JP2010062802A - 撮像装置、撮像方法およびその方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】高感度撮影時においても、画面全体に色ずれを生じさせない良好なホワイトバランス補正を実現する。
【解決手段】光学系から入射した光を電気信号に変換して撮像信号として出力する撮像素子と、撮像信号からホワイトバランス用の評価値を抽出するホワイトバランス評価値取得手段と、ホワイトバランス評価値取得手段によって取得した評価値と予め設定してある白抽出範囲を基に白抽出を行う白抽出手段と、白抽出結果からホワイトバランス用の補正係数を算出する補正係数算出手段と、被写体の明るさによってアナログゲインを調整するアナログゲイン調整手段を備え、アナログゲインに応じた複数の白抽出範囲を設定し撮影時のアナログゲイン調整手段によって調整されたアナログゲインに応じて白抽出範囲を切り替える。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置、撮像方法およびその方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関するもので、特に、ホワイトバランス制御に特徴を有するものである。

各種カメラなどの撮影装置では、撮影した画像成分から白い部分を抽出し、抽出した白い部分におけるＲ（赤）成分、Ｇ（緑）成分、Ｂ（青）成分の比率が１：１：１になるように各色成分の利得を制御し、これによって上記白部分が白色として認識され記録されるように、ホワイトバランス補正を行うことが広く知られている。

一方で、光量の少ない暗いシーンで撮影する場合は、シャッタースピード、絞り、ＩＳＯ感度を制御することによって適正露光に近づける動作を行っている。一般的にはシャッタースピードを遅くし、絞りを開放側へ動かし、ＩＳＯ感度を上げるといった組み合わせによって、若しくはこれらのうち任意の手段を組み合わせることによって高感度撮影を行う。

しかし、高感度撮影と画像に表れるノイズとはトレードオフの関係となっている。例えば、ＩＳＯ感度を４００、８００、・・・と上げるにつれて、画像にはノイズ成分が多く乗ってしまう。特に、高感度に設定されているときのホワイトバランス補正において、ＩＳＯ８００、１６００というように比較的感度が高い場合には、各画素に多くのノイズが混入して適切な白判定ができない。そこで、高感度時においても適切なホワイトバランス補正を行うことができるようにした技術が提案されている。

特許文献１記載の発明はその一つで、撮影条件に応じて、撮影画像を複数のブロックに分割するサイズを変えるとともに、各ブロックが白であるか否かを判定するようにし、白であると判定したブロックにおいては画素値の積分を行い、積分値からホワイトバランス係数を算出してホワイトバランス補正を行うことにより、高感度時に発生するノイズ成分を平滑化するようにしたものである。
また、高感度時でも出力信号のノイズ量が一定になるように、撮像部の駆動条件によって映像信号ノイズや変動が最適となるようにサンプリングホールドのタイミングを変えるようにした撮像装置も提案されている（特許文献２参照）。

特開２００７−３００３２０号公報 特開２００７−１６６０８８号公報

上記いずれの特許文献記載の発明においても、ノイズ成分の量によっては、本来白である部分でも予めカメラ内部で持っている白抽出範囲に収まることができず、また、ブロックサイズを大きくするとブロック内部に含まれる有彩色の面積が多くなる。その結果、白抽出を行うことができず、正しくホワイトバランス補正を行うことができない。今後、技術の進歩によって撮像素子サイズの縮小化がさらに進み、１画素あたりの面積減少、さらに、高感度撮影化とあいまって、撮影画像に含まれるノイズ成分の増大がより顕著になることが予想される。
また、高感度撮影時にノイズの影響を少なくするためサンプリングホールドのタイミングを変えるようにした場合、入力データの変化、例えば白い部分のＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分の比率に応じたホワイトバランス補正方法が考案されていないといった問題がある。

本発明は、上記のような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、高感度撮影時においても、画面全体に色ずれを生じさせない良好なホワイトバランス補正を実現することができる撮像装置、撮像方法およびその方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することを目的とする。

本発明は、光学系から入射した光を電気信号に変換して撮像信号として出力する撮像素子と、撮像信号からホワイトバランス用の評価値を抽出するホワイトバランス評価値取得手段と、ホワイトバランス評価値取得手段によって取得した評価値と予め設定してある白抽出範囲を基に白抽出を行う白抽出手段と、白抽出手段によって得られた白抽出結果からホワイトバランス用の補正係数を算出する補正係数算出手段と、被写体の明るさによってアナログゲインを調整するアナログゲイン調整手段を備え、アナログゲインに応じた複数の白抽出範囲を設定し撮影時のアナログゲイン調整手段によって調整されたアナログゲインに応じて白抽出範囲を切り替えることを最も主要な特徴とする。

アナログゲイン調整手段によって調整されたアナログゲインに応じて白抽出範囲を一律の割合でシフトさせるようにしてもよい。
出力信号のノイズ量が一定範囲内に収まるように撮像素子からの信号をサンプリングホールドするタイミングを調整するサンプリングホールド調整手段を備え、サンプリングホールド調整手段によって調整されたサンプリングホールドに応じて白抽出範囲を切り替えるようにしてもよい。

ＩＳＯ感度が高い場合に、ノイズの影響を受けてＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分の比率が変わっても、常に安定した白抽出を行うことができる。これにより、モニタリング時とスチル撮影時でＩＳＯ感度が異なる場合においても、モニタリング時とスチル撮影時それぞれで安定した白抽出を行い、モニタリングとスチルで同じ色合いにすることができる。

以下、本発明にかかる撮像装置、撮像方法およびその方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体の実施例を、図面を参照しながら説明する。

まず、本発明にかかる撮像装置の実施例であるデジタルカメラの外観構成について図１ないし図３に基づいて説明する。図１ないし図３において、本実施例に係るデジタルカメラの上面側には、図１に示すように、レリーズボタン（シャッタボタン）１、電源ボタン２、撮影・再生切り換えダイアル３が設けられている。デジタルカメラの正面（前面）側には、撮影レンズ系を有する鏡胴ユニット４、ストロボ発光部５、光学ファインダ６が設けられている。デジタルカメラの背面側には、図２に示すように、液晶モニタ（以下「ＬＣＤ」という）、前記光学ファインダ６の接眼レンズ部、広角側ズーム（Ｗ）スイッチ８、望遠側ズーム（Ｔ）スイッチ９、メニュー（ＭＥＮＵ）ボタン１０、確定ボタン（ＯＫボタン）１１等が設けられている。また、デジタルカメラの側面には、カメラ内部に向かってメモリカードを収納するメモリカード収納部が設けられている。上記メモリカードには、主として撮影した画像データを保存するようになっている。

次に、上記デジタルカメラのシステム構成例を、図４に基づいて説明する。このデジタルカメラ内には、前記鏡胴ユニット４に配置された撮影レンズ系１４を通して入射される被写体画像が受光面上に結像する固体撮像素子としてのＣＣＤ１７を備えている。ＣＣＤ１７は、周知の通り画素ごとに光電変換することによって被写体画像に対応したアナログＲＧＢ画像信号を出力する。ＣＣＤ１７から出力される電気信号は、デジタル信号に変換されて後で説明するような処理を行うアナログフロントエンド部（以下「ＡＦＥ部」という）２０に入力される。また、ＡＦＥ部２０から出力されるデジタル信号を処理する信号処理部３０、データを一時的に格納するＳＤＲＡＭ４０、制御プログラム等が記憶されたＲＯＭ５０、モータドライバ１６等が設けられている。

上記鏡胴ユニット４は、ズームレンズやフォーカスレンズ等を有する撮影レンズ系１４、絞りユニットおよびメカシャッタユニット１５を備えており、撮影レンズ系１４、絞りユニットおよびメカシャッタユニット１５の各駆動機構（図示されず）は、モータドライバ１６によって駆動される。モータドライバ１６は、信号処理部３０のＣＰＵからなる制御部３１からの駆動信号により駆動制御される。
ＣＣＤ１７は、このＣＣＤ１７を構成する無数の画素上に色分解フィルタとしてのＲＧＢ原色フィルタが配置されており、ＲＧＢ３原色に対応した電気信号（アナログＲＧＢ画像信号）が出力される。

ＡＦＥ部２０は、ＣＣＤ１７を駆動するタイミング信号発生部（以下「ＴＧ」という）２１、ＣＣＤ１７から出力される電気信号（アナログＲＧＢ画像信号）をサンプリングする相関２重サンプリング部（以下「ＣＤＳ」という）２２、ＣＤＳ２２にてサンプリングされた画像信号のゲインを調整するアナログ利得制御部（以下「ＡＧＣ」という）２３、ＡＧＣ２３でゲイン調整された画像信号をデジタル信号（ＲＡＷ−ＲＧＢデータ）に変換するアナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ）２４を備えている。上記「ＲＡＷ−ＲＧＢデータ」とは、未加工のＲＧＢデータを意味する。

