JP2010157951A - 出力レベル推定装置および方法、撮影装置およびその制御方法並びにプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】Ｗ画素およびカラー化が可能な３色以上の色画素の配列により構成される撮像素子を用いた撮影装置において、コストを低減する
【解決手段】ＲＧＢの色画素およびＷ画素により撮像素子１８を構成する。プレ撮影により取得したプレ画像におけるＲＧＢ各色の画素値の積算値を算出し、積算値に基づいてＷ画素の画素値の積算値を推定する。ＲＧＢ各色の画素値の積算値および推定したＷ画素の画素値の積算値に基づいて、ＡＥ処理部２９が本撮影時の露出を設定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、Ｗ画素およびカラー化が可能な３色以上の色画素の配列により構成される撮像素子におけるＷ画素の画素値の積算値を推定する出力推定装置および方法、推定結果を用いて撮影を行う撮影装置およびその制御方法、並びに出力推定方法および撮影装置の制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラムに関するものである。

ＣＣＤおよびＣＭＯＳ等の撮像素子に使用される色フィルタは、補色フィルタおよび原色フィルタ等、多種多様の配列が提案されている。また、近年の撮像素子の多画素化に伴い、撮像素子には著しい微細化が行われている。このように撮像素子が微細化されると、撮像素子における一画素の占める感光面積が小さくなるため、生成される信号電荷量が十分得られず、ノイズが増加するという問題がある。このため、撮像素子の感度を向上させるために、色フィルタにＷ（白）を使用することにより、色画素に加えてＷ画素を有する撮像素子が提案されている（特許文献１参照）。また、このようなＷ画素を有する撮像素子を用いて撮影を行う場合における自動露出機能を設定する際に、低照度領域ではＷ画素の出力を基準とし、標準照度領域ではＧ画素の出力を基準とする手法が提案されている（特許文献２参照）。

特開２００４−３０４７０６号公報 特開２００７−２８８４９０号公報

ここで、撮影時の露出値は、撮像素子の各画素の出力すなわち画素値を積算し、その積算値に基づいてシャッタスピードおよび絞りを決定することにより設定される。しかしながら、Ｗ画素の画素値を用いて露出を設定するためには、Ｗ画素の画素値を積算する必要がある。このため、色画素の画素値を積算するための手段に加えて、Ｗ画素の画素値を積算するための手段が必要となることから、撮影装置のコストが増大するという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、Ｗ画素およびカラー化が可能な３色以上の色画素の配列により構成される撮像素子を用いた撮影装置において、コストを低減することを目的とする。

本発明による出力推定装置は、Ｗ画素およびカラー化が可能な３色以上の色画素の配列により構成される撮像素子の少なくとも一部の領域における前記色画素のうち、可視光の全波長域に亘って感度を有する２色以上の色画素からの画素値を取得するよう前記撮像素子を制御する撮像制御手段と、
前記撮像素子の前記少なくとも一部の領域における、前記２色以上の色画素からの画素値の積算値に基づいて、前記少なくとも一部の領域における前記Ｗ画素の画素値の積算値を推定する積算値推定手段とを備えたことを特徴とするものである。

「カラー化が可能な３色以上の色」とは、各色の組合せにより可視光の波長域に属する色を表現可能な色をいう。すなわち、実効的な感度の分布が可視光の全波長域に亘って存在するように、各色の感度が分布している色のことをいう。具体的には、原色系のＲ，Ｇ，Ｂの色の組合せ、または補色系のＣｙ（シアン）、Ｍｇ（マゼンタ）、Ｙｅ（イエロー）と原色系の色との組合せを用いることができる。

「可視光の全波長域に亘って感度を有する２色以上」とは、２色以上の色の組合せにより、可視光の全波長域に属する色を再現可能な色をいう。具体的には、原色系のＲ，Ｇ，Ｂのすべての色、あるいは補色系と原色系との組合せにおけるＭｇ，Ｇの組合せ、Ｃｙ，Ｒの組合せおよびＹｅ，Ｂの組合せが挙げられる。

「撮像素子の少なくとも一部の領域」としては、撮像素子の撮像面を複数の領域に分割した場合における少なくとも１つの領域を用いることができる。なお、撮像素子の全領域であってもよい。

「Ｗ画素の画素値の積算値」は、２色以上の色画素からの画素値の積算値（推定用積算値とする）を何らかの関数に当てはめて算出してもよく、推定用積算値をあらかじめ定められた重み係数により重み付け加算することにより算出してもよい。また、推定用積算値と推定されるＷ画素の画素値の積算値とをあらかじめ対応づけたテーブルを用意しておき、テーブルを参照して取得した推定用積算値からＷ画素の画素値の積算値を推定してもよい。

