JP2006060527A - 撮像装置および撮像素子 - Google Patents

Abstract

【課題】より精度の高いホワイトバランス調整が可能となる撮像装置と、それに使用する撮像素子を提供する。
【解決手段】ＣＣＤの受光面３ａにおける非有効画素領域３０２の複数ヶ所に、感光機能が確保されたままの色検出領域３０３を設ける。色検出領域３０３に８色の色フィルター５０１〜５０８が所定の配列で設ける。撮像装置においては、ＣＣＤから出力された色検出領域３０３の画素信号における色毎の画素値の出力パターンに基づき撮像時の光源種別を判定し、判定した光源種別に応じてホワイトバランスを調整する。ホワイトバランス調整に際し、撮像時の光源種別を詳細な色情報に基づきより正確に判別することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えばデジタルカメラに用いて好適な撮像装置と、それに使用する撮像素子に関するものである。

従来、撮像装置の一種であるデジタルカメラにおいては、被写体の色を正確に再現するためホワイトバランスの調整機能が一般に設けられている。ホワイトバランス調整は、例えばＣＣＤセンサ（ＣＣＤ）等の固体撮像素子から出力される撮像信号のＲゲイン、Ｂゲインを制御することにより行われている。ホワイトバランス調整を正確に行うためには、上記のゲイン制御を光源の種別に応じて行う必要があり、係る光源種別の判定を含めてホワイトバランス調整を自動的に行うオートホワイトバランス（ＡＷＢ）制御では、通常、ＣＣＤ等の出力信号に基づく色成分情報（ＲＧＢ値やＣｂ，Ｃｒ値）から光源種別が判定されている。上記のようにＣＣＤ等の出力信号に基づく色成分情報から光源種別を判定する場合、ＣＣＤ等の受光面に設けられている色フィルタの色毎の分光感度特性を考慮する必要がある。分光感度特性を考慮したオートホワイトバランスについては、例えば下記の特許文献１等において公知である。
特開２００３−３３３６０５号公報

しかしながら、オートホワイトバランス制御において光源種別を判定する際、それを色フィルタの色毎の分光感度特性を考慮して行ったとしても、ＣＣＤ等に設けられている色フィルタの色数は少なく、一般的なベイヤー方式の原色フィルタではＲ，Ｇ，Ｂの３色に過ぎない。そのため、光源種別の判定精度が低く、例えば木陰（太陽光）での撮影が蛍光灯と明確に区別できず、また太陽光の下での撮影に際して画面内に占める肌色の割合が多い状態では、白熱灯の下での撮影との区別ができなかった。かかることから、オートホワイトバランス制御によるホワイトバランス調整には自ずと限界があった。

本発明は、かかる従来の課題に鑑みてなされたものであり、より精度の高いホワイトバランス調整が可能となる撮像装置と、それに使用する撮像素子を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため請求項１の発明にあっては、撮像する被写体画像のホワイトバランスを調整するホワイトバランス調整機能を備えた撮像装置において、被写体の光学像が結像される受光面における、画像データの取得に使用されない画素からなる非有効画素領域の一部に、画像データの取得に使用される画素からなる有効画素領域に配置されている色フィルターの色数以上の複数色の色フィルターが配置された色検出領域が設けられた撮像素子と、この撮像素子から出力された色検出領域の画素信号に基づき、撮像時の光源種別を判定する判定手段と、撮像する被写体画像のホワイトバランスを、前記判定手段により判定された光源種別に応じて調整するホワイトバランス調整手段とを備えたものとした。

かかる構成において、撮像素子から出力される色検出領域の画素信号には、有効画素領域の画素信号に含まれる色情報の色数以上の多数の色情報が含まれており、撮像時の光源種別が、その多数の色情報に基づいて判定手段により判定される。したがって、撮像時の光源種別を詳細な色情報に基づきより正確に判別することができる。

また、請求項２の発明にあっては、前記撮像素子には、非有効画素領域の複数ヶ所に色検出領域が設けられ、前記判定手段は、撮像素子から出力された複数ヶ所の色検出領域の画素信号に基づき、撮像時に光源種別を判定するものとした。

かかる構成においては、撮像素子の受光面に結像された光学像における領域毎の色の違いによる影響が少ない多数の色情報を得ることができる。

また、請求項３の発明にあっては、前記撮像素子における色検出領域の画素数が、色フィルターの色数の２以上の整数倍であるものとした。

かかる構成においても、撮像素子の受光面に結像された光学像における領域毎の色の違いによる影響が少ない多数の色情報を得ることができる。

また、請求項４の発明にあっては、各々が異なる種別の光源に対応するとともに、前記撮像素子から出力される前記色検出領域の画素信号の色毎の特徴を示す複数種の出力パターンを記憶する記憶手段を備え、前記判定手段は、前記撮像素子から出力された前記色検出領域の画素信号の色毎の特徴が最も類似する出力パターンを、前記記憶手段に記憶されている複数種の出力パターンの中から検索し、検索した出力パターンが対応する光源を撮像時の光源種別として判定するものとした。

