Ｂ０／Ｒ０とＴＨ４とが比較される。Ｂ０／Ｒ０＜ＴＨ４であれば、ステップ１２０で光源種は電球と判断される。ステップ１１８でＢ０／Ｒ０≧ＴＨ４であれば、ステップ１２２で被写体は日向に位置している（光源種は日向）と判断される。
【００５８】
光源種が判断されると、ステップ１２４で、ＲＯＭ４４に記憶されたゲインテーブルが参照され、判断された光源種に対応したホワイトバランスゲイン値が決定される。ゲインテーブルには、前述したように、各光源種とホワイトバランスゲイン値（Ｒｇ、Ｇｇ、Ｂｇ）が各々対応づけられて格納されている。ここで、上記の如く判断された光源種に対応するホワイトバランスゲイン値がゲインテーブルから読み出される。続いてステップ１２６で、読み出された値がホワイトバランス調整回路３０の乗算器３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂに出力される。ホワイトバランス調整回路３０では、同時化回路２８から出力されたデジタル値（Ｒ、Ｇ、Ｂ信号）と、得られたホワイトバランスゲイン値とが乗算器３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂで乗算され、ホワイトバランス調整される。ホワイトバランス調整されて得られたデジタル信号（Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’信号）は、ガンマ補正回路３２に出力される。
【００５９】
このように、本撮像装置によれば、光源種を的確に判断でき、良好なホワイトバランスで被写体を撮像することができる。
【００６０】
なお、本実施の形態では、赤末−赤外光センサをＣＣＤ１６の中央付近に偏らせた状態でＣＣＤ１６の全体に散らばるように配置したが、ＣＣＤ１６全体に平均的に散在させてもよいし、平均的に散在させ且つＣＣＤ１６の中心付近に配置された赤末−赤外光センサと縁辺付近に配置された赤末−赤外光センサの受光量に対する重み付けを異ならせるようにしてもよい。更に、被写体を撮像する際、順光の場合と逆光の場合とで、ＣＣＤ１６の中央付近と縁辺付近の重み付けを切り替えるようにすれば、容易且つ適正なホワイトバランス制御が可能となる。
【００６１】
また、本実施の形態では、光源種を判断するための評価値としてＩＲ０／Ｇ０値を用いたが、本発明の趣旨の範囲内において他の手法により算出された評価値を用いてもよく、特に限定されない。
【００６２】
更に、本実施の形態において、受光素子ＰＤ１及びＰＤ２の電荷の読み出しは、先に受光素子ＰＤ１の電荷を読み出してから受光素子ＰＤ２の電荷を読み出すようにしたが、スルー画の表示の際には、受光素子ＰＤ１が間引きされて読み出されるため、間引かれる受光素子ＰＤ１の間に受光素子ＰＤ２が配置されれば、受光素子ＰＤ１とＰＤ２の同時読み出しが可能となる。
【００６３】
更にまた、本発明は上記デジタルカメラに限られるものではなく、様々な撮像装置に適用可能である。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明した如く本発明によれば、光源種を的確に判断し、良好なホワイトバランスで被写体を撮像することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るデジタルカメラの構成を示したブロック図である。
【図２】ＣＣＤの構成の概略を示した図である。
【図３】各光源の分光特性及び赤末−赤外光センサの感度を示すグラフである。
【図４】ホワイトバランス制御の流れを示したフローチャートである。
【符号の説明】
１０ デジタルカメラ（撮像装置）
１４ 赤外光遮光フィルタ
１６ ＣＣＤ（撮像素子）
２６ デジタル信号処理回路
３０ ホワイトバランス調整回路（ホワイトバランス制御手段）
４０ 制御回路（光源種判断手段、ホワイトバランス制御手段）
４２ ＣＰＵ
４４ ＲＯＭ
Claims (3)
- 被写体からの光を赤、緑、青の各色成分に分解して受光し、受光した光量に応じた信号を出力する複数の第１受光素子、及び赤色成分の長波長側の光より長波長の光を受光し、受光した光量に応じた信号を出力するように前記第１受光素子間に設けられた複数の第２受光素子を備えた撮像素子と、
前記第１受光素子から出力されたいずれかの色成分に応じた信号、及び第２受光素子から出力された信号に基づいて、前記被写体を照明した光源種を判断する光源種判断手段と、
前記判断手段の判断結果に基づいて、ホワイトバランスを制御するホワイトバランス制御手段と、
を含む撮像装置。 - 前記第２受光素子の各々は、マトリクス状に配置された前記複数の第１受光素子の間に設けられている請求項１記載の撮像装置。
- 前記光源種判断手段は、前記第２受光素子に隣接して位置する第１受光素子より得られた緑色成分に応じた信号の平均値と、前記第２受光素子の出力信号の平均値との比に基づいて光源種を判断する請求項１または請求項２記載の撮像装置。
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