なお、本発明による出力推定装置においては、前記撮像制御手段を、前記２色以上の色画素からのみ前記画素値を取得するよう前記撮像素子を制御する手段としてもよい。

「２色以上の色画素からのみ前記画素値を取得する」とは、文字通り２色以上の色画素からのみ画素値を取得し、Ｗ画素およびそれ以外の色画素からは画素値を取得しない、すなわち撮像素子におけるＷ画素からは電荷を読み出さないことを意味する。

本発明による第１の撮影装置は、Ｗ画素およびカラー化が可能な３色以上の色画素の配列により構成される撮像素子と、
前記撮像素子に対する撮影の指示を行う指示手段と、
前記指示手段によるプレ撮影の指示時において、前記撮像素子の少なくとも一部の領域における前記色画素のうち、可視光の全波長域に亘って感度を有する２色以上の色画素からの画素値を取得するよう前記撮像素子を制御する撮像制御手段と、
前記撮像素子の前記少なくとも一部の領域における、前記２色以上の色画素からの画素値の積算値に基づいて、前記少なくとも一部の領域における前記Ｗ画素の画素値の積算値を推定する出力推定手段と、
前記推定された前記Ｗ画素の画素値の積算値に基づいて、本撮影時における前記Ｗ画素に対する露出値を設定する露出設定手段とを備えたことを特徴とするものである。

なお、本発明による第１の撮影装置においては、前記撮像制御手段を、前記２色以上の色画素からのみ前記画素値を取得するよう前記撮像素子を制御する手段としてもよい。

本発明による第２の撮影装置は、Ｗ画素およびカラー化が可能な３色以上の色画素の配列により構成される撮像素子と、
前記撮像素子に対する撮影の指示を行う指示手段と、
前記指示手段による撮影の指示時において、前記撮像素子における前記各色画素の画素値を取得するよう前記撮像素子を制御する撮像制御手段と、
前記撮像素子における、前記色画素からの画素値の積算値に基づいて、ホワイトバランス調整のために前記色画素の画素値に乗算する各色画素用のゲインを算出する第１のゲイン算出手段と、
前記各色画素用のゲインに基づいて、前記ホワイトバランス調整のために前記Ｗ画素の画素値に乗算するＷ画素用ゲインを算出する第２のゲイン算出手段とを備えたことを特徴とするものである。

なお、本発明による第２の撮影装置においては、前記撮像制御手段を、前記色画素からのみ前記画素値を取得するよう前記撮像素子を制御する手段としてもよい。

「色画素からのみ前記画素値を取得する」とは、文字通り色画素からのみ画素値を取得し、Ｗ画素からは画素値を取得しない、すなわち撮像素子におけるＷ画素からは電荷を読み出さないことを意味する。

本発明による出力推定方法は、Ｗ画素およびカラー化が可能な３色以上の色画素の配列により構成される撮像素子の少なくとも一部の領域における前記色画素のうち、可視光の全波長域に亘って感度を有する２色以上の色画素からの画素値を取得し、
前記撮像素子の前記少なくとも一部の領域における、前記２色以上の色画素からの画素値の積算値に基づいて、前記少なくとも一部の領域における前記Ｗ画素の画素値の積算値を推定することを特徴とするものである。

本発明による第１の撮影装置の制御方法は、Ｗ画素およびカラー化が可能な３色以上の色画素の配列により構成される撮像素子と、
前記撮像素子に対する撮影の指示を行う指示手段とを備えた撮影装置の制御方法であって、
前記指示手段によるプレ撮影の指示時において、前記撮像素子の少なくとも一部の領域における前記色画素のうち、可視光の全波長域に亘って感度を有する２色以上の色画素からの画素値を取得し、
前記撮像素子の前記少なくとも一部の領域における、前記２色以上の色画素からの画素値の積算値に基づいて、前記少なくとも一部の領域における前記Ｗ画素の画素値の積算値を推定し、
前記推定された前記Ｗ画素の画素値の積算値に基づいて、本撮影時における前記Ｗ画素に対する露出値を設定することを特徴とするものである。