また、請求項５の発明にあっては、前記有効画素領域の画素信号が被写体画像の生成に使用されるとともに、前記判定手段は、前記撮像素子の受光面に結像された光学像のピントが色検出領域においてボケを生じている状態にあるとき、前記撮像素子から出力された色検出領域の画素信号に基づき光源種別を判定するものとした。

かかる構成においては、色検出領域の各画素間における色の偏りによる影響が少ない均一化された多数の色情報を得ることができる。

また、請求項６の発明にあっては、前記撮像素子の前記受光面に結像される光学像のフォーカスを調整するフォーカスレンズと、このフォーカスレンズを合焦位置に制御するフォーカス制御手段とを備え、前記判定手段は、前記フォーカスレンズが前記フォーカス制御手段により合焦位置に制御される間に、前記撮像素子から出力された色検出領域の画素信号に基づき光源種別を判定するものとした。

かかる構成においても、色検出領域の各画素間における色の偏りによる影響が少ない均一化された多数の色情報を得ることができる。

また、請求項７の発明にあっては、外部からの要求に応答して、前記撮像素子の駆動方法を色検出領域の画素信号を主目的とする駆動方法に一時的に変更する駆動制御手段を備え、前記判定手段は、駆動制御手段により一時的に駆動方法が変更されたとき前記撮像素子から出力された色検出領域の画素信号に基づき、撮像時の光源種別を判定するものとした。

かかる構成においては、外部からの要求があったとき、光源種別を直ちに判別することができる。

また、請求項８の発明にあっては、撮像する被写体画像のホワイトバランスを調整するホワイトバランス調整機能を備えた撮像装置に用いられる撮像素子であって、被写体の光学像が結像される受光面における、画像データの取得に使用されない画素からなる非有効画素領域の一部に、画像データの取得に使用される画素からなる有効画素領域に配置されている色フィルターの色数以上の複数色の色フィルターが配置された色検出領域が設けられ、この色検出領域の画素信号を撮像装置における撮像時の光源判定用の信号として出力するものとした。

かかる構成において、撮像素子から出力される色検出領域の画素信号には、有効画素領域の画素信号に含まれる色情報の色数以上の多数の色情報が含まれるため、撮像装置に、撮像時の光源種別を、詳細な色情報に基づきより正確に判別させることができる。

また、請求項９の発明にあっては、撮像する被写体画像のホワイトバランスを調整するホワイトバランス調整機能を備えた撮像装置において、被写体の撮像に使用される第１のセンサ手段と、この第１のセンサ手段における被写体の光学像が結像される受光面に配置されている色フィルターの色数以上の複数色の色フィルターが配置された受光面を有し、被写体の撮像に使用されない第２のセンサ手段と、この第２のセンサ手段から出力された画素信号に基づき、前記第１のセンサ手段を用いた撮像時の光源種別を判定する判定手段と、前記第１のセンサ手段により撮像する被写体画像のホワイトバランスを、前記判定手段により判定された光源種別に応じて調整するホワイトバランス調整手段とを備えたものとした。

かかる構成において、第２のセンサ手段から出力される画素信号には、第１のセンサ手段から出力される画素信号に含まれる色情報の色数以上の多数の色情報が含まれており、撮像時の光源種別が、その多数の色情報に基づいて判定手段により判定される。したがって、撮像時の光源種別を詳細な色情報に基づきより正確に判別することができる。

以上のように本発明の撮像装置においては、撮像時の光源種別を詳細な色情報に基づきより正確に判別することができることから、より精度の高いホワイトバランス調整が可能となる。

また、撮像素子の受光面に結像された光学像における領域毎の色の違いによる影響が少ない多数の色情報や、色検出領域の各画素間における色の偏りによる影響が少ない均一化された多数の色情報を得ることができるようにしたことから、さらに精度の高いホワイトバランス調整が可能となる。また、外部からの要求があったとき、光源種別を直ちに判別することができる。

また、本発明の撮像素子においては、撮像装置に、撮像時の光源種別を詳細な色情報に基づきより正確に判別させることができることから、それを用いることにより、撮像装置において、より精度の高いホワイトバランス調整を行わせることが可能となる。

以下、本発明の一実施の形態を図にしたがって説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態を示すデジタルカメラの主として電気的構成を示すブロック図である。

このデジタルカメラは、ＡＥ（自動露出）、及びＡＦ（オートフォーカス）、ＡＷＢ（オートホワイトバランス）の各機能を備えたものであって、撮像レンズ１及び光軸方向に移動可能なフォーカスレンズ２を含む光学系と、光学系により結像された被写体の光学像を電気信号に変換するＣＣＤ３とを備えている。

ＣＣＤ３は本発明に係る撮像素子であり、通常のものとは異なる以下の構成を備えている。図２は、ＣＣＤ３において光学像が結像される受光面３ａの構造を示した図である。同図（ａ）に示したように、ＣＣＤ３の受光面３ａは、感光機能を有した画素からなり被写体の撮像に使用される有効画素領域３０１と、表面にアルミが蒸着されることによって感光機能が制限された画素からなり被写体の撮像に使用されない非有効画素領域３０２とから構成されている。

但し、本実施の形態のＣＣＤ３にあっては、非有効画素領域３０２の複数ヶ所に、アルミが蒸着されることなく感光機能が確保されたままの色検出領域３０３が設けられている。なお、図２（ａ）には、便宜上、有効画素領域３０１の下辺中央の近傍に位置する色検出領域３０３のみを示してある。また、本実施の形態において有効画素領域３０１のサイズ（ｘ１×ｙ１）は２０８９画素×１５５０画素、色検出領域３０３のサイズ（ｘ２×ｙ２）は、２８８画素×４画素であり、後述する色フィルターアレイの色数の整数倍である。

また、図２（ｂ）に示したように、有効画素領域３０１には、Ｒ，Ｇ，Ｂの原色フィルター４０１，４０２，４０３がベイヤー配列で配置される一方、同図（ｃ）に示したように、色検出領域３０３には、Ｐ，Ｂ，ＢＧ，Ｇ，ＧＹ，Ｙ，ＹＲ，Ｒ（紫、青、青緑、緑、黄緑、黄、黄赤、赤）の８色の色フィルター５０１〜５０８が所定の配列で配置されている。本実施の形態においては、上記８色を一組とし、隣接する画素同士のフィルター色が同一とならないように、行方向の並び順を行毎に逆転させて配置されている。

図３（ａ）は、有効画素領域３０１の色フィルターアレイの分光透過特性、同図（ｂ）は、色検出領域３０３の色フィルターアレイの分光透過特性をそれぞれ示した図であり、色検出領域３０３においては、色フィルターの色数が多い分だけ有効画素領域３０１に比較して詳細な色情報が取得可能となっている。なお、図３（ｂ）は、色検出領域３０３における８色の色フィルター５０１〜５０８の分光透過特性を概念的に示したものであり、実際の分光透過特性はもっと複雑なものとなる。

そして、上記構成からなるＣＣＤ３は、ＴＧ（Timing Generator）４によって駆動されることにより、光電変換によって被写体の光学像に応じた各画素のアナログの撮像信号をアナログ処理部５に出力する。アナログ処理部５は、ＣＣＤ３から入力した撮像信号に含まれるノイズを除去する相関二重サンプリング（ＣＤＳ：Correlated Double Sampling）回路と、ノイズが除去された撮像信号に所定のゲインを乗じるゲイン調整（ＡＧＣ：Auto Gain Control）アンプ、ゲイン調整後の撮像信号を１０ビット等のデジタル信号に変換するＡＤコンバータ等から構成され、デジタルデータ化した撮像信号をＲＧＢ重み付け部６に出力する。

ＲＧＢ重み付け部６は、ＲＧＢ別のゲイン調整アンプから構成されており、ＤＳＰ／ＣＰＵ７によって設定された値で撮像信号のゲインをＲＧＢ別に調整してＤＳＰ／ＣＰＵ７に出力する。ＤＳＰ／ＣＰＵ７に出力された撮像信号は、アドレス・データバス８を介して順次ＤＲＡＭ９に送られ、ベイヤーデータとして蓄積される。

ＤＳＰ／ＣＰＵ７は、デジタルカメラの各部を制御するとともに、各種のデジタル信号処理機能を備えており、ＤＲＡＭ９に蓄積されたベイヤーデータを、所定の画像処理ブロック単位（例えば９×９画素単位）で読み出し、Ｒ，Ｇ，Ｂ毎のデジタルの画像データを生成し、輝度（Ｙ）信号・色差（Ｃｂ，Ｃｒ）信号の画像データへ変換し、さらに変換後の画像データに基づきビデオ信号を生成して表示装置１０へ送る。表示装置１０はカラー表示可能な液晶表示器及びその駆動回路とを含み、ビデオ信号に基づく画像、すなわちスルー画像等を表示する。また、操作補助用として、機能選択時の処理メニュー表示や設定用の図形若しくはアイコン等の表示を行う。

