JP2007110485A - 撮像装置、光源検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コストアップを抑制しつつ、より確実に光源の検出を行うことのできる撮像装置及び光源検出方法を提供する。
【解決手段】Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各カラー画素を複数のモノクロ画素の中に規則的に分散して複数配置した撮像素子を構成する。また、Ｇ（緑）の画素から得られる画素値とモノクロ画素から得られる画素値との比Ｇ／Ｗの値がα＜Ｇ／Ｗ＜βの範囲に対応して蛍光灯が対応付けられ、Ｇ／Ｗの値がβ≦Ｇ／Ｗの範囲に対応して水銀灯が対応付けられたテーブルを予め記憶しておく。そして、撮像した画像から得られたＧ／Ｗの値がα＜Ｇ／Ｗ＜βの範囲にある場合には、光源が蛍光灯であると判断し、Ｇ／Ｗの値がβ≦Ｇ／Ｗの範囲にある場合には、光源が水銀灯であると判断する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、撮像された被写体に係る光源の種類を検出する撮像装置及び光源検出方法に関する。

デジタルカメラ等の分野においては、被写体周辺の照明光に合わせて色調整（白色調整）を行うホワイトバランスの調整処理が通常行われるが、従来では、各画素にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の原色フィルタがベイヤー配列されてなる撮像素子を用い、各色の画素の出力値の和が白色に対応するものとなるように各画素の出力値を補正することで、ホワイトバランスを調整する方法が一般的に採用されている。

しかしながら、この方法では、光源が蛍光灯である場合、自動焦点調節時にフリッカ（光源の周期的な輝度変動）の影響を受けて合焦動作を正確に行えないとか、蛍光灯特有の輝線の影響を受けて所望の発色が得られない等の不具合があった。

下記特許文献１には、蛍光灯の輝線スペクトルの波長領域を通過させる光学フィルタを配置してなるフリッカ検出用センサ部と、リモコンの投光側の赤外光波長に合わせた光学フィルタを配置してなるリモコン検出用センサ部とを有する受光センサをカメラに搭載し、前記センサ部の出力をＭＰＵにより切換えて受光センサの分光感度を変更することにより、蛍光灯の検知を行うようにした技術が開示されている。
特開平９−１９７４７４号公報

しかしながら、前記特許文献１の受光センサを、画像を撮像するための撮像素子とは別に設けると、撮像装置のコストアップや大型化を招来することとなる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、コストアップを抑制しつつ、より確実に光源の検出を行うことのできる撮像装置及び光源検出方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、少なくとも３種類のカラーフィルタが配設されたカラー画素と前記カラーフィルタが配設されていないモノクロ画素とを有し、前記カラー画素を前記カラーフィルタの種類毎に予め定められた数だけそれぞれ有してなる画素群を１組とするとき、前記各カラー画素又は前記各組の画素群が、前記モノクロ画素を介して分散的に配置された撮像素子と、前記撮像素子の撮像動作により得られた画素信号のうち前記カラー画素から得られる画素信号に係る画素値と、前記モノクロ画素から得られる画素信号に係る画素値とを比較することにより、前記撮像素子に撮像された被写体に係る光源の種類の検出処理を行う光源検出部とを備えることを特徴とするものである。

請求項７に記載の発明は、少なくとも３種類のカラーフィルタが配設されたカラー画素と前記カラーフィルタが配設されていないモノクロ画素とを有し、前記カラー画素を前記カラーフィルタの種類毎に予め定められた数だけそれぞれ有してなる画素群を１組とするとき、前記各カラー画素又は前記各組の画素群が、前記モノクロ画素を介して分散的に配置された撮像素子から得られる画素信号に基づいて光源の種類を検出する光源検出方法であって、算出部が、前記カラー画素から得られる画素信号に係る画素値と前記モノクロ画素から得られる画素信号に係る画素値との比を算出するステップと、光源導出部が、前記カラー画素及びモノクロ画素の分光特性に基づいて予め設定された、前記カラー画素から得られる画素信号に係る画素値と前記モノクロ画素から得られる画素信号に係る画素値との比を光源の種類に対応させて記憶する記憶部の記憶内容を参照して、前記算出部により算出された比に対応する光源の種類を導出するステップとを有することを特徴とするものである。