信号処理部３０は、ＡＦＥ部２０のＴＧ２１へ画面水平同期信号（ＨＤ）と画面垂直同期信号（ＶＤ）の出力を行い、これらの同期信号に合わせて、ＡＦＥ部２０のＡ／Ｄ２４から出力されるＲＡＷ−ＲＧＢデータを取り込むＣＣＤインターフェース（ＣＣＤＩ／Ｆ）３２と、ＳＤＲＡＭ４０を制御するメモリコントローラ３３と、取り込んだＲＡＷ−ＲＧＢデータを表示することができ、あるいは記録することが可能なＹＵＶ形式の画像データに変換するＹＵＶ変換部３４と、表示や記録される画像データのサイズに合わせて画像サイズを変更するリサイズ処理部３６と、画像データの表示出力を制御する表示出力制御部３７と、画像データをＪＰＥＧ形成などで記録するためのデータ圧縮部３５と、画像データをメモリカードへ書き込み、またはメモリカードに書き込まれた画像データを読み出すメディアインターフェース（以下「メディアＩ／Ｆ」という）３８と、操作部６０からの操作入力情報に基づき、ＲＯＭ５０に記憶された制御プログラムに基づいてデジタルカメラ全体のシステム制御等を行う制御部（ＣＰＵ）３１を備えている。

操作部６０は、図１ないし図３に示すデジタルカメラの外観表面に設けられている前記レリーズボタン１、電源ボタン２、撮影・再生切り換えダイアル３、広角側ズームスイッチ８、望遠側ズームスイッチ９、メニューボタン１０、ＯＫボタン（確定ボタン）１１等を含んでいる。撮影者がこれらの操作部材を操作することによって所定の動作指示信号が制御部３１に入力されるようになっている。

ＳＤＲＡＭ４０には、ＣＣＤＩ／Ｆ３２に取り込まれたＲＡＷ−ＲＧＢデータが保存されると共に、ＹＵＶ変換部で変換処理されたＹＵＶデータ（ＹＵＶ形式の画像データ）が保存され、さらに、データ圧縮部で圧縮処理されたＪＰＥＧ形成などの画像データが保存される。ＳＤＲＡＭ４０を示すブロック内に表されている小さなブロック「ＲＡＷ−ＲＧＢ」、「ＹＵＶ」、「ＪＰＥＧ」は、それぞれＲＡＷ−ＲＧＢデータ、ＹＵＶデータ、ＪＰＥＧ形成圧縮データを保存するメモリを示している。
なお、前記ＹＵＶデータの「ＹＵＶ」は、輝度データ（Ｙ）と、色差すなわち輝度データと青色（Ｂ）成分データの差分（Ｕ）と、輝度データと赤色（Ｒ）成分データの差分（Ｖ）の情報で色を表現する形式のことである。

次に、ここまで説明してきたデジタルカメラのモニタリング動作と静止画撮影動作について説明する。このデジタルカメラは、静止画撮影モード時には、以下に説明するようなモニタリング動作を実行しながら静止画撮影動作が行われる。
先ず、撮影者が電源ボタン２をＯＮし、撮影・再生切り換えダイアル３を撮影モード（静止画撮影モード）に設定すると、デジタルカメラが記録モードで起動する。電源ボタン２がＯＮされて、撮影・再生切り換えダイアル３が撮影モードに設定されたことを制御部３１が検知すると、制御部３１はモータドライバ１６に制御信号を出力して、鏡胴ユニット４を撮影可能位置に移動させ、かつ、ＣＣＤ１７、ＡＦＥ部２０、信号処理部３０、ＳＤＲＡＭ４０、ＲＯＭ５０、液晶モニタ７等を起動させる。

そして、鏡胴ユニット４の撮影レンズ系１４を被写体に向けることにより、撮影レンズ系１４を通して入射される被写体からの光がＣＣＤ１７の各画素の受光面上に入射し、この受光面に被写体像が結像する。ＣＣＤ１７は、結像されている被写体画像に応じた電気信号（アナログＲＧＢ画像信号）を出力し、この出力信号は、ＣＤＳ２２、ＡＧＣ２３を介してＡ／Ｄ２４に入力され、Ａ／Ｄ２４により１２ビット（ｂｉｔ）のＲＡＷ−ＲＧＢデータに変換される。このＲＡＷ−ＲＧＢデータは、信号処理部３０のＣＣＤＩ／Ｆ３２に取り込まれてメモリコントローラ３３を介してＳＤＲＡＭ４０に保存される。ＲＡＷ−ＲＧＢデータはメモリコントローラ３３を介してＳＤＲＡＭ４０から読み出すことができ、読み出されたＲＡＷ−ＲＧＢデータは、ＹＵＶ変換部３４に入力されて表示可能な形式であるＹＵＶデータ（ＹＵＶ信号）に変換され、このＹＵＶデータは、メモリコントローラ３３を介してＳＤＲＡＭ４０に保存される。

ＹＵＶデータもＳＤＲＡＭ４０からメモリコントローラ３３を介して読み出すことができ、読み出されたＹＵＶデータは、表示出力制御部３７を介して液晶モニタ（ＬＣＤ）７へ送られ、撮影画像（動画）が表示される。上記液晶モニタ（ＬＣＤ）７に撮影画像を表示しているモニタリング時においては、ＣＣＤＩ／Ｆ３２による画素数の間引き処理により１／３０秒の時間間隔で１フレーム分のデータを読み出している。なお、このモニタリング動作時は、電子ファインダとして機能する液晶モニタ（ＬＣＤ）７に撮影画像（動画）が表示されているだけで、まだレリーズボタンが押圧（半押も含む）操作されていない状態である。
この撮影画像の液晶モニタ（ＬＣＤ）７への表示によって、静止画を撮影するための構図の確認等をすることができる。なお、表示出力制御部３７からＴＶビデオ信号として出力し、ビデオケーブルを介して外部のテレビ（ＴＶ）に撮影画像（動画）を表示することもできる。

信号処理部３１のＣＣＤＩ／Ｆ３２は、取り込まれたＲＡＷ−ＲＧＢデータより、自動焦点（以下「ＡＦ」という）評価値、自動露出（以下「ＡＥ」という）評価値、オートホワイトバランス（以下「ＡＷＢ」という）評価値を算出する。
ＡＦ評価値は、例えば高周波成分抽出フィルタの出力積分値や、近接画素の輝度差の積分値によって算出される。合焦状態にあるときは、被写体のエッジ部分がはっきりとしているため、高周波成分が一番高くなる。これを利用して、ＡＦ動作時（合焦検出動作時）には、撮影レンズ系内の各フォーカスレンズ位置におけるＡＦ評価値を取得し、この評価値が極大になる点を合焦位置として検出することによりＡＦ動作が実行される。

ＡＥ評価値とＡＷＢ評価値は、ＲＡＷ−ＲＧＢデータにおけるＲＧＢ値のそれぞれの積分値から算出される。例えば、ＣＣＤ１７の全画素の受光面に対応した画面を２５６エリア（ブロック）に等分割（例えば、水平方向に１６分割、垂直方向に１６分割）し、それぞれのエリア（ブロック）のＲＧＢ積算を算出する。
そして、制御部３１は、算出されたＲＧＢ積算値を読み出し、ＡＥ処理では、画面のそれぞれのエリア（ブロック）の輝度を算出して、輝度分布から適正な露光量を決定する。制御部３１はさらに、決定した露光量に基づいて、露光条件、すなわちＣＣＤ１７の電子シャッタ回数、絞りユニットの絞り値、ＮＤフィルタの出し入れ等を設定する。また、ＡＷＢ処理によって、ＲＧＢの分布から被写体の光源の色に合わせたＡＷＢの制御値を決定する。このＡＷＢ処理により、ＹＵＶ変換部３４でＹＵＶデータに変換処理するときのホワイトバランスを合わせる。なお、前記ＡＥ処理とＡＷＢ処理は、前記モニタリング時には連続的に行われている。特許請求の範囲における「ホワイトバランス評価値取得手段」としての機能は、前述の通りＣＣＤＩ／Ｆ３２が備えている。

そして、前記モニタリング動作時に、レリーズボタンが半押し状態を経て全押し状態まで押圧操作されると静止画撮影動作が開始される。この撮影動作で、合焦位置検出動作であるＡＦ動作と静止画記録処理が行われる。すなわち、レリーズボタンが全押し状態まで押圧操作されると、制御部３１からモータドライバ１６への駆動指令により撮影レンズ系のフォーカスレンズが移動し、例えば、いわゆる山登りＡＦと称されるコントラスト評価方式のＡＦ動作が実行される。
ＡＦ（合焦）対象範囲が無限から至近までの全領域であった場合、撮影レンズ系のフォーカスレンズは、至近から無限、または無限から至近までの間の各フォーカス位置に移動し、ＣＣＤＩ／Ｆ３２で算出されている各フォーカス位置における前記ＡＦ評価値を制御部３１が読み出す。そして、各フォーカス位置のＡＦ評価値が極大になる点を合焦位置としてフォーカスレンズを合焦位置に移動させ、合焦させる。

前記ＡＥ処理が行われ、露光が完了した時点で、制御部３１からモータドライバ１６への駆動指令によりメカシャッタユニットが閉じられ、ＣＣＤ１７から静止画用のアナログＲＧＢ画像信号が出力される。そして、前記モニタリング時と同様に、ＡＦＥ部２０のＡ／Ｄ変換部２４によりＲＡＷ−ＲＧＢデータに変換される。このＲＡＷ−ＲＧＢデータは、信号処理部３０のＣＣＤＩ／Ｆ３２に取り込まれ、ＹＵＶ変換部３４でＹＵＶデータに変換されて、メモリコントローラ３３を介してＳＤＲＡＭ４０に保存される。このＹＵＶデータはＳＤＲＡＭ４０から読み出されて、リサイズ処理部３６で記録画素数に対応するサイズに変換され、データ圧縮部３５でＪＰＥＧ形式等の画像データに圧縮される。圧縮されたＪＰＥＧ形式等の画像データは、ＳＤＲＡＭ４０に書き戻された後にメモリコントローラ３３を介してＳＤＲＡＭ４０から読み出され、メディアＩ／Ｆ３８を介してメモリカード７０に保存される。

以上説明したハードウェア構成は従来のデジタルカメラのハードウェア構成と基本的に変わりがない。本発明の特徴は、上記ハードウェアを用いたホワイトバランス補正制御にあるので、以下、その制御動作について実施例ごとに説明する。

図５は第１の実施例に係るホワイトバランス（以下「ＷＢ」という）補正の一連の処理を示す。動作ステップをＳ１、Ｓ２、Ｓ３、・・・のように表している。最初に、信号処理前の撮影画像データがＲＡＷ−ＲＧＢデータとしてＳＤＲＡＭ４０に格納される。このデータをＳＤＲＡＭ４０より読み出してＣＣＤ−Ｉ／Ｆ３２に入力し、ＣＣＤ−Ｉ／Ｆ３２内のＲＧＢ積算回路にて、予め設定してある画面に対する積算範囲およびブロック分割数を基に画面全体に対して格子状に分割されたブロック単位でＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号それぞれが積算され、ＳＤＲＡＭ４０若しくはＣＰＵ３１より読み出し可能なレジスタに出力される（Ｓ１）。

次に、白抽出範囲を設定する（Ｓ２）。この白抽出範囲設定ステップは、ＩＳＯ感度に対応したものを予めカメラ内部で用意しておき、撮影時に、設定したＩＳＯ感度に対応した値に設定することによって行われる。
ＩＳＯ感度を変えることによってＡＦＥ部２０のＡＧＣ２３に設定する値が変化する。ＩＳＯ感度とＡＧＣ２３に設定する制御値との関係を図６、図７に示す。図６、図７は一例を示すものであって、この例に限定されるものではない。図６は、物体色の測定用標準光源であるＤ６５光源下で白紙を映したときのＡＧＣとＧ／Ｒの関係を、図７は上記Ｄ６５光源下で白紙を映したときのＡＧＣとＧ／Ｂの関係を示す。図６、図７に示すＡＧＣ制御値０，１６，３２，４８，６４がそれぞれＩＳＯ感度１００，２００，４００，８００，１６００に対応する。ただし、このＡＧＣ制御値とＩＳＯ感度との関係は一例であって、かかる関係に限定されるものではない。

次に、白を抽出する（Ｓ３）。白抽出は、ブロック単位で取得したＲＧＢ積算値をＧ／Ｒ、Ｇ／Ｂに変換し、予め設定してある白抽出範囲内であれば白抽出ブロックとして記憶する。白抽出範囲は、図８、図９に示すように、Ｇ／Ｒをｘ軸、Ｇ／Ｂをｙ軸とする２次元の色座標上で、鎖線で示す黒体輻射カーブに沿った複数の楕円若しくは矩形の枠によって設定される。図８は感度がＩＳＯ１００の場合の白抽出範囲を、図９は感度がＩＳＯ４００の場合の白抽出範囲を示す。図８、図９において、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇで示す楕円形の枠は、それぞれ光源が白熱灯、夕日、温白色蛍光灯、白色蛍光灯、晴天、曇天、日陰に対応している。図８、図９に示す個々の楕円枠は、上記の通り各光源の白抽出範囲に対応し、約５２００Ｋ（ケルビン）から８０００Ｋまでの屋外の晴天、曇天、日陰、約３０００Ｋから４２００Ｋまでの夕日、白熱灯、温白色蛍光灯、白色蛍光灯に対応している。ＩＳＯ１００、ＩＳＯ４００以外の感度についても、図８、図９に示すグラフと同じような白抽出範囲を示すグラフを用意しておく。

白抽出範囲にて抽出した白抽出ブロック数がある一定基準以上ある場合、各白抽出ブロックのＧ／Ｒ、Ｇ／Ｂに対して該当ブロックの平均輝度による重み付けを行った後積算して、一画素あたりのＧ／Ｒ、Ｇ／Ｂを算出する（Ｓ４）。平均輝度は該当ブロックのＲＧＢ積算値から以下の算出式にて求める。
輝度＝Ｒ×０．２９９＋Ｇ×０．５８７＋Ｂ×０．１１４
算出した一画素あたりのＧ／Ｒ、Ｇ／Ｂから、Ｇ／Ｒ、Ｇ／Ｂの色座標上のエリア別に補正を加え、Ｇ／Ｒ、Ｇ／ＢをＷＢ補正係数とする（Ｓ５）。「エリア別に補正を加える」とは、例えばＧ／Ｒの値が小さくＧ／Ｂが大きい低色温度側のシーンで光源色を残すようにＧ／Ｒを大きく、Ｇ／Ｂを小さくする、あるいはＧ／Ｒの値が大きくＧ／Ｂが小さい高色温度側のシーンでＧ／Ｒが一定以上であれば、リミット処理を行うといったものである。画面全体のＲ、Ｂデータそれぞれに対して、ＷＢ補正係数Ｒｇａｉｎ、Ｂｇａｉｎを掛ける（Ｓ６）。ＣＣＤＩ／Ｆ３２は、白抽出結果からホワイトバランス用の補正係数を算出する補正係数算出手段としての機能を備えている。また、制御部３１は、白抽出手段として機能し、アナログゲイン調整手段としても機能する。

前記白抽出にて白抽出できなかった場合、全ブロックのＧ／Ｒ、Ｇ／Ｂ積算値を積算し一画素あたりのＧ／Ｒ、Ｇ／Ｂを算出し（Ｓ７）、この算出値を用いて前記ステップＳ５のＷＢ補正係数算出を行う。
以上のように、第１の実施例は、被写体の明るさによって調整されるアナログゲイン、すなわちＩＳＯ感度に応じた白抽出範囲を複数、テーブルとして設定しておき、撮影時に選択されるＩＳＯ感度に応じた白抽出範囲を切り換えてすなわち上記テーブルを選択して撮像するように構成した。こうすることによって、ＩＳＯ感度が高い場合に、ノイズの影響を受けてＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分の比率が変わっても、常に安定した白抽出を行うことができる。モニタリング時とスチル撮影時とでＩＳＯ感度が異なる場合においても、モニタリング時とスチル撮影時それぞれで安定した白抽出を行い、モニタリングとスチルで同じ色合いにすることができる。

図１０は第２の実施例に係るＷＢ補正の一連の処理を示したものである。この実施例は、白抽出範囲の設定方法（Ｓ２）が前記第１の実施例と異なる。その他については第１の実施例と同様である。本実施例における白抽出範囲の設定方法（Ｓ２）は、ＩＳＯ感度に応じて各白抽出枠のＧ／Ｒ、Ｇ／Ｂに対して一律の割合で変化させるものである。ＩＳＯ感度を変えることによってＡＦＥ部２０のＡＧＣ２３に設定する値が変化する。ＩＳＯ感度とＡＧＣ２３に設定する制御値との関係は、実施例１において説明した関係と同じ関係に設定することができ、例えば、ＩＳＯ感度１００，２００，４００，８００，１６００にそれぞれＡＧＣ制御値０，１６，３２，４８，６４を対応させることができる。

図１１は、物体色の測定用標準光源であるＤ６５光源下で白紙を映したときのＡＧＣとＧ／Ｒの関係を、図１２は上記Ｄ６５光源下で白紙を映したときのＡＧＣとＧ／Ｂの関係を示す。図１１、図１２からわかるように、Ｄ６５光源下で白紙を映したときにＩＳＯ感度が上がるに従ってＧ／Ｒが下がり、Ｇ／Ｂが上がることを確認することができる。

図１１、図１２によると、ほぼ一定の割合でＧ／Ｒ、Ｇ／Ｂが変化しているので、最小ＡＧＣ（ＡＧＣｍｉｎ）でのＧ／Ｒ（ＡＧＣｍｉｎＲ）、Ｇ／Ｂ（ＡＧＣｍｉｎＢ）と、最大ＡＧＣ（ＡＧＣｍａｘ）でのＧ／Ｒ（ＡＧＣｍａｘＲ）、Ｇ／Ｂ（ＡＧＣｍａｘＢ）を保持しておき、中間のＡＧＣに対応するシフト量は線形補間によって求めることができる。例えば任意のＡＧＣ（ＡＧＣｘ）におけるシフト量（ＳｈｉｆｔＲ、ＳｈｉｆｔＢ）は以下の式にて算出することができる。
ＳｈｉｆｔＲ=（ＡＧＣｍｉｎＲ＋ＡＧＣｘ×（（ＡＧＣｍａｘＲ−ＡＧＣｍｉｎＲ）
／（ＡＧＣｍａｘ−ＡＧＣｍｉｎ）））／ＡＧＣｍｉｎＲ
ＳｈｉｆｔＢ=（ＡＧＣｍｉｎＢ＋ＡＧＣｘ×（（ＡＧＣｍａｘＢ−ＡＧＣｍｉｎＢ）
／（ＡＧＣｍａｘ−ＡＧＣｍｉｎ）））／ＡＧＣｍｉｎＢ
また、ＩＳＯ（ＡＧＣ）を変化させた時のＧ／Ｒ、Ｇ／Ｂに変曲点がある場合でも、各変曲点のＩＳＯ（ＡＧＣ）とその変曲点のＧ／Ｒ、Ｇ／Ｂシフト量を保持しておけば、中間のＩＳＯ（ＡＧＣ）に対応するシフト量は線形補間によって求めることができる。

図１３ないし図１５は、それぞれ実施例２における白抽出範囲を、ＩＳＯ感度１００，４００，１６００の場合につき、前記図８、図９に準じて示している。本実施例における白抽出範囲の設定方法は、前述の通り、ＩＳＯ感度に応じて各白抽出枠のＧ／Ｒ、Ｇ／Ｂに対して一律の割合で変化させる方法であるから、図１３、図１４、図１５の順に、鎖線で示す白抽出範囲のグラフがその曲線に従い自然にシフトしている。

上記第２の実施例は、被写体の明るさによってアナログゲインを調整するアナログゲイン調整手段を備え、調整されたアナログゲインに応じて白抽出範囲を一律の割合でシフトさせることを特徴としている。このように構成することにより、ＩＳＯ感度が高い場合に、ノイズの影響を受けてＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分の比率が変わっても、常に安定した白抽出を行うことができる。
モニタリング時とスチル撮影時とでＩＳＯ感度が異なる場合においても、モニタリングとスチル撮影それぞれで安定した白抽出を行い、モニタリングとスチル撮影とで同じ色合いにすることができる。
各ＩＳＯ感度に対応した複数の白抽出範囲を保持しておく必要がなく、少ないメモリ容量でも常に安定した白抽出を行うことができる利点もある。

以上、撮像装置として説明したが、本発明は各実施例について説明した各工程を実行する撮像方法の発明としてとらえることもでき、また、上記各工程を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体の発明としてとらえることもできる。
本発明にかかる撮像装置は、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、その他、例えば携帯情報端末に組み込まれたカメラなど、さまざまな機器に適用することができる。

本発明にかかる撮像装置の例としてデジタルカメラの外観を示す正面図である。 上記デジタルカメラの背面図である。 上記デジタルカメラの上面図である。 上記デジタルカメラのシステム構成例を示すブロック図である。 本発明にかかる撮像装置の第１の実施例を示すフローチャートである。 上記実施例におけるＩＳＯ感度によるＧ／Ｒの変化を示すグラフである。 上記実施例におけるＩＳＯ感度によるＧ／Ｂの変化を示すグラフである。 上記実施例においてＩＳＯ感度１００のとき白抽出範囲を設定するための、Ｇ／Ｒをｘ軸、Ｇ／Ｂをｙ軸とする２次元の色座標上における黒体輻射カーブの例を示すグラフである。 上記実施例においてＩＳＯ感度４００のとき白抽出範囲を設定するための、２次元の色座標上における黒体輻射カーブの例を示すグラフである。 本発明にかかる撮像装置の第２の実施例を示すフローチャートである。 上記第２の実施例における所定の光源下でのＡＧＣとＧ／Ｒの関係をグラフである。 上記第２の実施例における所定の光源下でのＡＧＣとＧ／Ｂの関係をグラフである。 上記第２の実施例においてＩＳＯ感度１００のとき白抽出範囲を設定するための、２次元の色座標上における黒体輻射カーブの例を示すグラフである。 上記第２の実施例においてＩＳＯ感度４００のとき白抽出範囲を設定するための、２次元の色座標上における黒体輻射カーブの例を示すグラフである。 上記第２の実施例においてＩＳＯ感度１６００のとき白抽出範囲を設定するための、２次元の色座標上における黒体輻射カーブの例を示すグラフである。

符号の説明

７ 液晶ディスプレイ
１７ 撮像素子としてのＣＣＤ
２０ アナログフロントエンド部
３０ 信号処理部
３１ 制御部

Claims (6)

1. 光学系から入射した光を電気信号に変換して撮像信号として出力する撮像素子と、
   撮像信号からホワイトバランス用の評価値を抽出するホワイトバランス評価値取得手段と、
   ホワイトバランス評価値取得手段によって取得した評価値と予め設定してある白抽出範囲を基に白抽出を行う白抽出手段と、
   白抽出手段によって得られる白抽出結果からホワイトバランス用の補正係数を算出する補正係数算出手段と、
   被写体の明るさによってアナログゲインを調整するアナログゲイン調整手段を備え、
   アナログゲインに応じた複数の白抽出範囲を設定し撮影時のアナログゲイン調整手段によって調整されたアナログゲインに応じて白抽出範囲を切り替えることを特徴とする撮像装置。
2. 光学系から入射した光を電気信号に変換して撮像信号として出力する撮像素子と、
   撮像信号からホワイトバランス用の評価値を抽出するホワイトバランス評価値取得手段と、
   ホワイトバランス評価値取得手段によって取得した評価値と予め設定してある白抽出範囲を基に白抽出を行う白抽出手段と、
   白抽出手段によって得られる白抽出結果からホワイトバランス用の補正係数を算出する補正係数算出手段と、
   被写体の明るさによってアナログゲインを調整するアナログゲイン調整手段を備え、
   アナログゲイン調整手段によって調整されたアナログゲインに応じて白抽出範囲をシフトさせることを特徴とする撮像装置。
3. 撮像素子から出力される撮像信号からホワイトバランス用の評価値を抽出するホワイトバランス評価値取得工程と、
   ホワイトバランス評価値取得工程によって取得した評価値と予め設定してある白抽出範囲を基に白抽出を行う白抽出工程と、
   白抽出工程によって得られる白抽出結果からホワイトバランス用の補正係数を算出する補正係数算出工程と、
   被写体の明るさによってアナログゲインを調整するアナログゲイン調整工程を備え、
   アナログゲインに応じた複数の白抽出範囲を有し撮影時のアナログゲイン調整工程によって調整されたアナログゲインに応じて白抽出範囲を切り替えることを特徴とする撮像方法。
4. 撮像素子から出力される撮像信号からホワイトバランス用の評価値を抽出するホワイトバランス評価値取得工程と、
   ホワイトバランス評価値取得工程によって取得した評価値と予め設定してある白抽出範囲を基に白抽出を行う白抽出工程と、
   白抽出工程によって得られる白抽出結果からホワイトバランス用の補正係数を算出する補正係数算出工程と、
   被写体の明るさによってアナログゲインを調整するアナログゲイン調整工程を備え、
   アナログゲイン調整工程によって調整されたアナログゲインに応じて白抽出範囲をシフトさせることを特徴とする撮像方法。
5. 画像処理機能を有する装置が有するコンピュータに、
   撮像素子から出力される撮像信号からホワイトバランス用の評価値を抽出するホワイトバランス評価値取得処理と、
   ホワイトバランス評価値取得処理によって取得した評価値と予め設定してある白抽出範囲を基に白抽出を行う白抽出処理と、
   白抽出処理によって得られる白抽出結果からホワイトバランス用の補正係数を算出する補正係数算出処理と、
   被写体の明るさによってアナログゲインを調整するアナログゲイン調整処理を行わせるとともに、
   アナログゲインに応じた複数の白抽出範囲を設定し撮影時のアナログゲイン調整処理によって調整されたアナログゲインに応じて白抽出範囲を切り替えることを特徴とする、ホワイトバランス演算処理を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
6. 画像処理機能を有する装置が有するコンピュータに、
   撮像素子から出力される撮像信号からホワイトバランス用の評価値を抽出するホワイトバランス評価値取得処理と、
   ホワイトバランス評価値取得処理によって取得した評価値と予め設定してある白抽出範囲を基に白抽出を行う白抽出処理と、
   白抽出処理によって得られる白抽出結果からホワイトバランス用の補正係数を算出する補正係数算出処理と、
   被写体の明るさによってアナログゲインを調整するアナログゲイン調整処理を行わせるとともに、アナログゲイン調整処理によって調整されたアナログゲインに応じて白抽出範囲をシフトさせることを特徴とする、ホワイトバランス演算処理を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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