圧縮符号化／伸張復号部１１は、ＤＳＰ／ＣＰＵ７から送られる画像処理ブロック単位のＹ，Ｃｂ，Ｃｒの画像データを、静止画像又は動画像の記録時には所定の方式で圧縮符号化し、記録されている静止画像又は動画像の再生時には伸張復号化する。記録時に圧縮符号化された画像データは、静止画又は動画データとして内蔵フラッシュメモリ１２や、外部メモリインターフェース１３を介して着脱自在な各種メモリーカード等の外部メモリ１４に記録される。

キー入力部１５は電源キー、記録／再生のモード切替スイッチ、シャッターキー、ズームキー、メニューキー等の各種キーにより構成され、ユーザーによるキー操作に応じた操作信号をＤＳＰ／ＣＰＵ７に送る。上記シャッターキーは、所謂ハーフシャッター機能を備えたものであり、撮影予告のための半押し操作と、撮影指示用の全押し操作が可能な構成である。レンズ駆動制御部１６は、ＤＳＰ／ＣＰＵ７によるＡＦ制御に際し、ＤＳＰ／ＣＰＵ７から送られる制御信号に基づきフォーカスレンズ２を光軸方向に駆動する一方、フォーカスレンズ２の移動位置を示す位置情報をＤＳＰ／ＣＰＵ７に逐次出力する。

また、前記内蔵フラッシュメモリ１２は本発明の記憶手段であり、その所定の記憶領域には、ＤＳＰ／ＣＰＵ７にデジタルカメラの各部を制御させるための制御プログラム１０１と、ＤＳＰ／ＣＰＵ７にＡＥ（自動露出）、及びＡＦ（オートフォーカス）、ＡＷＢ（オートホワイトバランス）等の各制御、及び各種の画像信号処理を行わせるためのアプリケーションプログラム１０２、ＤＳＰ／ＣＰＵ７が上記プログラムに基づく動作に際して使用する各種データ１０３が記憶されている（図４参照）。なお、ＡＦ制御はコントラスト検出方式による制御である。そして、ＤＳＰ／ＣＰＵ７は、上記プログラムに従い動作することにより本発明の判定手段、ホワイトバランス調整手段、フォーカス制御手段として機能する。

上記各種データ１０３には、ＡＥ、ＡＦ、ＡＷＢの各制御に使用されるデータが含まれておいる。特に本実施の形態においては、ＡＷＢ制御に使用されるデータとして、図５（ａ）に示した光源判別テーブル２０１と、同図（ｂ）に示したゲインテーブル２０２とが含まれている。光源判別テーブル２０１は、ＣＣＤ３から出力される撮像信号における前述した色検出領域３０３の画素の画素信号（以下、色温度検出データという。）に基づき光源種別を判断するためのデータであって、図示したように「白熱灯」、「太陽光」、「蛍光灯」、「日陰」の４種類の光源と、それと対応する色温度検出データにおける色毎の輝度値の出力パターンとから構成されており、１つの光源に対して４種類の出力パターン１〜４が用意されている。出力パターンとしては、例えば白い被写体を各光源の下で撮像したときの出力パターンが記憶されている。図６は、その出力パターンを、色フィルターを透過する光学像の分光エネルギー分布と共に示した図であって、同図（ａ）が分光エネルギー分布、同図（ｂ）が出力パターンである。

また、前記ゲインテーブル２０２は、ＡＷＢ制御時に、前記ＲＧＢ重み付け部６に設定する光源毎のＲゲインの値と、Ｂゲインの値とを示すデータであり、ゲイン１が白熱灯用、ゲイン２が太陽光用、ゲイン３が蛍光灯用、ゲイン４が日陰用である。なお、Ｒゲイン、Ｂゲインの値は経験に基づき決められた値である。

次に、以上の構成からなるデジタルカメラの本発明に係る動作を説明する。図７は、記録（ＲＥＣ）モードにおいて、ＤＳＰ／ＣＰＵ７が実行するＡＦ制御、及びＡＷＢ制御に関する処理手順を示すフローチャートである。