請求項１、７に記載の発明によれば、前記撮像素子の撮像動作により得られた画素信号のうち前記カラー画素から得られる画素信号に係る画素値と、前記モノクロ画素から得られる画素信号に係る画素値とを比較することにより、前記撮像素子に撮像された被写体に係る光源の種類の検出処理を行うようにしたので、従来のよう撮像素子とは別のセンサを設けることなく、比較的簡単に光源の検出を行うことができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の撮像装置において、前記光源検出部は、前記カラー画素及びモノクロ画素の分光特性に基づいて予め設定された、前記カラー画素から得られる画素信号に係る画素値と前記モノクロ画素から得られる画素信号に係る画素値との比を、光源の種類に対応させて記憶する記憶部と、前記カラー画素から得られる画素信号に係る画素値と前記モノクロ画素から得られる画素信号に係る画素値との比を算出する算出部と、前記記憶部の記憶内容を参照して、前記算出部により算出された比に対応する光源の種類を導出する光源導出部とを備えることを特徴とするものである。

この発明によれば、前記カラー画素から得られる画素信号に係る画素値と前記モノクロ画素から得られる画素信号に係る画素値との比を算出し、前記記憶部の記憶内容を参照して、前記算出した比に対応する光源の種類を導出するため、撮像素子とは別のセンサを設けることなく、比較的簡単に光源の検出を行う方法を具体的に実現することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の撮像装置において、前記光源検出部は、所定の輝線スペクトルを有する光源を検出するものであることを特徴とするものである。

この発明によれば、所定の輝線スペクトルを有する光源、例えば所定の波長で特に大きな出力値（画素値）を出力させる光を発する光源を検出することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の撮像装置において、前記カラーフィルタは、原色フィルタであることを特徴とするものである。

この発明によれば、カラーフィルタを原色フィルタ（赤色フィルタ、緑色フィルタ、青色フィルタ）としたので、特殊なフィルタを用いることなく光源の検出処理を行うことができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の撮像装置において、前記カラーフィルタは、所定の波長を有する光の透過率が小さく設定されていることを特徴とするものである。

この発明によれば、カラーフィルタは、所定の波長を有する光の透過率が小さく設定されているので、光源が前記所定の波長を有する光を発する光源であるときに、前記カラー画素の画素信号に係る画素値と前記モノクロ画素の画素信号に係る画素値との差が大きくなり、延いては、前記所定の波長を有する光の透過率が小さく設定されていないカラーフィルタを採用する場合に比して、それらの比が大きな値又は小さな値となる。これにより、光源が所定の波長を有する光を発する光源であるときとそうでないときとの前記比の値の差が大きくなるため、それらの比の値に基づいて光源が所定の波長を有する光を発する光源であるか否かを判別する場合に、その判別が明確なものとなる。その結果、光源の検出精度を向上することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の撮像装置において、前記所定の波長は、５００（ｎｍ）〜５５０（ｎｍ）の範囲に設定されていることを特徴とするものである。

この発明によれば、蛍光灯及び水銀灯は、５００（ｎｍ）〜５５０（ｎｍ）の範囲の波長で特に大きな出力値（画素値）を出力させる光を発することから、５００（ｎｍ）〜５５０（ｎｍ）の範囲の波長を有する光の透過率が小さく設定されたカラーフィルタを採用することで、光源が蛍光灯及び水銀灯である場合に、カラー画素の画素信号に係る画素値と前記モノクロ画素の画素信号に係る画素値との差が大きくなる。その結果、前記比の値に基づいて光源が蛍光灯及び水銀灯であるか否かを判別する場合に、その判別が明確なものとなり、蛍光灯及び水銀灯の検出精度を向上することができる。

本発明によれば、コストアップを抑制しつつ、より確実に光源の検出を行うことのできる撮像装置及び光源検出方法を提供することができる。

本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、撮像装置１の正面図、図２は、撮像装置１の背面図である。

図１、図２に示すように、撮像装置１は、電源ボタン２と、撮影光学系３と、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）４と、光学ファインダー５と、内蔵フラッシュ６と、モード設定スイッチ７と、４連スイッチ８と、シャッターボタン９とを備える。

電源ボタン２は、撮像装置１の電源のオンオフを切り替えるものである。撮影光学系３は、ズームレンズや図略のメカニカルシャッター等を備えてなり、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子１０（図３参照）の撮像面に、被写体の光学像を結像するものである。

ＬＣＤ４は、ライブビュー画像及び後述する画像記憶部１７（図３参照）に記録する画像（記録画像）の表示や、画像記憶部１７に記録された画像の再生表示等を行うものである。ライブビュー画像は、被写体の画像を記録するまでの期間において、一定の周期（１／３０秒）でＬＣＤ４に切換表示される一連の画像をいい、このライブビュー画像により、被写体の状態が略リアルタイムでＬＣＤ４に表示され、撮影者は被写体の状態をＬＣＤ４で確認することができる。なお、ＬＣＤ４に代えて、有機ＥＬやプラズマの表示装置であってもよい。

光学ファインダー５は、被写体が撮影される範囲を光学的に観察できるようにするものである。内蔵フラッシュ６は、撮像素子１０への露光量が不足している場合等に、図略の放電灯を放電させることにより被写体に照明光を照射するものである。

モード設定スイッチ７は、被写体像の静止画撮影を行う「静止画撮影モード」と、被写体像の動画撮影を行う「動画撮影モード」と、画像記憶部１７に記録された撮影画像をＬＣＤ４に再生表示する「再生モード」との間でモードの切換設定を行うためのスイッチである。モード設定スイッチ７は、上下方向にスライドする３接点のスライドスイッチからなり、下にセットすると撮像装置１が再生モードに設定され、中央にセットすると静止画撮影モードに設定され、上にセットすると動画撮影モードに設定される。

４連スイッチ８は、詳細には説明しないが、各種機能の設定を行うためのメニューモードの設定、ズームレンズの光軸方向への移動、露光補正、あるいはＬＣＤ４に再生する記録画像のコマ送り等を行うためのスイッチである。

シャッターボタン９は、２段階（半押し及び全押し）で押圧操作されるボタンであり、露光制御のタイミングを指示するためのものである。撮像装置１は、静止画を撮影する静止画撮影モードと、動画を撮影する動画撮影モードとを有し、静止画撮影モード及び動画撮影モードの設定時において、シャッターボタン９が操作されていない状態では、１／３０（秒）毎に被写体の光学像が取り込まれ、ＬＣＤ４へのライブビュー画像の表示が行われる。

また、静止画撮影モードにおいては、シャッターボタン９の半押し操作が行われることで、露出制御値（シャッタースピード及び絞り値）等の設定が行われる撮像待機状態に設定され、全押し操作が行われることで、画像記憶部１７に記録する被写体の画像を生成するための撮像素子１０による露光動作（記録用露光動作）が開始される。

動画撮影モードにおいては、シャッターボタン９の全押し操作が行われることで記録用露光動作が開始され、周期的に画素信号が取り出されて該画素信号により順次画像が生成され、再度全押し操作が行われることで、その記録用露光動作が停止する。

図３は、撮像装置１の電気的な構成を示すブロック構成図である。同図において、図１，図２に示した部材と同一部材には同一の番号を付している。

撮像装置１は、撮影光学系３と、ＬＣＤ４と、撮像素子１０と、タイミングジェネレータ１１と、信号処理部１２、Ａ／Ｄ変換部１３と、画像メモリ１４と、ＶＲＡＭ（Video Random Access Memory）１５と、入力操作部１６と、画像記憶部１７と、制御部１８とを備えて構成されている。

撮影光学系３は、図１に示す撮影光学系３に相当するものであり、前述したようにズームレンズやメカニカルシャッター等を備える。ＬＣＤ４は、図２に示すＬＣＤ４に相当するものである。

撮像素子１０は、例えばフォトダイオード等で構成される複数の光電変換素子（以下、画素という）がマトリックス状に２次元配列されたＣＣＤカラーエリアセンサである。

本実施形態の撮像素子１０は、図４に示すように、分光特性の異なるＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）のカラーフィルタが受光面に配設された画素（以下、カラー画素という）と、該カラーフィルタが配設されていない画素（以下、モノクロ画素という 図４では「Ｒ」，「Ｇ」，「Ｂ」の文字が表記されていない画素）とを備え、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各カラー画素が、複数のモノクロ画素の中に規則的に分散して複数配置された構成を有している。

すなわち、図４に示す画素配置例では、撮像素子１０の受光面のうち一部の受光領域（縦９列×横１６列からなる領域）に注目し、各画素位置を格子点とするＸ−Ｙ２次元座標を、左上に位置する画素を原点（０，０）として設定したとき、Ｒ（赤）のカラー画素は、（４ｘ，４ｙ）で表される位置（ｘ，ｙは整数）に配置されている。また、Ｇ（緑）のカラー画素は、（４ｘ＋２，４ｙ）又は（４ｘ，４ｙ＋２）で表される位置に、Ｂ（青）のカラー画素は、（４ｘ＋２，４ｙ＋２）で表される位置にそれぞれ配置されており、それ以外の全ての画素がモノクロ画素とされている。モノクロ画素の感度は、Ｇ（緑）のカラー画素の例えば３倍、Ｒ（赤）、Ｂ（青）のカラー画素の例えば５倍の感度を有する。

撮像素子１０は、撮影光学系３により結像された被写体の光像をアナログの電気信号に変換し、この電気信号を画素信号として出力する。カラー画素から出力される画素信号により、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）各色成分のアナログ信号から色の情報が得られ、モノクロ画素から出力されるアナログ信号から輝度の情報がそれぞれ得られることから、以下の説明においては、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の画素から得られる画素信号を色データ、モノクロ画素から得られる画素信号を輝度データというものとする。

撮像素子１０は、例えば、フォトダイオード等からなる受光部、垂直転送部、及び水平転送部等を備えてなるインターライン型の撮像素子であり、プログレッシブ転送方式により各画素の電荷が取り出される。すなわち、各受光部で蓄積された電荷は、垂直同期信号により垂直転送部に転送され、各垂直転送部に転送された電荷は、水平同期信号により水平転送部に近い画素から順に該水平転送路に転送されることにより画素信号として取り出される。このような撮像素子１０における各画素の出力信号の読出し（水平同期、垂直同期）等の撮像動作や、撮像素子１０による露光動作の開始及び終了のタイミングは、後述のタイミングジェネレータ１１等により制御される。

タイミングジェネレータ１１は、制御部１８から送信される基準クロックＣＬＫ０に基づいて、撮像素子１０の駆動制御信号、例えば積分開始／終了（露光開始／終了）のタイミング信号、各画素の受光信号の読出制御信号（水平同期信号，垂直同期信号等）等のクロック信号を生成し、撮像素子１０に出力する。

信号処理部１２は、撮像素子１０から出力されるアナログの画素信号に所定のアナログ信号処理を施すものである。信号処理部１２は、ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路とＡＧＣ（オートゲインコントロール）回路とを有し、ＣＤＳ回路により画素信号のノイズの低減を行い、ＡＧＣ回路により画素信号のレベル調整を行う。

Ａ／Ｄ変換部１３は、信号処理部１２により出力されたアナログのＲ，Ｇ，Ｂの画素信号を、複数のビット（例えば１０ビット）からなるデジタルの画素信号（以下、画素データ）にそれぞれ変換するものである。

画像メモリ１４は、撮影モード時には、Ａ／Ｄ変換部１３から出力される画像データを一時的に記憶するとともに、この画像データに対し制御部１８により各種処理を行うための作業領域として用いられるメモリである。また、再生モード時には、後述の画像記憶部１７から読み出した画像データを一時的に記憶するメモリである。

ＶＲＡＭ１５は、ＬＣＤ４の画素数に対応した画像信号の記録容量を有し、ＬＣＤ４に再生表示される画像を構成する画素データのバッファメモリである。入力操作部１６は、前述のシャッターボタン９、４連スイッチ８、電源ボタン２及びモード設定スイッチ７を含むものであり、これらの操作情報を制御部１８に入力するものである。画像記憶部１７は、メモリカードやハードディスクなどからなり、制御部１８で生成された画像を保存するものである。

制御部１８は、例えば制御プログラムを記憶するＲＯＭや一時的にデータを記憶するフラッシュメモリ等の記憶部が内蔵されたマイクロコンピュータからなり、上述した撮像装置１内の各部材の駆動を関連付けて制御して撮像装置１の撮影動作を統括制御するものである。

また、制御部１８は、機能的に、光源検出部１９、画像処理部２０及び画像圧縮部２１を有する。なお、説明の都合上、光源検出部１９についての説明は後述する。

画像処理部２０は、黒レベルを基準の黒レベルに補正する黒レベル補正、後述する光源検出部１９により検出された光源に応じた白の基準に基づいて、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色成分のデジタル信号のレベル変換を行うホワイトバランスの調整、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色のデジタル信号のγ特性を補正するγ補正を行うものである。

画像圧縮部２１は、画像処理部２０により上記各種の処理が施された記録画像の画素データに、２次元ＤＣＴ(Discrete Cosine Transform)変換、ハフマン符号化等のＪＰＥＧ（Joint Picture Experts Group）方式による所定の圧縮処理を施して圧縮画像データを生成し、この圧縮画像データに、撮影画像に関する情報（圧縮率等の情報）を付加した画像ファイルを画像記憶部１７に記録するものである。

次に、本実施形態の特徴部分である光源検出部１９の光源検出処理について説明する。図５は、光源検出部１９の電気的な構成を示すブロック図である。

光源検出部１９は、撮像素子１０の撮像動作により得られる画像の光源の種類を検出するものである。本実施形態では、検出対象の光源の種類として、蛍光灯及び水銀灯を想定している。蛍光灯は、図６の矢印Ａ，Ｂに示すように、約４００（ｎｍ）の波長と約５３０（ｎｍ）の波長とにおいて画素の出力が非常に大きくなる輝線スペクトルが存在することが判る。また、水銀灯は、図７の矢印Ｃ，Ｄ，Ｅに示すように、約４３０（ｎｍ）の波長と約５４０（ｎｍ）の波長と約５７０（ｎｍ）の波長とにおいて画素の出力が非常に大きくなる輝線スペクトルが存在することが判る。以下、これらの輝線スペクトルを特定輝線スペクトルというものとする。

一方、本実施形態の撮像素子１０におけるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタが配設された画素及びモノクロ画素の分光特性を図８，図９に示す。図８において、曲線（１）は、Ｒ（赤）のカラーフィルタが配設された画素の分光特性を示し、曲線（２）は、Ｇ（緑）のカラーフィルタが配設された画素の分光特性を示し、曲線（３）は、Ｂ（青）のカラーフィルタが配設された画素の分光特性を示す。

図８に示すように、Ｒ（赤）の画素は、約６１０（ｎｍ）の波長で出力がピークとなる波形の分光特性を有し、Ｇ（緑）の画素は、約５４０（ｎｍ）の波長で出力がピークとなる波形の分光特性を有し、Ｂ（青）の画素は、約４６０（ｎｍ）の波長で出力がピークとなる波形の分光特性を有する。一方、モノクロ画素は、図９に示すように、約５１０（ｎｍ）の波長で出力がピークとなる波形の分光特性を有している。

ここで、光源が例えば水銀灯である場合を想定したとき、約４３０（ｎｍ）の光をＧ（緑）の画素が受光したときには、図８に示すように出力がＰｇとなる一方、モノクロ画素が受光したときには、図９に示すように出力がＰｗとなり、出力Ｐｗは出力Ｐｇより非常に大きな値となる。

このように、本実施形態では、前記特定輝線スペクトルの存在に起因して、モノクロ画素がカラー画素の画素値と大きく異なる画素値を出力することを利用して、カラー画素から得られる画素信号に係る画素値とモノクロ画素から得られる画素信号に係る画素値とを比較することにより、撮影された被写体の光源の検出を行うようにしている。

図５に示すように、光源検出部１９は、色分離部２２と、増幅部２３と、ブロック分割部２４と、ブロック選択部２５と、比較検出部２６と、テーブル記憶部２９とを有する。

色分離部２２は、撮像素子１０から得られる画素信号を、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）及びモノクロの色ごとに分離するものである。

増幅部２３は、色分離部２２により分離された各画素信号に、所定の係数Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂを乗算することにより増幅処理を行うものであり、Ｒ（赤）の画素の画素値を係数Ｋｒで増幅するＲ増幅部２３Ｒと、Ｇ（緑）の画素の画素値を係数Ｋｇで増幅するＧ増幅部２３Ｇと、Ｂ（青）の画素の画素値を係数Ｋｂで増幅するＢ増幅部２３Ｂとを有する。Ｒ増幅部２３Ｒの出力をＲ、Ｇ増幅部２３Ｇの出力をＧ、Ｂ増幅部２３Ｂの出力をＢ、モノクロ画素の出力をＷと表すものとすると、前記所定の係数Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂは、光源が前記特定輝線スペクトルを有しない光源である場合に、Ｒ／Ｗ＝１，Ｇ／Ｗ＝１，Ｂ／Ｗ＝１となるような値に設定されている。

ブロック分割部２４は、Ｒブロック分割部２４Ｒと、Ｇブロック分割部２４Ｇと、Ｂブロック分割部２４Ｂと、Ｗブロック分割部２４Ｗとを有する。Ｒブロック分割部２４Ｒは、撮像素子１０の画素を例えばマトリックス状に並ぶ所定数のブロックに分割した場合に、そのブロック毎にＲ増幅部２３Ｒの出力を分割するものである。同様に、Ｇブロック分割部２４Ｇは、前記ブロック毎にＧ増幅部２３Ｇの出力を分割するものであり、Ｂブロック分割部２４Ｂは、Ｂ増幅部２３Ｂの出力を前記ブロック毎に分割するものである。Ｗブロック分割部２４Ｗは、Ａ／Ｄ変換部１３の出力のうちモノクロ画素の出力に係るものを前記ブロック毎に分割するものである。

ブロック選択部２５は、Ｒブロック選択部２５Ｒと、Ｇブロック選択部２５Ｇと、Ｂブロック選択部２５Ｂと、Ｗブロック選択部２５Ｗとを有する。Ｒブロック選択部２５Ｒは、光源を判断しやすいと考えられる（例えば白色（グレー）のもの、又は画面上部のもの等）所定数のブロックに属するＲ（赤）の色データを選択するものである。同様に、Ｇブロック選択部２５Ｇは、前記ブロックに属するＧ（緑）の色データを選択するものであり、Ｂブロック選択部２５Ｂは、前記ブロックに属するＢ（青）の色データを選択するものであり、Ｗブロック選択部２５Ｗは、前記ブロックに属するＷ（モノクロ）の輝度データを選択するものである。

比較検出部２６は、ブロック選択部２５により選択されたブロックに属する画素から得られた色データと輝度データとを比較するものであり、比算出部２７と、比較導出部２８とを有する。

比算出部２７は、各色データと輝度データとの比、すなわちＲ／Ｗ，Ｇ／Ｗ，Ｂ／Ｗを算出するものである。比算出部２７は、算出部に対応するものである。

比較導出部２８は、テーブル記憶部２９に記憶されているテーブルを参照して、算出したＲ／Ｗ，Ｇ／Ｗ，Ｂ／Ｗの値に対応する光源の種類を導出するものである。テーブル記憶部２９には、例えば図１０に示すように、色データと輝度データとの比に対応する光源の種類がテーブル形式で記憶されている。なお、比算出部２７においてＲ／Ｗ，Ｇ／Ｗ，Ｂ／Ｗを算出しているが、ここでは、説明の簡単化のため、Ｇ／Ｗの値のみで光源の種類を検出するものとする。ただし、光源の種類を判断するためのパラメータとしてＲ／Ｗ，Ｂ／Ｗ、或いは（Ｒ＋Ｂ＋Ｇ）／Ｗも含めると、より一層、光源の検出精度を向上することができる。

例えば、図８、図９に示すように、Ｇ（緑）の画素とモノクロ画素とは、５４０（ｎｍ）前後の波長の光に対しては同等又は近似した出力となり、これらの画素値の比が１に近似した値となって、光源が蛍光灯であるか否かの判別がし難くなることが考えられる。このような場合には、モノクロ画素の画素値と比較する対象の画素や画素値を、Ｇ（緑）の画素に代えて、或いはＧ（緑）の画素に加えてＲ（赤）やＢ（青）の画素或いは（Ｒ＋Ｂ＋Ｇ）／Ｗとすることで、比較する２の画素値の差が大きくなり、光源の検出精度を向上することができる。

図１０に示すように、テーブル記憶部２９には、Ｇ／Ｗの値がα＜Ｇ／Ｗ＜βの範囲に対応して蛍光灯が対応付けられ、Ｇ／Ｗの値がβ≦Ｇ／Ｗの範囲に対応して水銀灯が対応付けられたテーブルを記憶している。比較導出部２８は、比算出部２７により算出されたＧ／Ｗの値がα＜Ｇ／Ｗ＜βの範囲にある場合には、光源が蛍光灯であると判断し、Ｇ／Ｗの値がβ≦Ｇ／Ｗの範囲にある場合には、光源が水銀灯であると判断する。比較導出部２８は、光源導出部に対応するものである。

図１１は、制御部１８による光源検出処理を示すフローチャートである。

図１１に示すように、制御部１８は、Ａ／Ｄ変換部１３から画素信号を受け取ると、この画素信号をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）及びモノクロの各色ごとに分離し（ステップ♯１）、分離された各画素信号に、所定の係数Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂを乗算して増幅処理を行う（ステップ♯２）。