本発明による第２の撮影装置の制御方法は、Ｗ画素およびカラー化が可能な３色以上の色画素の配列により構成される撮像素子と、
前記撮像素子に対する撮影の指示を行う指示手段とを備えた撮影装置の制御方法であって、
前記指示手段による撮影の指示時において、前記撮像素子における前記各色画素の画素値を取得し、
前記撮像素子における、前記色画素からの画素値の積算値に基づいて、ホワイトバランス調整のために前記色画素の画素値に乗算する各色画素用のゲインを算出し、
前記各色画素用のゲインに基づいて、前記ホワイトバランス調整のために前記Ｗ画素の画素値に乗算するＷ画素用ゲインを算出することを特徴とするものである。

なお、本発明による出力推定方法並びに第１および第２の撮影装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供してもよい。

原色系であっても補色系であっても、カラー化が可能な波長域に感度を有する複数の色は白色と相関があるため、その複数の色を用いて白色を表すことができる。

本発明の出力推定装置および方法によれば、Ｗ画素およびカラー化が可能な３色以上の色画素の配列により構成される撮像素子の少なくとも一部の領域における色画素のうち、可視光の全波長域に亘って感度を有する２色以上の色画素の画素値が取得され、各色の画素値の積算値に基づいて、少なくとも一部の領域におけるＷ画素の画素値の積算値が推定される。

ここで、２色以上の色画素の画素値の積算値からＷ画素の画素値の積算値を推定するための演算は、関数あるいはテーブルを用いて行われるため、Ｗ画素の画素値の積算値を算出するための演算よりも簡易なものとなる。これにより、Ｗ画素の画素値の積算値を推定するための手段は、積算値を算出するための手段と比較して、その構成を簡易なものとすることができる。したがって、Ｗ画素の画素値の積算値を算出する装置と比較して、本発明による出力推定装置のコストを低減することができる。

また、２色以上の色画素からのみ画素値を取得することにより、Ｗ画素の画素値の積算値の推定に必要な画素からのみ画素値を取得することとなるため、効率よくＷ画素の画素値の積算値を推定することができる。

本発明の第１の撮影装置およびその制御方法によれば、プレ撮影の指示時において、撮像素子の少なくとも一部の領域における色画素のうち、可視光の全波長域に亘って感度を有する２色以上の色画素の画素値が取得され、各色の画素値の積算値に基づいて、少なくとも一部の領域におけるＷ画素の画素値の積算値が推定され、推定されたＷ画素の画素値の積算値に基づいて、本撮影時におけるＷ画素に対する露出条件が設定される。

ここで、プレ撮影時にはＷ画素からの読み出しは行われず、可視光の波長域に感度を有する２色以上の色画素からのみ画素値が取得されるため、画素値の取得を高速に行うことができる。また、Ｗ画素の画素値の積算値を推定するための手段は、積算値を算出するための手段と比較して、その構成を簡易なものとすることができる。したがって、Ｗ画素の画素値の積算値を算出する手段を有する撮影装置と比較して、コストを低減することができる。

また、２色以上の色画素からのみ画素値を取得することにより、Ｗ画素の画素値の積算値の推定に必要な画素からのみ画素値を取得することとなるため、効率よくＷ画素の画素値の積算値を推定することができる。

また、本発明の第２の撮影装置およびその制御方法によれば、撮影の指示時において、撮像素子における色画素の画素値が少なくとも取得され、各色の画素値の積算値に基づいて、ホワイトバランス調整のために色画素の画素値に乗算する各色画素用のゲインが算出され、さらに各色画素用のゲインに基づいて、ホワイトバランス調整のためにＷ画素の画素値に乗算するＷ画素用ゲインが算出される。

これにより、Ｗ画素用ゲイン算出のために、Ｗ画素の画素値の積算値を算出するための手段が不要となるため、撮影装置のコストを低減することができる。

また、色画素からのみ画素値を取得することにより、Ｗ画素用ゲインの算出に必要な画素からのみ画素値を取得することとなるため、効率よくＷ画素用ゲインを算出することができる。

本発明の実施形態による撮影装置を適用したデジタルカメラの外観を示す図（正面側） 本発明の実施形態による撮影装置を適用したデジタルカメラの外観を示す図（背面側） 本発明の実施形態による撮影装置を適用したデジタルカメラの内部構成を示す概略ブロック図 撮像素子の画素配列を示す図（その１） ＡＥ処理部の構成を示す概略ブロック図 ＲＧＢ各色の分光特性を示す図 ＡＷＢ処理部におけるゲイン算出に関する部分の回路構成を示す概略ブロック図 本実施形態において行われる処理を示すフローチャート 撮像素子の画素配列を示す図（その２） ＭｇおよびＧの各色の分光特性を示す図

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１および図２は本発明の実施形態による撮影装置を適用したデジタルカメラ１の外観を示す図である。図１および図２に示すように、このデジタルカメラ１の上部には、レリーズボタン２、電源ボタン３およびズームレバー４が備えられている。

レリーズボタン２は、２段階の押下により２種類の動作を指示できる構造となっている。例えば、自動露出調整機能（ＡＥ：Auto Exposure）、自動焦点調節機能（ＡＦ：Auto Focus）を利用した撮影では、デジタルカメラ１は、レリーズボタン２が軽く押下される第１の押下操作（半押しともいう）がなされたときに、露出調整、焦点合わせ等の撮影準備を行う。その状態で、レリーズボタン２が強く押下される第２の押下操作（全押しともいう）がなされると、デジタルカメラ１は露光を開始し、露光により得られた１画面分の画像データを記録メディアに記録する。

デジタルカメラ１の背面には、液晶等のモニタ５、撮影モード等の設定に利用されるモードダイヤル６、および後各種操作ボタン８が備えられている。なお、本実施形態においては、撮影を行う撮影モード、および記録メディアに記録された画像をモニタ５に再生する再生モード等を設定可能とされている。

次いで、デジタルカメラ１の内部構成について説明する。図３は本発明の実施形態による撮影装置を適用したデジタルカメラの内部構成を示す概略ブロック図である。図３に示すように本実施形態による撮影装置を適用したデジタルカメラ１は、撮像系９を有する。

撮像系９は、被写体にピントを合わせるためのフォーカスレンズ１０ａおよびズーム機能を実現するためのズームレンズ１０ｂからなる撮影レンズ１０を有する。各々のレンズは、モータとモータドライバとからなるフォーカスレンズ駆動部１１およびズームレンズ駆動部１２によって光軸方向に移動可能である。フォーカスレンズ駆動部１１は、後述するＡＦ処理部２８からの指示に基づいて、ズームレンズ駆動部１２はズームレバー４の操作に応じたＣＰＵ４０からの指示に基づいて、各々のレンズの移動を制御する。

絞り１４は、複数の絞り羽根からなる。絞り駆動部１５は、ステッピングモータ等小型のモータで、ＡＥ処理部２９から出力される絞り値データに応じて、絞りの開口サイズが目的に適ったサイズになるように絞り羽根の位置を調整する。

シャッタ１６はメカニカルシャッタであり、シャッタ駆動部１７によって駆動される。シャッタ駆動部１７は、レリーズボタンの押下により発生する信号と、ＡＥ処理部２９から出力されるシャッタスピードデータとに応じて、シャッタ１６の開閉の制御を行う。

シャッタ１６の後方には撮像素子１８を有している。本実施形態においては、ＣＭＯＳタイプの撮像素子１８を用いるものとする。撮像素子１８は、多数の受光素子を例えば市松状に２次元的に配列した光電面を有しており、撮影レンズ１０等の光学系を通過した被写体光がこの光電面に結像し、光電変換される。光電面の前方には、各画素に光を集光するためのマイクロレンズアレイと、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色のフィルタおよびＷ（ホワイト）用の透明のフィルタが規則的に配列されたフィルタアレイとが配置されている。図３はフィルタアレイの配列に基づく撮像素子１８の画素配列を示す図である。図４に示すように撮像素子１８は、フィルタアレイにより、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｗの画素が市松状に配置されたものとなっている。具体的には、図４に示す一番上の第一列はＲ，Ｇの画素が交互に並び、第二列はＷ画素が並び、第３列はＧ，Ｂの画素が交互に並び、これが繰り返されて、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｗの画素が市松状に配置されている。

撮像素子１８は、撮像素子制御部１９から供給される読み出し信号に同期して、画素毎に蓄積された電荷を１画素ずつアナログ撮影信号として出力する。なお、各画素において電荷の蓄積を開始してから電荷を読み出すまでの時間、すなわち電子シャッタ制御のためのシャッタスピードは、撮像素子制御部１９から与えられる電子シャッタ駆動信号によって決定される。この露光時間は、後述するＡＥ処理部２９により設定される。また、撮像素子１８は撮像素子制御部１９により、あらかじめ定められた大きさのアナログ撮像信号が得られるようにゲインが調整されている。

撮像素子１８から読み出されたアナログ撮影信号は、アナログフロントエンド（ＡＦＥ）２０に入力される。ＡＦＥ２０は、アナログ信号のノイズを除去する相関２重サンプリング回路（ＣＤＳ）と、アナログ信号のゲインを調節するオートゲインコントローラ（ＡＧＣ）と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）とからなる。このデジタル信号に変換された画像データは、画素毎にＲ，Ｇ，Ｂの濃度値を持つＲＡＷデータである。

タイミングジェネレータ２１は、同期信号を発生させるものであり、このタイミング信号をシャッタ駆動部１７、撮像素子制御部１９、およびＡＦＥ２０に供給することにより、レリーズボタン２の操作、シャッタ１６の開閉、撮像素子１８からの電荷の読み出し、およびＡＦＥ２０の処理の同期をとっている。

また、デジタルカメラ１は撮影時において必要なときに発光されるフラッシュ２４を有する。フラッシュ２４は、発光制御部２３によりその発光が制御される。

また、デジタルカメラ１は、ＡＦＥ２０が出力した画像データをデータバス４１を介して他の処理部に転送する画像入力コントローラ２５、および画像入力コントローラ２５から転送された画像データを一時記憶するフレームメモリ２６を備える。

フレームメモリ２６は、画像データに対して後述の各種処理を行う際に使用する作業用メモリであり、例えば、一定周期のバスクロック信号に同期してデータ転送を行うＳＤＲＡＭ(Synchronous Dynamic Random Access Memory)が使用される。

表示制御部２７は、フレームメモリ２６に格納された画像データをスルー画像としてモニタ５に表示させたり、再生モード時に記録メディア３４に保存されている画像をモニタ５に表示させたりするためのものである。なお、スルー画像は、撮影モードが選択されている間、タイミングジェネレータ２１が発生する同期信号に同期して、所定時間間隔で撮像系９により撮影される。ここで、スルー画像は画角を決定するために用いられるため、高画質なものである必要はない。このため、ＣＰＵ４０は、撮像素子１８におけるＷ画素以外のＲ，Ｇ，Ｂの各色の画素のみから電荷を読み出すことによりスルー画像を取得する。

ＡＦ処理部２８およびＡＥ処理部２９は、プレ画像に基づいて撮影条件を決定する。このプレ画像とは、レリーズボタンが半押しされることによって発生する半押し信号を検出したＣＰＵ４０が撮像素子１８にプレ撮影を実行させた結果、フレームメモリ２６に格納された画像データにより表される画像である。なお、プレ画像は撮影条件を決定するために使用されるため、撮像素子１８のすべての画素から電荷を読み出す必要はない。このため、ＣＰＵ４０は、プレ撮影時には、撮像素子１８のＷ画素以外のＲ，Ｇ，Ｂの各色の画素のみから電荷を読み出してプレ画像を取得する。

ＡＦ処理部２８は、プレ画像に基づいてフォーカスレンズ１０ａの合焦位置を検出する。合焦位置の検出方式としては、例えば、所望とする被写体にピントが合った状態では画像のコントラストが高くなるという特徴を利用して合焦位置を検出するＴＴＬ方式を用いる。

ＡＥ処理部２９は、プレ画像に基づいて絞り値およびシャッタスピードを露出値として設定して出力する（ＡＥ処理）。具体的には、測光方式が分割測光の場合、プレ画像を例えば８×８の６４の測光領域に分割し、各領域のＲＧＢ各色の画素の画素値の積算値を算出する。なお、測光方式が中央重点測光またはスポット測光の場合には、中央部分の領域または定められた領域のＲＧＢ各色の画素の画素値の積算値を算出する。さらに、ＡＥ処理部は、分割測光の場合は全領域の積算値の平均値を算出する。そして、ＲＧＢ各色の画素の画素値の積算値からＷ画素の画素値の積算値を推定し、ＲＧＢ各色の画素およびＷ画素とで、それぞれ飽和しない露光量となるように、あらかじめ定められて後述する内部メモリ３５に記憶されたプログラム線図に基づいて、シャッタスピードおよび絞り値を設定する。なお、ここでは、絞り値は色画素とＷ画素とで異なるものとできないため、ＡＥ処理部２９は、電子シャッタ制御のためのシャッタスピードを、色画素とＷ画素とで異なるものとするようにＡＥ処理を行う。

図５は本実施形態におけるＡＥ処理部２９の構成を示す概略ブロック図である。図５に示すようにＡＥ処理部２９は、ＲＧＢ各色の画素値を積算するＲ積算回路５０、Ｇ積算回路５１、Ｂ積算回路５２、Ｗ推定回路５３および設定回路５４を備える。

Ｒ積算回路５０、Ｇ積算回路５１およびＢ積算回路５２は、各領域のＲＧＢ各色の画素値の積算値ΣＲ、ΣＧ、ΣＢをそれぞれ算出する。Ｗ推定回路５３は、ＲＧＢ各色の画素値の積算値に基づいて、Ｗ画素の画素値の積算値を推定する。具体的には、下記の式（１）に示すようにＷ画素の画素値の積算値ΣＷを推定する。

ΣＷ＝ｆ１ｒ（ΣＲ）＋ｆ１ｇ（ΣＧ）＋ｆ１ｂ（ΣＢ） （１）
なお、ｆ１ｒ、ｆ１ｇ、ｆ１ｂは積算値ΣＲ、ΣＧ、ΣＢを重みづけるための関数である。

ここで、ＲＧＢの３色により可視光の波長域に存在する色を再現することが可能である。また、図６に示すようにＲＧＢの各色の波長域を合わせた波長域の分光特性は可視光の全波長域に亘るため、ＲＧＢの各色の光を重みづけて混合することにより白色光を生成することが可能である。このようにＲＧＢ３色とＷとは相関が高いため、本実施形態においては、ＲＧＢ３色の画素の画素値の積算値を関数により重み付け加算して、Ｗ画素の画素値の積算値を推定するようにしたものである。

なお、Ｗ画素の画素値の積算値の推定は下記の式（２）に示すように、ＲＧＢ各色の積算値をあらかじめ定めた係数α１、β１、γ１により重み付け加算することにより算出してもよい。なお、ε１は定数項である。

ΣＷ＝α１・ΣＲ＋β１・ΣＧ＋γ１・ΣＢ＋ε１ （２）
また、ＲＧＢ各色の各種積算値と、式（１）または（２）に基づいて算出したＷ画素の画素値の積算値とを対応づけたテーブルを用意しておき、テーブルを参照してＷ画素の画素値の積算値を推定するようにしてもよい。

設定回路５４は、ＲＧＢ各色の画素値の積算値に基づいて、絞り値およびＲＧＢ各色の画素に対するシャッタスピードを設定する。また、推定されたＷ画素の画素値の積算値に基づいて、Ｗ画素のシャッタスピードを設定する。なお、Ｗ画素のシャッタスピードをＷ画素の画素値が飽和しないように設定し、Ｗ画素のシャッタスピードにＷ画素の画素値の積算値とＧ画素の画素値の積算値との比を乗算することにより、ＲＧＢ各色画素のシャッタスピードを設定するようにしてもよい。

ＡＷＢ処理部３０は、本撮影により取得された本画像について、ＲＧＢＷの各画素値のゲインを調整することにより、本画像のホワイトバランスを自動調整する（ＡＷＢ処理）。図７はＡＷＢ処理部３０におけるゲイン算出に関する部分の回路構成を示す概略ブロック図である。図７に示すように、ＡＷＢ処理部３０は、Ｒ積算回路６０、Ｇ積算回路６１、Ｂ積算回路６２、ＲＧＢゲイン算出回路６３およびＷゲイン算出回路６４を備える。

Ｒ積算回路６０、Ｇ積算回路６１、Ｂ積算回路６２は、本画像におけるＲＧＢ各色の画素値の積算値ΣＲ、ΣＧ、ΣＢをそれぞれ算出する。ＲＧＢゲイン算出回路６３は、下記の式（３）に示すように、ＲＧＢ各色の画素値の全画素についての画素値の平均値Ｒｍ，Ｇｍ，Ｂｍを算出する。

Ｒｍ＝（ΣＲ）／Ｍ
Ｇｍ＝（ΣＧ）／Ｍ （３）
Ｂｍ＝（ΣＢ）／Ｍ
そして、下記の式（４）に示すように、平均値Ｒｍ，Ｇｍ，ＢｍをＧ画素の画素値の平均値Ｇｍにより除算することにより、ＲＧＢ各色の画素値に対するゲインＲｇ，Ｇｇ，Ｂｇを算出する。

Ｒｇ＝Ｇｍ／Ｒｍ
Ｇｇ＝Ｇｍ／Ｇｍ （４）
Ｂｇ＝Ｇｍ／Ｂｍ
Ｗゲイン算出回路６４は、ゲインＲｇ，Ｇｇ，Ｂｇに基づいて、Ｗ画素の画素値に対するゲインＷｇを算出する。具体的には、下記の式（５）に示すように、ゲインＷｇを算出する。

Ｗｇ＝ｆ２ｒ・Ｒｇ＋ｆ２ｇ・Ｇｇ＋ｆ２ｂ・Ｂｇ （５）
なお、ｆ２ｒ、ｆ２ｇ、ｆ２ｂは積算値ΣＲ、ΣＧおよびΣＢを重みづけるための関数である。また、Ｗ画素の画素値の積算値の推定は下記の式（５）に示すように、ゲインＲｇ，Ｇｇ，Ｂｇをあらかじめ定めた係数α２、β２、γ２により重み付け加算することにより算出してもよい。なお、ε２は定数項である。

Ｗｇ＝α１・Ｒｇ＋β２・Ｇｇ＋γ２・Ｂｇ＋ε２ （６）
また、ＲＧＢ各色の各種ゲインと、式（５）または（６）に基づいて算出したＷ画素のゲインＷｇとを対応づけたテーブルを用意しておき、テーブルを参照してＷ画素のゲインＷｇを算出するようにしてもよい。

そしてＡＷＢ処理部３０は、算出したゲインＲｇ，Ｇｇ，ＢｇおよびゲインＷｇを、本画像のＲＧＢＷの各画素値に乗算することにより、本画像のホワイトバランスを調整する。

画像処理部３１は、ホワイトバランスが調整された本画像の画像データに対して、明るさ補正、階調補正、シャープネス補正、および色補正等の画質補正処理、並びにＲＡＷデータを輝度信号であるＹデータと、青色色差信号であるＣｂデータおよび赤色色差信号であるＣｒデータとからなるＹＣデータに変換するＹＣ処理を行う。この本画像とは、レリーズボタンが全押しされることによって実行される本撮影により撮像素子１８から取り込まれ、ＡＦＥ２０、画像入力コントローラ２５経由でフレームメモリ２６に格納された画像データにより表される画像である。

圧縮／伸長処理部３２は、画像処理部３１によって処理が行われた本画像の画像データに対して、例えば、ＪＰＥＧ等の圧縮形式で圧縮処理を行い、画像ファイルを生成する。この画像ファイルには、Ｅｘｉｆフォーマット等に基づいて、撮影日時等の付帯情報が格納されたタグが付加される。

メディア制御部３３は、不図示のメディアスロットルに着脱自在にセットされた記録メディア３４にアクセスして、画像ファイルの書き込みと読み込みの制御を行う。

内部メモリ３５は、デジタルカメラ１において設定される各種定数、ルックアップテーブル、およびＣＰＵ４０が実行するプログラム等を記憶する。

ＣＰＵ４０は、レリーズボタン２、操作ボタン８およびＡＥ処理部２９等の各種処理部からの信号に応じてデジタルカメラ１の本体各部を制御する。

データバス４１は、各種処理部、フレームメモリ２６およびＣＰＵ４０等に接続されており、画像データおよび各種指示等のやり取りを行う。

次いで、本実施形態において行われる処理について説明する。図８は本実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。プレ撮影が行われることによりＣＰＵ４０が処理を開始し、プレ画像について測光方式に応じたＲＧＢ各色画素の画素値の積算値を算出する（ステップＳＴ１）。そして、ＲＧＢ各色の画素値の積算値に基づいて、Ｗ画素の画素値の積算値を推定する（ステップＳＴ２）。さらに、ＲＧＢＷの各画素値の積算値および推定したＷ画素の画素値の積算値に基づいて、絞り値およびシャッタスピードを露出値として設定する（ステップＳＴ３）。なお、ＡＥ処理とともにＡＦ処理も行われる。

次いでＣＰＵ４０は、レリーズボタン２が押下されることにより、本撮影の指示がなされたか否かの監視を開始し（ステップＳＴ４）、ステップＳＴ４が肯定されると、本撮影を行う（ステップＳＴ５）。そして、ＡＷＢ処理部３０が、本撮影により取得された本画像のＲＧＢ各色画素の画素値の積算値を算出し（ステップＳＴ６）、積算値に基づいてＲＧＢ各色のゲインＲｇ，Ｇｇ，Ｂｇを算出する（ステップＳＴ７）。さらに、ＡＷＢ処理部３０は、ゲインＲｇ，Ｇｇ，Ｂｇに基づいてＷ画素のゲインＷｇを算出し（ステップＳＴ８）。算出したゲインＲｇ，Ｇｇ，ＢｇおよびゲインＷｇを各画素の画素値に乗算してホワイトバランス調整処理を行う（ステップＳＴ９）。

次いで、画像処理部３１が本画像に対して画像処理を施し（ステップＳＴ１０）、圧縮／伸長処理部３２が、画像処理が施された本画像の画像データから画像ファイルを生成し（ステップＳＴ１１）、メディア制御部３３が画像ファイルを記録メディア３４に記録し（ステップＳＴ１２）、処理を終了する。

このように、本実施形態によれば、ＲＧＢ各色の画素値の積算値からＷ画素の画素値の積算値を推定するようにしたものである。

ここで、ＲＧＢＷの各画素値の積算値からＷ画素の画素値の積算値を推定するための演算は、関数、重み係数またはテーブルを用いて行われるため、Ｗ画素の画素値の積算値を算出するための演算よりも簡易なものとなる。したがって、積算値を算出するための回路と比較して、Ｗ推定回路５３の構成を簡易なものとすることができる。これにより、Ｗ画素の画素値の積算値を算出する回路を備えたデジタルカメラと比較して、本実施形態によるデジタルカメラのコストを低減することができる。

また、撮影前およびプレ撮影時にはＷ画素からの電荷の読み出しを行わず、ＲＧＢ各色の画素からのみ電荷の読み出しを行うようにしたため、画像の取得を高速に行うことができる。とくにスルー画像は所定時間間隔で連続して取得されるため、スルー画像のフレームレートを高速にすることができる。

また、ホワイトバランス調整時には、ＲＧＢ各色のゲインＲｇ，Ｇｇ，ＢｇからＷ画素の画素値のゲインＷｇを算出しているため、Ｗ画素用のゲイン算出のために、Ｗ画素の画素値の積算値を算出するための手段が不要となり、その結果、デジタルカメラのコストを低減することができる。

なお、上記実施形態においては、図４に示すようにＲＧＢおよびＷ画素を市松状に配置した撮像素子１８を用いているが、図９に示すように補色系のＣｙ（シアン）、Ｍｇ（マゼンタ）、Ｙｅ（イエロー）、Ｇの各色画素およびＷ画素を市松状に配置した撮像素子を用いるようにしてもよい。この場合、図１０に示すように、ＭｇおよびＧの波長域を合わせた波長域が可視光の全波長域に亘るものとなるため、ＲＧＢの各色の光を重みづけて混合することにより白色光を生成することが可能である。したがって、この場合、Ｍｇ画素およびＧ画素の画素値の積算値ΣＭｇ、ΣＧに基づいて、下記の式（８）に示すように、Ｗ画素の画素値の積算値を推定すればよい。

ΣＷ＝ｆ３ｍｇ（ΣＭｇ）＋ｆ３ｇ（ΣＧ） （８）
なお、ｆ３ｍｇ、ｆ３ｇは積算値ΣＭｇ、ΣＧを重みづけるための関数である。

また、図９に示す撮像素子において、Ｇ画素に代えてＲ画素を用いてもよい。この場合、Ｃｙ画素およびＲ画素の画素値の積算値に基づいて、Ｗ画素の画素値の積算値を推定すればよい。また、Ｇ画素に代えてＢ画素を用いてもよく、この場合、Ｙｅ画素およびＢ画素の画素値の積算値に基づいて、Ｗ画素の画素値の積算値を推定すればよい。

また、上記実施形態においては、ＡＷＢ処理部３０のＲ積算回路６０、Ｇ積算回路６１、Ｂ積算回路６２によりＲＧＢ各色の画素値の積算値を算出しているが、プレ画像を用いて算出したＲＧＢ各色の画素値の積算値を用いるようにしてもよい。これにより、ＡＷＢ処理部３０においてＲ積算回路６０、Ｇ積算回路６１、Ｂ積算回路６２が不要となるため、ＡＷＢ処理部３０の回路構成をより簡易なものとすることができ、その結果、デジタルカメラのコストをより低減することができる。

以上、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ１について説明したが、コンピュータを、上記のＡＥ処理部２９およびＡＷＢ処理部３０に対応する手段として機能させ、図８に示すような処理を行わせるプログラムも本発明の実施形態の１つである。また、そのようなプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体も本発明の実施形態の１つである。

１ デジタルカメラ
５ モニタ
９ 撮像系
１０ 撮影レンズ
１１ フォーカスレンズ駆動部
２３ 発光制御部
２４ フラッシュ
２８ ＡＦ処理部
２９ ＡＥ処理部
３０ ＡＷＢ処理部
４０ ＣＰＵ

Claims (12)

1. Ