JP2005340902A - 撮像装置及びカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】 人手による色補正を必要とせず、簡易に所望の色補正を行うことができ、例えば簡易に所望の肌色に撮像することができる撮像装置を提供する。
【解決手段】 輝度信号階調変換手段（５）は、補正対象色を撮像したときに入力される輝度信号のレベル範囲における出力信号の変化量が比較的大きくなるようにその入出力特性を変化させることができ、色差信号階調変換手段（６）は、補正対象色を撮像したときに入力される色差信号のレベル範囲における出力信号の変化量が比較的大きくなるようにその入出力特性を変化させることができ、利得調整手段（７）は、色差信号階調変換手段（６）における入出力特性の変化による信号の変化とは逆の方向にその出力信号が変化するように前記利得を調整する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、撮像装置に関し、特に特定の色を好みに応じて補正することができる撮像装置、及びそのような撮像装置を備えたカメラに関する。

撮像装置にとって、肌色は草木や、空の色と同様に記憶色として、その色再現性は重要であり、これまでにも肌色を補正する手法が多く提案されている。例えば、画像の画質編集を行う機器上で肌色の領域またはその色に関する情報（彩度（乃至飽和度）、色相）を人手により入力し、対象となる補正色または補正領域の色補正を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。

また、肌色の領域を、輝度信号や色差信号の比や差を閾値と比較することで検出し、その領域内の色の補正を行うという技術が提案されている（例えば、特許文献３）。

また、一般に日本人の場合、女性などは肌が白いということを好むため、肌色を白く見せる（以後、美白と称する）化粧品などが多く販売されており、その色は本来の肌色よりも一般的に４００ｎｍから７００ｎｍにおいて分光反射率が高いため色が白く見える（例えば、特許文献４）。信号処理では、肌色の領域の色の彩度を下げるとか、輝度値を高くすることで同様の効果を得ることができる。

一方、特に男性の場合その肌色が日焼けした色をしていることが望まれる場合もある。日焼けした肌色は本来の肌色より４００ｎｍから７００ｎｍにおいて分光反射率が低く、色が黒くみえる（例えば、特許文献４）。そのため、肌色の領域の色の彩度を上げる、または輝度値を低くする信号処理により、同様の効果を得る技術が上げられる。
特開２００３−２３４９１６公報 特開２０００−２６１６５０公報 特開２０００−２１７１２７公報 特開２００１−７４５５６公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載された技術では、柔軟かつ良好な色再現性処理が可能ではあるが、その作業が煩雑でかつ複雑な処理を要するという問題があった。さらに撮像が終わってから補正を行うものであるので、撮像しながら同時に確認していくという同時性に欠けるという問題もあった。

また、特許文献３に記載された技術ではＲＧＢ値やＹＣｒＣｂの閾値だけでは、様々な照明光源下で撮像される撮像装置において高い検出精度を望むことはできなかった。さらに、検出領域だけ色補正を行うため領域の境界が不自然なものになるという問題があった。さらに検出手段を別途必要とするため、撮像装置の回路規模が大きくなるという問題があった。

さらにまた、肌色領域を着目して彩度を上げたり下げたりする場合、画像全体の彩度が変わり不自然となる問題があり、肌色だけを色補正しようとする場合は、先の技術手法のように肌色部分の検出手段を必要とする問題があった。

本発明は、上述のような課題を解消するためになされたもので、複雑で煩雑な入力を必要とせず、特定の色を補正することができる撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の撮像装置は、
特定の色を補正することができる撮像装置において、
入射光を受けて、入射光を少なくとも３つの色成分に分離し、上記少なくとも３つの色成分に対応する色信号を出力する色信号生成手段と、
前記色信号を受けて輝度信号と色差信号とを生成する輝度色差信号生成手段と、
前記輝度色差信号生成手段が出力する輝度信号を受けて階調変換を行う輝度信号階調変換手段と、
前記輝度色差信号生成手段が出力する色差信号を受けて階調変換を行う色差信号階調変換手段と、
前記色差信号階調変換手段の出力を受けて調整可能な利得で増幅して出力する利得調整手段と
を有し、
前記輝度信号階調変換手段は、補正対象色を撮像したときに、前記輝度信号階調変換手段に入力される輝度信号のレベル範囲における出力信号の変化量が前記レベル範囲外における出力信号の変化量よりも大きくなるようにその入出力特性を変化させることができ、
前記色差信号階調変換手段は、補正対象色を撮像したときに、前記色差信号階調変換手段に入力される色差信号のレベル範囲における出力信号の変化量が前記レベル範囲外における出力信号の変化量よりも大きくなるようにその入出力特性を変化させることができ、
前記色差信号階調変換手段がその入出力特性を変化させたとき、前記利得調整手段は、前記色差信号階調変換手段における入出力特性の変化による前記色差信号階調変換手段の出力信号の変化とは逆の方向にその出力信号が変化するように前記利得を調整する
ことを特徴とするものである。

本発明によれば、人手による色補正の作業を必要とせず、簡易に所望の色補正を行うことができ、例えば簡易に美白や日焼けの肌色を得ることができる。

また、補正対象色、例えば肌色の色補正にともなう、他の画像の色再現性に対する影響を小さくすることができ、さらに肌色を検出する検出手段を必要としないため、撮像装置の構成を簡単にすることができる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の撮像装置を示す概略構成図である。
図示のようにこの撮像装置は、撮像手段１と、ホワイトバランス手段（ＷＢ）３と、輝度色差信号生成手段４と、輝度信号階調変換手段５と、色差信号階調変換手段６と、利得調整手段７と、撮像モード制御手段８と、撮像モード選択手段９とを有する。

色信号生成手段１は、入射光を受けて、入射光を少なくとも３つの色成分に分離し、上記少なくとも３つの色成分に対応する色信号を出力するものであり、例えば図２に示すように、
撮像手段１１と、増幅手段１２と、Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）１３と、直流成分再生手段（ＤＣ再生手段）１４とを有する。
撮像手段１１は、例えば図３（ａ）、（ｂ）に示すように、レンズを含む光学系２１と、２次元的に配列された複数の光電変換素子を有する撮像素子２２と、色分離手段としての色フィルタ２３とを有する。
撮像素子２２の複数の光電変換素子は、例えば図３（ａ）に示すようにベイヤ（Ｂａｙｅｒ）型に配置された、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色に対応する分光透過率を有する色フィルタ２３で覆われている。

光学系２１から入射した光は、撮像素子２２の受光面上に結像する。撮像素子２２は、上記のように、色フィルタ２３で覆われており、入射光を赤、緑、青の成分に色分離し、各光電変換素子からは、色フィルタ２３の分光透過率に対応した色成分、即ちＲ、Ｇ、Ｂのアナログ映像信号が出力される。

このようにして、撮像手段１１から出力されるＲ、Ｇ、Ｂのアナログ信号（以下、それぞれ「Ｒ信号」、「Ｇ信号」、「Ｂ信号」と言うことがある）は、増幅手段１２によって増幅される。

増幅手段１２から出力された映像信号はＡＤＣ１３によってディジタル信号に変換される。ディジタル信号に変換された映像信号はＤＣ再生手段１４により、ＤＣレベルが再生される。ＤＣ再生は通常映像信号の黒レベルが「０」になるように、ＡＤＣ１３によるＡ／Ｄ変換前に有していたオフセットレベルをＤＣシフトするか、クランプ処理を行う。
本実施の形態では、ＤＣ再生手段１４の出力が、色信号生成手段１の出力となる。

ホワイトバランス手段３は、例えば図４に示すように、色信号生成手段１からのＲ、Ｇ、Ｂ信号Ｒａ、Ｇａ、Ｂａを受けて増幅する増幅手段３１ｒ、３１ｇ、３１ｂと、増幅手段３１ｒ、３１ｇ、３１ｂの出力Ｒｂ、Ｇｂ、Ｂｂをそれぞれ、複数の画素について、例えば画面内のすべての画素について積算して積算値ΣＲｂ、ΣＧｂ、ΣＢｂを出力する積算手段３２ｒ、３２ｇ、３２ｂと、積算手段３２ｒ、３２ｇ、３２ｂからの積算値ΣＲｂ、ΣＧｂ、ΣＢｂを受けてこれに基づき増幅手段３１ｒ、３１ｇ、３１ｂの増幅利得を制御する利得制御手段３３とを有する。

輝度色差信号生成手段４は、ホワイトバランス手段３から出力されたＲ、Ｇ、Ｂ信号Ｒｂ、Ｇｂ、Ｂｂに対し、３行３列の係数行列を掛けるマトリクス演算（係数との乗算及び乗算結果の加算を含む）を行って、輝度信号（Ｙ信号）と、色差信号（ＣｒＣｂ）とを生成する。

撮像モード選択手段９は外部から撮像モードを選択するための入力手段であり、撮像装置の使用者が、例えば、通常の撮像モード、肌色を美白に撮像するモード（第１の補正撮像モード）、日焼けした肌色に撮像するモード（第２の補正撮像モード）のいずれかの選択を行うために操作され、選択結果が出力される。撮像モード選択手段９は例えば操作入力キーや、メニュー画面と選択入力手段との組合せによって構成される。

輝度信号階調変換手段５は輝度信号Ｙの階調変換を行うものであり、折れ線関数で表される入出力特性（階調変換特性）を有する。この折れ線関数は３つ以上の折れ点を有する。輝度信号階調変換５は、このような入出力特性により非線形変換を行う。
色差信号階調変換手段６は色差信号ＣｒＣｂの階調変換を行うものであり、折れ線関数で表される入出力特性（階調変換特性）を有する。この折れ線関数は３つ以上の折れ点を有する。色差信号階調変換６は、このような入出力特性により非線形変換を行う。
利得調整手段７は、色差信号階調変換手段６の出力に対し、調整可能な利得によりその彩度（色の飽和度）の調整を行う。

撮像モード制御手段８は、撮像モード選択手段９からの選択信号に応じて、輝度信号階調変換手段５、及び色差信号階調変換手段６に制御信号を送り、それらの入出力特性を制御する。
撮像モード制御手段８はまた、撮像モード選択手段９からの選択信号に応じて、利得調整手段７に制御信号を送り、その利得を制御する。

図５に９種類の肌色の分光反射率を４００ｎｍから７００ｎｍの範囲で示す（上記特許文献４参照）。また、そのうちの６種類の肌色について分光反射率特性を図６に示す。男性の肌色（図６中の曲線ＳＣ３）を基準とするとそれに対して化粧肌は、図６中の曲線ＳＣ５で示されるように波長全域に渡り反射率が高く、その結果白い肌色となる。一方、日焼け肌は図６中の曲線ＳＣ７で示されるように波長全域に渡り反射率が低く、その結果黒っぽい肌色となる。