次に、制御部１８は、Ｒ増幅部２３Ｒの出力、Ｇ増幅部２３Ｇの出力、Ｂ増幅部２３Ｂの出力、Ａ／Ｄ変換部１３の出力のうちモノクロ画素の出力に係るものを、それぞれブロック毎に分割し（ステップ♯３）、光源が存在する可能性が高いと考えられる所定数のブロックを複数のブロックの中から選択する（ステップ♯４）。

そして、制御部１８は、ステップ♯４で選択したブロックに属する画素から得られた色データと輝度データとの比Ｒ／Ｗ，Ｇ／Ｗ，Ｂ／Ｗを算出し（ステップ♯５）、テーブル記憶部２９に記憶されているテーブルを参照して、算出したＲ／Ｗ，Ｇ／Ｗ，Ｂ／Ｗの値に対応する光源の種類を導出する（ステップ♯６）。

以上のように、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各カラー画素を複数のモノクロ画素の中に規則的に分散して複数配置した撮像素子１０を構成するとともに、カラー画素から得られる色データとモノクロ画素から得られる輝度データとの比に基づいて、光源の検出を行うようにしたので、従来のように撮像素子１０とは別のセンサを別途備えることなく、比較的簡単に光源の種類を判別することができる。

そして、このように光源の種類を判別することができるため、光源が蛍光灯である場合に発生するフリッカ等による露出ミスを防止又は抑制することができる。

また、カラーフィルタとして、赤色フィルタ、緑色フィルタ及び青色フィルタの原色フィルタを採用したので、特殊なフィルタを用いることなく、光源の検出処理を行うことができる。

本発明は、前記実施形態に代えて、又はそれに加えて次の各変形形態［１］〜［４］を含むものである。

［１］次のようにフィルタの分光特性を変えることで、光源の検出精度を一層向上することができる。図１２に示すように、Ｇ（緑）のフィルタが配設された画素について、５００（ｎｍ）〜５５０（ｎｍ）の波長の範囲における光の透過率を矢印Ｘに示す透過率から矢印Ｙに示す透過率に小さくしている。

この場合、検出対象の光源が、矢印Ｆに示す約５３０（ｎｍ）の波長での特定輝線スペクトルを有する光源であるとき、モノクロ画素から出力される画素値Ｇｗと、Ｇ（緑）のカラー画素から出力される画素値Ｇｇとの差が大きくなるため、これらの比Ｇｇ／Ｇｗが非常に小さい値となる。

その結果、光源が他の光源であるときのＧｇ／Ｇｗの値と明確に区別することができるため、光源の検出精度を向上することができる。

［２］カラー画素及びモノクロ画素の配置は、図４に示すものに限らず、例えば図１３（ａ）に示すように、１：２：１の比率で縦２個×横２個にベイヤー配列されたＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタを有する４つのカラー画素からなる１組のカラー画素群を、縦横それぞれ所定個（図１３（ａ）では４個）のモノクロ画素を介して配列するというように、各カラー画素群において、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各カラー画素をカラーフィルタの種類毎に予め定められた数だけそれぞれ有する画素群からなる組を、モノクロ画素を介して規則的に分散して配置するようにしてもよい。

或いは、図１３（ｂ）に示すように、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラー画素が１つずつ水平方向に並んでなる１組の画素群が所定個（図１３（ｂ）では３個）のモノクロ画素を介して水平方向に配設してカラー画素列を構成し、このカラー画素列を垂直方向に所定数の画素列（図１３（ｂ）では２列）を介して配設し、且つ、カラー画素列のみに着目したとき、垂直方向に隣接する２つのカラー画素列において、前記画素群が水平方向に交互に配列するようにしてもよい。

さらには、図１４に示すように、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラー画素とモノクロ画素とをそれぞれ１つずつ有し、それらがマトリックス状に配置されてなる１組の画素群を、水平方向及び上下方向（前記水平方向と垂直方向）に配列してもよい。これらの他にも種々の画素配置態様が想定できる。

［３］前記実施形態では、撮像素子１０の出力そのものに所定の係数Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂを乗算するようにしたが、これに限らず、撮像素子１０の出力に対してホワイトバランスの調整を行った上で前記係数Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂを乗算するようにしてもよい。ただし、この場合には、テーブル記憶部２９には、前記第１の実施形態におけるテーブルとは異なるテーブルが格納され、該テーブルが光源検出処理に利用される。このようにすれば、極端な色温度の環境における誤った光源検出処理を防止することができる。なお、ホワイトバランス調整前のデータと調整後のデータとを比較して、両データの差が極端に大きい場合には、そのデータを光源検出動作に利用しないようにしてもよい。

［４］カラー画素は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の原色フィルタが配設された画素に限らず、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）の補色フィルタが配設された画素でもよい。

本発明に係る撮像装置の正面図である。 同じく撮像装置の背面図である。 撮像装置の電気的な構成を示すブロック構成図である。 撮像素子のカラー画素及びモノクロ画素の配置態様を示す図である。 光源検出部の電気的な構成を示すブロック図である。 蛍光灯の波長と出力との関係の一例を示すグラフである。 水銀灯の波長と出力との関係の一例を示すグラフである。 カラー画素の分光特性の一例を示すグラフである。 モノクロ画素の分光特性の一例を示すグラフである。 色データと輝度データとの比と光源の種類との対応関係を示すテーブルである。 光源検出処理を示すフローチャートである。 変形形態［１］における各画素の分光特性及び蛍光灯の波長と出力との関係の一例を示すグラフである。 変形形態［２］におけるカラー画素及びモノクロ画素の配置態様を示す図である。 変形形態［２］におけるカラー画素及びモノクロ画素の配置態様を示す図である。

符号の説明

１ 撮像装置
１０ 撮像素子
１８ 制御部
１９ 光源検出部
２２ 色分離部
２３ 増幅部
２４ ブロック分割部
２５ ブロック選択部
２６ 比較検出部
２７ 比算出部
２８ 比較導出部
２９ テーブル記憶部

Claims (7)

1. 少なくとも３種類のカラーフィルタが配設されたカラー画素と前記カラーフィルタが配設されていないモノクロ画素とを有し、前記カラー画素を前記カラーフィルタの種類毎に予め定められた数だけそれぞれ有してなる画素群を１組とするとき、前記各カラー画素又は前記各組の画素群が、前記モノクロ画素を介して分散的に配置された撮像素子と、
   前記撮像素子の撮像動作により得られた画素信号のうち前記カラー画素から得られる画素信号に係る画素値と、前記モノクロ画素から得られる画素信号に係る画素値とを比較することにより、前記撮像素子に撮像された被写体に係る光源の種類の検出処理を行う光源検出部と
   を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記光源検出部は、
   前記カラー画素及びモノクロ画素の分光特性に基づいて予め設定された、前記カラー画素から得られる画素信号に係る画素値と前記モノクロ画素から得られる画素信号に係る画素値との比を、光源の種類に対応させて記憶する記憶部と、
   前記カラー画素から得られる画素信号に係る画素値と前記モノクロ画素から得られる画素信号に係る画素値との比を算出する算出部と、
   前記記憶部の記憶内容を参照して、前記算出部により算出された比に対応する光源の種類を導出する光源導出部と
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記光源検出部は、所定の輝線スペクトルを有する光源を検出するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 前記カラーフィルタは、原色フィルタであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の撮像装置。
5. 前記カラーフィルタは、所定の波長を有する光の透過率が小さく設定されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の撮像装置。
6. 前記所定の波長は、５００（ｎｍ）〜５５０（ｎｍ）の範囲に設定されていることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
7. 少なくとも３種類のカラーフィルタが配設されたカラー画素と前記カラーフィルタが配設されていないモノクロ画素とを有し、前記カラー画素を前記カラーフィルタの種類毎に予め定められた数だけそれぞれ有してなる画素群を１組とするとき、前記各カラー画素又は前記各組の画素群が、前記モノクロ画素を介して分散的に配置された撮像素子から得られる画素信号に基づいて光源の種類を検出する光源検出方法であって、
   算出部が、前記カラー画素から得られる画素信号に係る画素値と前記モノクロ画素から得られる画素信号に係る画素値との比を算出するステップと、
   光源導出部が、前記カラー画素及びモノクロ画素の分光特性に基づいて予め設定された、前記カラー画素から得られる画素信号に係る画素値と前記モノクロ画素から得られる画素信号に係る画素値との比を光源の種類に対応させて記憶する記憶部の記憶内容を参照して、前記算出部により算出された比に対応する光源の種類を導出するステップと
   を有することを特徴とする光源検出方法。

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