記録モードにおいてデジタルカメラは、所定のフレーム周期で被写体画像を取り込み、それを表示装置１０にスルー画像として表示している。その間にシャッターキーが半押しされると（ステップＳＡ１でＹＥＳ）、ＡＦ制御を開始する（ステップＳＡ２）。以後、フォーカスレンズ２を光軸方向に移動させながら、各レンズ位置でＣＣＤ３による撮像を行いＡＦ評価値（コントラスト値）を取得し（ステップＳＡ３）、取得したＡＦ評価値に基づきフォーカスレンズ２が合焦位置に移動したと判断できるまで、ＡＦ評価値の取得を続行する（ステップＳＡ４でＮＯ）。また、その間には、ＣＣＤ３の撮像信号から前述したように複数ヶ所に設けられている色検出領域３０３の色温度検出データを取得し（ステップＳＡ５）、それをフォーカスレンズ２のレンズ位置と対応して内蔵メモリ１２の作業領域に逐次記憶する（ステップＳＡ６）。

やがて、フォーカスレンズ２が合焦位置に移動したと判断できたら（ステップＳＡ４でＹＥＳ）、内蔵メモリ１２から、フォーカスレンズ２が合焦位置から最も離れたレンズ位置にあるとき、つまり最もピントがボケた状態にあるときの複数ヶ所の色検出領域３０３の色温度検出データを読み出す（ステップＳＡ７）。次に、読み出した色温度検出データから色毎（８色分）の輝度値を取得し（ステップＳＡ８）、それらの輝度値の状態と最も近い出力パターンを、光源判別テーブル２０１（図５（ａ）参照）から検索し、検索した出力パターンと対応する光源をその時点における撮影環境下の光源として判定し、それをＤＲＡＭ９に一時記憶する（ステップＳＡ９）。その後、シャッターキーが半押しされている間は、シャッターキーの全押し（撮影指示）待ちとなり（ステップＳＡ１０でＮＯ、ＳＡ１１でＹＥＳ）、シャッターキーの半押し状態が解除されれば（ステップＳＡ１１でＮＯ）、そのままステップＳＡ１へ戻る。

そして、シャッターキーの半押し状態が解除されることなく、そのままシャッターキーが全押しされたら（ステップＳＡ１０でＹＥＳ）、ゲインテーブル２０２から、ステップＳＡ９で判定した光源種別に対応するゲインデータを読み出すとともに、そのＲゲインの値と、Ｂゲインの値とをＲＧＢ重み付け部６に設定する（ステップＳＡ１２）。これにより適切なホワイトバランスを確保するとともに、その状態で、被写体画像を撮像し、撮像した画像を記憶する（ステップＳＡ１３）。それ以後はステップＳＡ１へ戻って、前述した処理を繰り返す。

以上のように本実施の形態のデジタルカメラにおいては、撮影時のＡＷＢ制御が、撮影環境における光源種別を判定し、その光源の種別に応じて撮像信号のＲゲイン、Ｂゲインを調整するものであり、かつ光源の種別をＣＣＤ３から出力された色検出領域３０３の画素信号である色温度検出データに基づき判定する。その際、前述したように色温度検出データには８色分の色情報が含まれているため、従来のように被写体の撮像信号に含まれるＲＧＢの３色分の色情報に基づき光源の種別を判定する場合に比べ、光源の種別を詳細に判定することができる。例えば木陰（太陽光）と蛍光灯との区別を正確に行うことができ、また太陽光の下での撮影に際して画面内に占める肌色の割合が多い場合であっても、それを白熱灯の下での撮影との明確に区別することができる。したがって、精度の高いホワイトバランス調整を行うことができる。

しかも、本実施の形態においては、ＣＣＤ３には、色検出領域３０３が、受光面３ａの非有効画素領域３０２の複数ヶ所に設けられており、しかも各色検出領域３０３の画素数が色フィルターアレイの色数の整数倍であり、複数ヶ所の色温度検出データに基づき光源種別を判定するため、受光面３ａに結像された被写体の光学像における領域毎の色の違いによる影響が少ない色情報を得ることができる。同時に、色温度検出データとして、ＡＦ動作中の最もピントがボケた状態にあるとき取得された色温度検出データに基づき光源種別を判定するため、色検出領域３０３のフィルタ色の異なる各画素間における色の偏り、つまり各画素に入射する光の色の偏りによる影響が少ない均一化された多数の色情報を得ることができる。これにより、極めて精度の高いホワイトバランス調整を行うことができる。

なお、本実施の形態においては、ＣＣＤ３の受光面３ａにおける色検出領域３０３の色フィルターアレイの色数を８色とし、色温度検出データに８色分の色情報が含まれるものを示したが、その色数は、有効画素領域３０１の色フィルターアレイの色数（本実施の形態の場合はＲＧＢの３色）以上であればよく、また色の種類は適宜変更することができる。

また、本実施の形態においては、色検出領域３０３を受光面３ａの非有効画素領域３０２の複数ヶ所に設け、非有効画素領域３０２の画素数を色フィルターアレイの色数の整数倍とするとともに、光源の種別判定には、ピントがボケた状態にあるとき取得された色温度検出データを用いるようにしたが、係る構成はいずれも必要に応じて選択的に設けることができる。すなわち、色検出領域３０３を受光面３ａの非有効画素領域３０２の１ヶ所に設けたり、非有効画素領域３０２の画素数を色フィルターアレイの色数と同一としたり、光源の種別判定には、ピントが合った状態にあるとき（フォーカスレンズ２が合焦位置にあるとき）取得された色温度検出データを用いるようにしたりしても構わない。

さらに、本実施の形態においては、デジタルカメラがコントラスト検出方式のＡＦ機能を有する場合について説明したが、デジタルカメラが、例えば位相差センサを備えており、被写体距離を検出してフォーカスレンズ２を合焦位置に制御する位相差センサ方式によるＡＦ機能を有する場合においても、ピントがボケた状態にあるとき取得された色温度検出データを用いて光源の種別判定するようにしてもよい。

ここで、ピントがボケた状態とは、必ずしもフォーカスレンズ２が合焦位置にない状態に限らず、フォーカスレンズ２が合焦位置にあった状態でも、色検出領域３０３において光学像のピントがボケた状態であればよい。例えば撮像レンズ１等の光学系の特性により被写界深度の関係で、被写体の光学像が有効画素領域３０１ではピントが合っているが、色検出領域３０３においてはピントが合っていない場合もある。特に本実施の形態とは異なり、絞りを有する構成において絞りの開度が大であるとき、または、ズームレンズを有する構成においてズーム倍率が大きいときには、上記場合が多い。その場合には、フォーカスレンズ２が合焦位置に制御されている状態で取得された色温度検出データであっても、実質的にはフォーカスレンズ２が合焦位置にない状態で取得された色温度検出データと同等のデータとして使用することができる。

したがって、色検出領域３０３において光学像のピントがボケた状態が判断可能な構成であれば、ハーフシャッターが押された後、それを判断して色温度検出データを取得すればよい。

（実施形態２）
次に、本発明の第２の実施の形態に係るデジタルカメラについて説明する。本実施の形態において、前記ＣＣＤ３には、前述した色検出領域３０３が非有効画素領域３０２であって有効画素領域３０１の下辺側の複数ヶ所のみに設けられる一方、前記内蔵フラッシュメモリ１２には、前記アプリケーションプログラム１０２として、前記ＤＳＰ／ＣＰＵ７を本発明の判定手段、ホワイトバランス調整手段、フォーカス制御手段、駆動制御手段として機能させるものが記憶されている。

図８は、記録（ＲＥＣ）モードにおいて前記ＤＳＰ／ＣＰＵ７が実行するＡＦ制御、及びＡＷＢ制御に関する処理手順を示したフローチャートである。

本実施の形態においても、記録モードにおいてデジタルカメラは、所定のフレーム周期で被写体画像を取り込み、それを表示装置１０にスルー画像として表示している。その間にシャッターキーが半押しされると（ステップＳＢ１でＹＥＳ）、コントラスト検出方式によるＡＦ制御を行いフォーカスレンズ２を合焦位置へ移動させる（ステップＳＢ２）。その後、シャッターキーが半押しされている間は、シャッターキーの全押し（撮影指示）待ちとなり（ステップＳＢ３でＮＯ、ＳＢ４でＹＥＳ）、シャッターキーの半押し状態が解除されれば（ステップＳＢ４でＮＯ）、そのままステップＳＢ１へ戻る。

一方、シャッターキーの半押し状態が解除されることなく、そのままシャッターキーが全押しされたら（ステップＳＢ３でＹＥＳ）、ＣＣＤ３の駆動方法を、色検出領域３０３が存在する手前の水平ラインまでは蓄積電荷の高速掃出しを行い、色検出領域３０３が存在する水平ラインにおいては通常の読み出しを行い、色検出領域３０３が存在しない水平ラインとなったら再び高速掃出しを行う方法に一時的に変更し、ＣＣＤ３から複数ヶ所の色検出領域３０３の色温度検出データのみを取り込む（ステップＳＢ５）。

そして、取り込んだ色温度検出データから色毎（８色分）の輝度値を取得し（ステップＳＢ６）、それらの輝度値の状態と最も近い出力パターンを、光源判別テーブル２０１（図５（ａ）参照）から検索し、検索した出力パターンと対応する光源をその時点における撮影環境下の光源として判定する（ステップＳＢ７）。引き続き、反対した判定した光源種別に対応するゲインデータをゲインテーブル２０２から読み出すとともに、そのＲゲインの値と、Ｂゲインの値とをＲＧＢ重み付け部６に設定する（ステップＳＢ８）。これにより適切なホワイトバランスを確保するとともに、その状態で、被写体画像を撮像し、撮像した画像を記憶する（ステップＳＢ９）。それ以後はステップＳＢ１へ戻って、前述した処理を繰り返す。

以上のように本実施の形態においても、８色分の色情報が含まれている色温度検出データに基づいて光源の種別を判定するため、光源の種別を詳細に判定することができ、精度の高いホワイトバランス調整を行うことができる。但し、第１の実施の形態と比べると、フォーカスレンズ２を合焦位置へ移動させた状態で色温度検出データを取得するため、ホワイトバランスの調整精度には自ずと限界がある。

一方、本実施の形態においては、シャッターキーが全押しされてから光源種別の判定を行うが、その際には、ＣＣＤ３の駆動方法を色温度検出データのみを取り込む方法に一時的に変更することにより、色温度検出データをフレーム周波数に関わりなく高速で取得することができる。したがって、シャッターキーが全押しされてから光源種別の判定を行う場合であっても、タイムラグを殆ど生じさせることなく、記録画像を撮影することができる。特に、本実施の形態とは異なりハーフシャッター機能を備えていない構成においては、光源種別の判定をシャッターキーが押された時点で行わざるを得ないことから、本実施の形態のようにＣＣＤ３の駆動方法を変更して色温度検出データを取得することによるメリットが大きい。

なお、本実施の形態においては、撮像素子としてＣＣＤ３を使用するものを示したが、本発明においては撮像素子としてＭＯＳ型のものを使用することもできる。これについては第１の実施の形態についても同様である。ここで、ＭＯＳ型の固体撮像素子においては、ＸＹアドレス方式により任意の画素の信号を読み出すことができる。したがって、本実施の形態のように色検出領域３０３を、非有効画素領域３０２における有効画素領域３０１の下辺側（又は上辺側）のみに設ける必要はなく、第１の実施の形態と同様に非有効画素領域３０２内の任意の箇所に設けることができ、その場合においても、その駆動方法を一時的に変更するだけで色温度検出データを高速に取得することができる。

また、第１及び第２の実施の形態においては、本発明の撮像素子として、記録用の被写体画像の撮像を主たる目的としたＣＣＤ３を示したが、これに限らず、本発明は、それ以外の単なるセンサ等の任意の目的で使用されるＣＣＤ等にも適用することができる。その場合、係るＣＣＤ等には、前述したＣＣＤ３の色検出領域３０３と同様の多色の色フィルターを受光面の全域に亙って所定の配列で配置させることができる。

そして、撮像装置に、通常のＣＣＤ等の第１のセンサ手段と、上記のように受光面の全域に亙って多色の色フィルター所定の配列で配置されたＣＣＤ等の第２のセンサ手段とを設けるとともに、第１のセンサ手段を被写体の画像データを取得するために使用し、かつ第２のセンサ手段を色温度検出データを取得するためのセンサとして使用することにより、第１及び第２の実施の形態で説明したものと同様の効果を得ることができる。

その場合には、センサとして使用する第２のセンサ手段の受光面にも第１のセンサ手段と同様に被写体の光学像を結像させる構成とするとともに、その光学像のピントを常時ボケた状態とする光学系を設けることにより、そのＣＣＤ等からは、任意の時点で、フィルタ色の異なる各画素間における色の偏りによる影響が少ない均一化された多数の色情報からなる色温度検出データ（撮像時の光源判定用の信号）を取得することができる。

また、以上の説明においては、主として本発明をデジタルカメラに適用する場合について述べたが、これに限らず本発明は、ＣＣＤやＭＯＳ型等の固体撮像素子の撮像素子を有するとともに、ホワイトバランスの調整機能をを有するものであれば、例えばカメラ付き携帯電話機やカメラ付きＰＤＡといった他の撮像装置にも適用することができる。

本発明の第１の実施の形態を示すデジタルカメラのブロック図である。 同デジタルカメラが有するＣＣＤの受光面の構造を示す図である。 同受光面の有効画素領域に設けられた色フィルターアレイと、色検出領域に設けられた色フィルターアレイとの分光透過特性を示す図である。 内蔵フラッシュメモリの所定領域に記憶されているデータを示す模式図である。 ＡＷＢ制御に使用される光源判別テーブル（ａ）と、ゲインテーブル（ｂ）とのデータ構成を示す模式図である。 光源判別テーブルを構成する光源毎の出力パターンの一例を、色フィルターを透過する光学像の分光エネルギー分布と共に示す図である。 記録モードにおける動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態におけるデジタルカメラの記録モードにおける動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 撮像レンズ
２ フォーカスレンズ
３ ＣＣＤ
３ａ 受光面
３０１ 有効画素領域
３０２ 非有効画素領域
３０３ 色検出領域
３１１〜３１３ 原色フィルター
３２１〜３２８ 色フィルター
６ ＲＧＢ重み付け部
７ ＤＳＰ／ＣＰＵ
９ ＤＲＡＭ
１２ 内蔵フラッシュメモリ
１６ レンズ駆動制御部

Claims (9)

1. 撮像する被写体画像のホワイトバランスを調整するホワイトバランス調整機能を備えた撮像装置において、
   被写体の光学像が結像される受光面における、画像データの取得に使用されない画素からなる非有効画素領域の一部に、画像データの取得に使用される画素からなる有効画素領域に配置されている色フィルターの色数以上の複数色の色フィルターが配置された色検出領域が設けられた撮像素子と、
   この撮像素子から出力された色検出領域の画素信号に基づき、撮像時の光源種別を判定する判定手段と、
   撮像する被写体画像のホワイトバランスを、前記判定手段により判定された光源種別に応じて調整するホワイトバランス調整手段と
   を備えたことを特徴とする撮像装置。
2. 前記撮像素子には、非有効画素領域の複数ヶ所に色検出領域が設けられ、
   前記判定手段は、撮像素子から出力された複数ヶ所の色検出領域の画素信号に基づき、撮像時に光源種別を判定することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記撮像素子における色検出領域の画素数が、色フィルターの色数の２以上の整数倍であることを特徴とする請求項１又は２記載の撮像装置。
4. 各々が異なる種別の光源に対応するとともに、前記撮像素子から出力される前記色検出領域の画素信号の色毎の特徴を示す複数種の出力パターンを記憶する記憶手段を備え、
   前記判定手段は、前記撮像素子から出力された前記色検出領域の画素信号の色毎の特徴が最も類似する出力パターンを、前記記憶手段に記憶されている複数種の出力パターンの中から検索し、検索した出力パターンが対応する光源を撮像時の光源種別として判定することを特徴とする請求項１，２又は３記載の撮像装置。
5. 前記有効画素領域の画素信号が被写体画像の生成に使用されるとともに、
   前記判定手段は、前記撮像素子の受光面に結像された光学像のピントが色検出領域においてボケを生じている状態にあるとき、前記撮像素子から出力された色検出領域の画素信号に基づき光源種別を判定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記撮像素子の前記受光面に結像される光学像のフォーカスを調整するフォーカスレンズと、
   このフォーカスレンズを合焦位置に制御するフォーカス制御手段とを備え、
   前記判定手段は、前記フォーカスレンズが前記フォーカス制御手段により合焦位置に制御される間に、前記撮像素子から出力された色検出領域の画素信号に基づき光源種別を判定することを特徴とする請求項５記載の撮像装置。
7. 外部からの要求に応答して、前記撮像素子の駆動方法を色検出領域の画素信号を主目的とする駆動方法に一時的に変更する駆動制御手段を備え、
   前記判定手段は、駆動制御手段により一時的に駆動方法が変更されたとき前記撮像素子から出力された色検出領域の画素信号に基づき、撮像時の光源種別を判定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 撮像する被写体画像のホワイトバランスを調整するホワイトバランス調整機能を備えた撮像装置に用いられる撮像素子であって、
   被写体の光学像が結像される受光面における、画像データの取得に使用されない画素からなる非有効画素領域の一部に、画像データの取得に使用される画素からなる有効画素領域に配置されている色フィルターの色数以上の複数色の色フィルターが配置された色検出領域が設けられ、
   この色検出領域の画素信号を撮像装置における撮像時の光源判定用の信号として出力することを特徴とする撮像素子。
9. 撮像する被写体画像のホワイトバランスを調整するホワイトバランス調整機能を備えた撮像装置において、
   被写体の撮像に使用される第１のセンサ手段と、
   この第１のセンサ手段における被写体の光学像が結像される受光面に配置されている色フィルターの色数以上の複数色の色フィルターが配置された受光面を有し、被写体の撮像に使用されない第２のセンサ手段と、
   この第２のセンサ手段から出力された画素信号に基づき、前記第１のセンサ手段を用いた撮像時の光源種別を判定する判定手段と、
   前記第１のセンサ手段により撮像する被写体画像のホワイトバランスを、前記判定手段により判定された光源種別に応じて調整するホワイトバランス調整手段と
   を備えたことを特徴とする撮像装置。
   

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