これらより以下のように信号処理を行うことで、肌色を美白に撮像したり、日焼けした肌色に撮像する制御を行う。

図７は輝度信号階調変換手段５の入出力特性を示す。横軸は入力信号であり、縦軸は出力信号である。図７には３つの入出力特性（ａ）、（ｂ）、（ｃ）が示されており、その各々は、３つの折れ点を有する折れ線関数で表されるものであり、これにより非線形の変換特性を得ている。
折れ点の位置は例えば座標値を指定することにより変更可能であり、折れ点の位置を変更することで、入出力特性を変更することができる。図７に示された３つの入出力特性はそのように変更が可能であることを示すものであって、変更後の入出力特性の数が３つに限られることを示すものではない。
図示の例では、特性（ａ）は特性（ｂ）よりも、概して入力信号に対する出力信号のレベルが高く、特性（ｃ）は特性（ｂ）よりも、概して入力信号に対する出力信号のレベルが低い。
一般に、図７の特性（ａ）の画像は画像のコントラスト感が小さくなるため、「柔らかい画像」といわれ、図７の特性（ｃ）の画像は画像のコントラスト感が大きくなるため、「固い画像」といわれる。

図７でｙ１は、補正対象とする色を肌色として、肌色を撮像したときに輝度信号階調変換手段４に入力される輝度信号Ｙの入力信号のレベル範囲（入力信号レベル範囲）ｙ１を示す。
図７に示した入出力特性（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は肌色を撮像したときの入力信号レベル範囲ｙ１における出力信号のレベルの変化量が、上記入力信号レベル範囲ｙ１以外における出力信号のレベルの変化量よりも大きく、しかも上記入力信号レベル範囲ｙ１と入力信号レベル範囲ｙ１外とのつなぎ目の部分が極力不自然にならず、しかもできる限り変化量が小さくなるようにしている。
上記のように、図示の例では、折れ線の各々が３つの折れ点を有する。１つの折れ点でも滑らかな曲線に近い入出力特性を実現することは可能であるが、補正の対象とする色を適切に補正するのであれば折れ点は多いほど良く、折れ点が１点の場合、対象色以外への影響が大きくなりやすい。折れ点が２つあれば補正範囲を信号レベルで上限と下限を決めることができる。したがって、折れ点は少なくても２つあるのが望ましく、３つ以上あるのがなお望ましい。

図８は色差信号階調変換手段６の入出力特性を示す。横軸は入力信号であり、縦軸は出力信号である。図８には３つの入出力特性（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）が示されており、その各々は、３つの折れ点を有する折れ線関数で表されるものであり、これにより非線形の変換特性を得ている。
折れ点の位置は例えば座標値を指定することにより変更可能であり、折れ点の位置を変更することで、入出力特性を変更することができる。図８に示された３つの入出力特性はそのように変更が可能であることを示すものであって、変更後の入出力特性の数が３つに限られることを示すものではない。

図示の例では、特性（ｅ）は特性（ｄ）よりも、概して入力信号に対する出力信号のレベルが高く、特性（ｆ）は特性（ｄ）よりも、概して入力信号に対する出力信号のレベルが低い。

図８でｃ１は、補正対象とする色を肌色として、肌色を撮像したときに色差信号階調変換手段５に入力される色差信号ＣｒＣｂのレベル範囲（入力信号レベル範囲）ｃ１を示す。
図８に示した入出力特性（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は肌色を撮像したときの入力信号レベル範囲ｃ１における出力信号のレベルの変化量が、上記入力信号レベル範囲ｃ１以外における出力信号の変化量よりも大きく、しかも上記入力信号レベル範囲と入力信号レベル範囲外とのつなぎ目の部分が極力不自然にならず、しかもできる限り変化量が小さくなるようにしている。

通常の撮像を行うとき、輝度信号階調変換手段５および色差信号階調変換手段６は一般に撮像装置におけるガンマ補正処理といわれるＹ＝Ｘ↑ｋ１（なお、「Ｘ↑ｋ１」はＸのｋ１乗を意味する。以下同様。）で表される入出力変換をおこなう。ここで、ｋ１は整数であり、例えば、ＩＥＣ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）６１９６６−２−１では表示側の階調特性を２．２としているため、撮像装置側では０．４５（２．２の逆数）という値を用いる。ただし、０．４５という値を用いた場合、映像信号の暗部での利得が高くなりＳ／Ｎが悪くなるため、一般に民生品では０．４５に近い、０．６から０．７程度の値が用いられている。よって、通常の撮像モードでは輝度信号階調変換手段５は図７の特性（ｂ）を選択し、色差信号階調変換手段６は図８の特性（ｅ）を選択している。

次に肌色を「美白」に撮像するときは撮像モード選択手段９から「美白」を撮像するモードを選択するように指示入力される。この撮像モードでは、撮像モード制御手段８は美白に撮像するための制御信号を輝度信号階調変換手段５、色差信号階調変換手段６、及び利得調整手段７へ出力する。輝度信号階調変換手段５は、図７の特性（ａ）を選択し、色差信号階調変換手段６は図８の特性（ｆ）を選択する。さらに、利得調整手段７は色差信号ＣｒＣｂの信号レベルが大きくなるようにその利得を変える。人の目に見える色の印象は、彩度（色の飽和度）と色相で大きく変わり、通常彩度が高くなると色が濃く見え、色相が変わると、例えば赤からマジェンタへ、黄色からオレンジへというような変化が起こる。しかし色の印象は彩度と色相だけで決まるものではなく、彩度とそのときの輝度とのバランス（一般にＹＣバランスと称される）でも大きく見え方が異なる。すなわち、同じ彩度、色相であってもそのときの輝度の値が大きいか小さいかで色の印象は大きく異なる。例えば、肌色の彩度と色相を一定にしたまま輝度を上げると色白に見え、輝度を下げると茶色っぽくなることで、日焼けしたような色に見える。そのため、
輝度信号の階調を肌色の部分が高くなるように変え、色差信号ＣｒＣｂの階調を肌色の部分の彩度が低くなるように変えることで、肌色の輝度値が上がり彩度が低くなり色白の肌色となる。
なお、色差信号ＣｒＣｂの信号レベルが色信号の彩度（色の飽和度）を表す。

上記のように、輝度信号階調変換手段５及び色差信号階調変換手段６の入出力特性を変えると、肌色の部分のみの輝度信号及び色差信号のレベルが変わるだけでなく、肌色の信号レベルに近いレベルの信号値も変化し、画像全体にＹＣバランスがずれて白っぽくなってしまう。そこで、利得調整手段７により色差信号ＣｒＣｂの信号レベルを大きくすることで画像全体の彩度を調整し、上記のように白っぽくなった画像に補正を加え不自然な印象を与えないようにする。これにより、補正を加えた肌色の箇所の彩度もやや上がるが、色信号階調変換手段６の入出力特性を、肌色の信号レベルにおける出力信号の低下率が最大となるようにし、かつ輝度信号階調変換手段６の入出力特性を、肌色の信号レベルにおける出力信号の上昇率が最大となるようにすることで、画像全体的には不自然さが少なく、顔の肌色のみは色白になるように撮像することができる。

従来技術では美白に撮像する場合に、彩度のみを低くする処理が行われ、画像全体の彩度が下がるという問題があったが、本実施の形態では輝度信号の階調変換特性の変化の方向と色差信号の階調変換特性の変化の方向を異なるものとすることで、（従来技術とは逆に）彩度を高くする処理を行い、画像全体の彩度の低下を抑制し、望ましい肌色を実現することができる。

次に肌色を日焼けした色に撮像するときは撮像モード選択手段９から「日焼けした肌色」を撮像するモードを選択するように指示入力される。この撮像モードでは、撮像モード制御手段８は日焼けした肌色に撮像するための制御信号を輝度信号階調変換手段５、色差信号階調変換手段６、及び利得調整手段７へ出力する。輝度信号階調変換手段５は、図７の特性（ｃ）を選択し、色差信号階調変換手段６は図８の特性（ｄ）を選択する。さらに、利得調整手段７は色差信号ＣｒＣｂ信号の信号レベルが小さくなるようにその利得を変える。
輝度信号の階調を肌色の部分が低くなるように変え、色差信号ＣｒＣｂの階調を肌色の部分の彩度が高くなるように変えることで、肌色の輝度値が下がり彩度が高くなり日焼けした肌色となる。

上記のように、輝度信号階調変換手段５及び色差信号階調変換手段６の入出力特性を変えると、肌色の部分のみの輝度信号及び色差信号のレベルが変わるだけでなく、肌色の信号レベルに近いレベルの信号値も変化し、画像全体にＹＣバランスがずれて色が濃く、黒っぽくなってしまう。そこで、利得調整手段７により色差信号ＣｒＣｂの信号レベルを小さくすることで画像全体の彩度を調整し、上記のように黒っぽくなった画像に補正を加え不自然な印象を与えないようにする。これにより、補正を加えた肌色の箇所の彩度もやや下がるが、色差信号変換手段６の入出力特性換特性を、肌色の信号レベルにおける出力信号の上昇率が最大となるようにし、かつ、輝度信号階調変換手段６のにとを、肌色の信号レベルにおける出力信号の低下率が最大となるようにすることで、画像全体的には不自然さが少なく、顔の肌色のみは日焼けした色になるように撮像することができる。

従来技術では日焼けの肌色に撮像するため彩度のみを高くする処理が行われ、画像全体の彩度が上がるという問題があったが、本実施の形態では輝度信号の階調変換特性の変化の方向と色差信号の階調変換特性の変化の方向を異なるものとすることで、（従来技術とは逆に）彩度を低くする処理を行い、画像全体の彩度の増大を抑制し、望ましい肌色を実現することができる。

実施の形態２．
図９はこの発明の実施の形態２の撮像装置を示す概略構成図である。
図９の撮像装置は慨して図１に示す撮像装置と同じであるが以下の点で異なる。
即ち、図１の単一の色差信号階調変換手段６の代りに第１の色差信号階調変換手段６ａ及び第２の色差信号階調変換手段６ｂが設けられ、図１の利得調整手段７の代りに第１の利得調整手段７ａ及び第２の利得調整手段７ｂが設けられている。
第１の色差信号階調変換手段６ａは第１の色差信号Ｃｒの階調変換を行うものであり、折れ線関数で表される入出力特性を有する。この折れ線関数は３つ以上の折れ点を有する。色差信号階調変換６ａは、このような入出力特性により非線形変換を行う。
第２の色差信号階調変換手段６ｂは第２の色差信号Ｃｂの階調変換を行うものであり、折れ線関数で表される入出力特性を有する。この折れ線関数は３つ以上の折れ点を有する。色差信号階調変換６ｂは、このような入出力特性により非線形変換を行う。
第１の利得調整手段７ａは、第１の色差信号階調変換手段６ａの出力に対し、調整可能な利得によりその彩度（色の飽和度）の調整を行う。
第２の利得調整手段７ｂは、第２の色差信号階調変換手段６ｂの出力に対し、調整可能な利得によりその彩度（色の飽和度）の調整を行う。

撮像モード制御手段８は、撮像モード選択手段９からの選択信号に応じて、輝度信号階調変換手段５、第１の色差信号階調変換手段６ａ、及び第２の色差信号階調変換手段６ｂに制御信号を送り、それらの入出力特性（階調変換特性）を制御する。
撮像モード制御手段８はまた、第１及び第２の利得調整手段７ａ及び７ｂに制御信号を送りそれらの利得を制御する。

以上のように第１の色差信号Ｃｒと第２の色差信号Ｃｂに対して別個の階調変換手段及び利得調整手段を設けることにより、２つの色差信号Ｃｒ、Ｃｂの階調変換特性及び利得を独立して調整できるようになっている。

図１０に第１の色差信号階調変換手段６ａの入出力特性の一例を、図１１に第２の色差信号階調変換手段６ｂの入出力特性の一例を示す。
これらはそれぞれ図８に示す入出力特性と同様、折れ線関数で表されるものであり、座標値を指定することで、変更可能である。
図１０には、３つの特性（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）が示され、図示の例では、特性（ｇ）は特性（ｈ）よりも、概して入力信号に対する出力信号のレベルが高く、特性（ｉ）は特性（ｈ）よりも、概して入力信号に対する出力信号のレベルが低い。
図１１には、３つの特性（ｊ）、（ｋ）、（ｌ）が示され、図示の例では、特性（ｊ）は特性（ｋ）よりも、概して入力信号に対する出力信号のレベルが高く、特性（ｌ）は特性（ｋ）よりも、概して入力信号に対する出力信号のレベルが低い。

通常の撮像時は、実施の形態１と同様、ガンマ補正特性となるように第１の色差信号階調変換手段６ａは図１０中（ｈ）の特性を、第２の色差信号階調変換手段６ｂは図１１中の特性（ｋ）を選択している。なお、図示の例では、特性（ｈ）と特性（ｋ）の特性はほぼ同一である。

図１０でｃｒ１は肌色を撮像したときに第１の色差信号階調変換手段６ａに入力される第１の色差信号Ｃｒのレベル範囲（入力信号レベル範囲）を示すものであり、図１１でｃｂ１は同じく肌色を撮像したときに第２の色差信号階調変換手段６ｂに入力される第２の色差信号Ｃｂのレベル範囲（入力信号レベル範囲）を示すものであり、図１０の入力信号レベル範囲ｃｒ１は、図１１の入力信号レベル範囲ｃｂ１よりも高い。

図１０に示した入出力特性（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）は肌色を撮像したときの第１の色差信号Ｃｒの入力信号レベル範囲ｃｒ１における出力信号レベルの変化量が、上記入力信号レベル範囲ｃｒ１以外における出力信号レベルの変化量よりも大きく、しかも上記入力信号レベル範囲ｃｒ１と入力信号レベル範囲ｃｒ１外とのつなぎ目の部分が極力不自然にならず、しかもできる限り変化量が小さくなるようにしている。
同様に、図１１に示した入出力特性（ｊ）、（ｋ）、（ｌ）は肌色を撮像したときの第２の色差信号Ｃｂの入力信号レベル範囲ｃｂ１における出力信号レベルの変化量が、上記入力信号レベル範囲ｃｂ１以外における出力信号レベルの変化量よりも大きく、しかも上記入力信号レベル範囲ｃｂ１と入力信号レベル範囲ｃｂ１外とのつなぎ目の部分が極力不自然にならず、しかもできる限り変化量が小さくなるようにしている。

実施の形態２の輝度信号階調変換手段５の動作は実施の形態１と同じである。利得調整手段７ａ、７ｂは実施の形態１の利得調整手段７と同様に動作する。以下に「美白」に撮像するときや「日焼けした肌の色」に撮像するときの色差信号階調変換手段６ａ、６ｂ、利得調整手段７ａ、７ｂの動作を説明する。

肌色を「美白」に撮像するときは撮像モード選択手段９から「美白」を撮像するモードを選択するように指示入力される。この撮像モードでは、撮像モード制御手段８は美白に撮像するための制御信号を輝度信号階調変換手段５、第１の色差信号階調変換手段６ａおよび第１の色差信号階調変換手段６ｂへ出力する。輝度信号階調変換手段５は、実施の形態１と同様に図７の特性（ａ）を選択し、第１の色差信号階調変換手段６ａは図１０の特性（ｉ）を選択し、第２の色差信号階調変換手段６ｂは図１１の特性（ｌ）を選択する。

一方、肌色を日焼けした色に撮像するときは撮像モード選択手段９から「日焼けした肌色」を撮像するモードを選択するように指示入力される。この撮像モードでは、撮像モード制御手段８は日焼けした肌色に撮像するための制御信号を輝度信号階調変換手段５、第１の色差信号階調変換手段６ａおよび第１の色差信号階調変換手段６ｂへ出力する。輝度信号階調変換手段５は、実施の形態１と同様に図７の特性（ｃ）を選択し、第１の色差信号階調変換手段６ａは図１０の特性（ｇ）を選択し、第２の色差信号階調変換手段６ｂは図１１の特性（ｊ）を選択する。

このように、第１及び第２の色差信号ＣｒおよびＣｂを補正対象とする色の値毎に独立した階調変換特性を設けることでより精度の高い補正を行うことができる。

実施の形態１や実施の形態２による撮像の結果を図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に概念的に示す。
図１２（ａ）は通常の撮像を行ったときの人物の撮像結果であり、図１２（ｂ）は肌色を美白に撮像したときの撮像結果であり、顔の部分の肌色が図１２（ａ）に比べ明るくなっている一方、他の部分は図１２（ａ）と略同じである。図１２（ｃ）は日焼けした肌色に撮像したときの撮像結果であり、顔の部分の肌色が図１２（ａ）に比べ暗くなっている一方、他の部分は図１２（ａ）と略同じである。

実施の形態３．
図１３はこの発明の実施の形態３の撮像装置を示す概略構成図である。
図１３の撮像装置は概して図１に示す撮像装置と同じであるが以下の点で異なる。
即ち、図１の構成要素に加え、重み付け制御手段４１、積算手段４２、露出演算手段４３、及びタイミングジェネレータ４４を備えている。

重み付け制御手段４１は画面を複数の領域に分割し、領域毎の重み付け情報を生成し、これにより積算手段４２を制御する。例えば領域毎の重み付け係数を積算手段４２に供給する。
積算手段４２は、色信号生成手段１から出力されたＲ、Ｇ、Ｂの色信号、例えばＤＣ再生手段１４から出力されたＲ、Ｇ、Ｂの色信号Ｒａ、Ｇａ、Ｂａを、１画面以上積算する。この積算に当たり、重み付け制御手段４１による制御の下で領域毎の重み付けを行う。積算手段４２は、積算結果をＲ、Ｇ、Ｂ信号の積算値ΣＲａ、ΣＧａ、ΣＢａを求める。
露出制御手段４３は、積算手段４２から供給されたＲ、Ｇ、Ｂ信号の積算値ΣＲａ、ΣＧａ、ΣＢａが一定になるように撮像装置の露出制御を行う。
タイミングジェネレータ４４は、露出制御手段４３の出力によって制御され、色信号生成手段１の撮像手段１１（図２）、特に撮像素子２２（図３）（図１３には、色信号生成手段１内の撮像素子２２が示されている一方、色信号生成手段１内の他の構成要素の図示は省略されている）に印加される駆動パルスのタイミングを変えることにより電荷蓄積時間を制御するもので、これにより撮像手段１１から出力される信号レベルを調整する。

色信号生成手段１から出力されたＲ、Ｇ、Ｂ信号Ｒａ、Ｇａ、Ｂａは積算手段４２によって、１画面以上積算され、積算値ΣＲａ、ΣＧａ、ΣＢａが露出制御手段４３へ送られ、露出制御手段４３からこれに応じた制御信号がタイミングジェネレータ４４に供給され、これにより、積算値ΣＲａ、ΣＧａ、ΣＢａが一定になるように撮像装置の露出制御が行われる。露出制御はタイミングジェネレータ４４による駆動パルスの発生タイミングの変更により行われる。

上記の説明では、色信号生成手段１から出力されるＲ、Ｇ、Ｂ信号Ｒａ、Ｇａ、Ｂａを積算することとしているが、積算手段４２内で、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号Ｒａ、Ｇａ、Ｂａから輝度信号Ｙを例えば
Ｙ＝ｋ１×Ｒａ＋ｋ２×Ｇａ＋ｋ３×Ｂａ
（ｋ１、ｋ２、ｋ３は所定の係数）
によって求め、求められた輝度信号Ｙを積算することとしても良い。また、Ｇ信号だけを輝度信号Ｙの代わりとして積算してもよい。

上記のように、重み付け制御手段４１は積算手段４２が画像１面を積算するときに、画面上の領域毎の重み付けを行う。図１４にその画面の分割の一例を示す。図１４では１画面を縦３行、横３列のＺ１１〜Ｚ３３の９つの領域に分割している。重み付け制御手段４１は図１４に示した画面分割を行い、それぞれの領域Ｚ１１〜Ｚ３３に重み付けをおこない、積算手段４２は重み付け係数を出力する。

撮像モード制御手段８は肌色を「美白」または「日焼けした肌色」に撮像するとき、実施の形態１で示したように輝度信号階調変換手段５、色差信号階調変換手段６、利得調整手段７へ制御信号を出力し、それぞれの手段が実施の形態１で述べた動作を行う。
一方、撮像モード制御手段８は重み付け制御手段４１へも制御信号を出力する。重み付け制御手段４１は図１４に示した領域Ｚ１１〜Ｚ３３において、撮像する際に人の顔が位置する確率の高い領域の信号により大きな重み付けを行う。例えば、図１２に示す例のように、画面の横方向の中央でかつ縦方向の中央乃至は上側の領域、即ち図１４の領域Ｚ１２、Ｚ２２に顔を位置させて撮像することが多い。そこで、領域Ｚ１２、Ｚ２２の信号により大きな重み付けを行う。例えば、他の領域に対してｗ倍（例えばｗ＝２）の重み付けを行う。この場合、積算手段４２による積算値をＲ信号Ｒａについて示すと以下の通りである。
ΣＲａ＝ΣＲ１１＋ｗΣＲ１２＋ΣＲ１３
＋ΣＲ２１＋ｗΣＲ２２＋ΣＲ２３
＋ΣＲ３１＋ΣＲ３２＋ΣＲ３３
ここで、ΣＲ１１、ΣＲ１２、ΣＲ１３、ΣＲ２１、ΣＲ２２、ΣＲ２３、ΣＲ３１、ΣＲ３２、ΣＲ３３はそれぞれ領域Ｚ１１、Ｚ１２、Ｚ１３、Ｚ２１、Ｚ２２、Ｚ２３、Ｚ３１、Ｚ３２、Ｚ３３におけるＲ信号の積算である。

なお、上記のように領域毎に重み付けを設定するのではなく、各画素についてその位置に応じた重み付けを行うようにしても良い。

このように人の顔が位置する領域の重み付けを大きくすることで、補正対象とする肌色領域の信号レベルが一定となり、階調変換手段により適切に肌色の補正が加わりやすく、精度の高い撮像を行うことができる。

実施の形態４．
図１５はこの発明の実施の形態４の撮像装置を示す概略構成図である。図１５の撮像装置は概して図１３に示す撮像装置と同じであるが以下の点で異なる。即ち、図１３の構成要素のうち、タイミングジェネレータ４４が設けられておらず、代わりに色信号生成手段１内に絞り４５と絞り駆動手段４６とが設けられている。図１５には、色信号生成手段１内の絞り４５が、光学系２１、撮像素子２２とともに示されている一方、色信号生成手段１内の他の構成要素の図示は省略されている。

重み付け制御手段４１、積算手段４２、露出制御手段４３の動作は実施の形態３と同じである。実施の形態４が実施の形態３と異なるのは、露出制御がタイミングジェネレータ４４によってではなく、絞り４５によって行われることである。即ち、積算手段４２から供給されたＲ、Ｇ、Ｂ信号の積算値ΣＲａ、ΣＧａ、ΣＢａが一定になるように撮像装置の露出制御を行うための制御信号が、絞り駆動手段４６に供給され、制御信号に従って絞り４５が駆動され、これにより、積算値ΣＲａ、ΣＧａ、ΣＢａが一定になるように撮像装置の露出制御が行われる。

なお、絞り４５、絞り駆動手段４６及びタイミングジェネレータ４４をすべて設けておき、絞り駆動手段４６による絞り４５の駆動とタイミングジェネレータ４４による駆動パルスの発生タイミングの変更との双方によって露出制御を行うようにしても良い。

以上実施の形態１乃至４では肌色が補正対象色であるが、本発明は、補正対象色が肌色以外に場合にも適用可能である。

実施の形態５．

実施の形態１乃至４の撮像装置は、動画や静止画を撮像するビデオカメラ、カメラ一体型ＶＴＲ、デジタルスチルカメラ、ＰＣカメラ、携帯電話および携帯端末機に内蔵されるデジタルスチルカメラに適用することができる。以下デジタルスチルカメラに適用した場合の構成を、図１６を参照して説明する。

図１６に示すように、このデジタルカメラは、図１に示した撮像装置を構成する各要素のうち、色信号生成手段１の代わりに色信号生成手段５０を備え、さらにシャッタボタン５２、シャッタ駆動手段５３、表示駆動手段５４、モニタ５５、画像圧縮手段５６、及び書き込み手段５７を付加したものである。

シャッタ駆動手段５３は、シャッタボタン５２の操作に応じて色信号生成手段１内のシャッタを駆動する。ここでは、シャッターが機械的シャッター５１（図１６には色信号生成手段５０内のシャッター５１が光学系２１及び撮像素子２２とともに示されている一方、色信号生成手段５０内の他の構成要素の図示は省略されている。）である場合を想定している。
シャッタが電子シャッタで構成される場合、シャッター駆動手段５３と（例えば図１５に示されるごとき）タイミングジェネレータとが一体に構成され、両者の機能を兼ね備えた回路が用いられる。
表示駆動手段５４は、輝度信号階調変換手段５及び利得調整手段８の出力を受けてビューファインダーとしてのモニタ５５に画像を表示させる。
モニタ５５は、例えば液晶表示装置で構成され、表示駆動手段５４に駆動されて、色信号生成手段５０内の撮像手段で撮像されている画像を表示する。
画像圧縮手段５６は、輝度信号階調変換手段５及び利得調整手段８の出力を受けて例えばＪＰＥＧに準拠した画像圧縮を行なう。
書き込み手段５７は、画像圧縮手段５６で圧縮されたデータを記録媒体５８に書き込む。

撮像装置を動画撮影に用いて、画像データを図示しない機器に伝送する場合、輝度色差信号生成手段の出力をエンコードしてＮＴＳＣ信号を生成して出力する。

この発明の実施の形態１の撮像装置を示すブロック図である。 図１の撮像装置の色信号生成手段の構成を示すブロック図である。 図２の撮像手段の構成を示す図である。 図１のホワイトバランス手段の構成を示すブロック図である。 ９種類の肌色の分光反射率を示す図である。 図５の９種類の肌色のうちの６種類について分光反射率の数値を示す図である。 図１の輝度信号階調変換手段の入出力特性を示す図である。 図１の色差信号階調変換手段の入出力特性を示す図である。 この発明の実施の形態２の撮像装置を示すブロック図である。 図９の第１の色差信号階調変換手段の入出力特性を示す図である。 第２の色差信号階調変換手段の入出力特性を示す図である。 実施の形態１、実施の形態２による撮像の結果を示す図である。 この発明の実施の形態３の撮像装置を示すブロック図である。 画面の複数の領域への分割を示す図である。 この発明の実施の形態３の撮像装置を示すブロック図である。 図１の撮像装置を備えたデジタルスチルカメラを示すブロック図である。

符号の説明

１ 色信号生成手段、 ３ ホワイトバランス手段、 ４ 輝度色差信号生成手段、 ５ 輝度信号階調変換手段、 ６ 色差信号階調変換手段、 ７ 利得調整手段、 ８ 撮像モード制御手段、 １０ 撮像モード選択手段、 １１ 撮像手段、 １２ 増幅手段、 １３ ＡＤＣ、 １４ ＤＣ再生手段、 ２１ 光学系、 ２２ 撮像素子、 ２３ フィルタ、 ３１ｒ、３１ｇ、３１ｂ 増幅手段、 ３２ｒ、３２ｇ、３２ｂ 積算手段、 ３３ 利得調整手段、 ４１ 重み付け制御手段、 ４２ 積算手段、 ４３ 露出制御手段、 ４４ タイミングジェネレータ、 ４５ 絞り、 ４６ 絞り駆動手段。

Claims (8)

1. 特定の色を補正することができる撮像装置において、
   入射光を受けて、入射光を少なくとも３つの色成分に分離し、上記少なくとも３つの色成分に対応する色信号を出力する色信号生成手段と、
   前記色信号を受けて輝度信号と色差信号とを生成する輝度色差信号生成手段と、
   前記輝度色差信号生成手段が出力する輝度信号を受けて階調変換を行う輝度信号階調変換手段と、
   前記輝度色差信号生成手段が出力する色差信号を受けて階調変換を行う色差信号階調変換手段と、
   前記色差信号階調変換手段の出力を受けて調整可能な利得で増幅して出力する利得調整手段と
   を有し、
   前記輝度信号階調変換手段は、補正対象色を撮像したときに、前記輝度信号階調変換手段に入力される輝度信号のレベル範囲における出力信号の変化量が前記レベル範囲外における出力信号の変化量よりも大きくなるようにその入出力特性を変化させることができ、
   前記色差信号階調変換手段は、補正対象色を撮像したときに、前記色差信号階調変換手段に入力される色差信号のレベル範囲における出力信号の変化量が前記レベル範囲外における出力信号の変化量よりも大きくなるようにその入出力特性を変化させることができ、
   前記色差信号階調変換手段がその入出力特性を変化させたとき、前記利得調整手段は、前記色差信号階調変換手段における入出力特性の変化による前記色差信号階調変換手段の出力信号の変化とは逆の方向にその出力信号が変化するように前記利得を調整する
   ことを特徴とする撮像装置。
2. 前記補正対象色を指定する選択入力手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記補正対象色が肌色であって、第１の補正撮像モードにおいて、
   前記輝度信号階調変換手段は、人の肌色を撮像したときに前記輝度信号階調変換手段に入力される輝度信号のレベル範囲における出力信号が、通常撮像時に比べて、より大きくなるように入出力特性を変更し、
   前記色差信号階調変換手段は、人の肌色を撮像したときに前記色差信号階調変換手段に入力される色差信号のレベル範囲における出力信号が、通常撮像時に比べて、より小さくなるように入出力特性を変更し、
   上記利得調整手段は前記利得を大きくする
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記補正対象色が肌色であって、第２の補正撮像モードにおいて、
   前記輝度信号階調変換手段は、人の肌色を撮像したときに前記輝度信号階調変換手段に入力される輝度信号のレベル範囲における出力信号が、通常撮像時に比べて、より小さくなるように入出力特性を変更し、
   前記色差信号階調変換手段は、人の肌色を撮像したときに前記色差信号階調変換手段に入力される色差信号のレベル範囲における出力信号が、通常撮像時に比べて、より大きくなるように入出力特性を変更し、
   上記利得調整手段は色差信号に対する前記利得を小さくする
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
5. 特定の色を補正する補正撮像モードにおいて、
   前記輝度信号階調変換手段は、補正対象色を撮像したときに、前記輝度信号階調変換手段に入力される輝度信号のレベル範囲における出力信号の変化量が前記レベル範囲外における出力信号の変化量よりも大きくなるようにその入出力特性を変化させ、
   前記色差信号階調変換手段は、補正対象色を撮像したときに、前記色差信号階調変換手段入力される色差信号のレベル範囲における出力信号の変化量が前記レベル範囲外における出力信号の変化量よりも大きくなるようにその入出力特性を変化させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
6. 前記色信号生成手段から出力される前記色信号の少なくとも一つ、又は前記色信号を変換することによって得られる輝度信号を、画面全体に亘って積算して積算値を求める積算手段と、
   前記積算手段による積算に際し、画面の位置に応じて異なる重み付けを行うよう制御する重み付け制御手段と、
   前記積算手段の出力に応じて、前記色信号生成手段に露出制御信号を供給する露出制御手段とをさらに備え、
   前記色信号生成手段は、前記露出制御信号に応じて、出力される色信号のレベルを調整する
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
7. 前記重み付け制御手段は、人物を撮像するときに、人の顔が位置する可能性の高い画面上の領域の重み付けを他の領域よりも大きくすることを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の撮像装置と、
   前記撮像装置から出力される画像データを記録媒体に書き込む手段とを備えた
   カメラ。

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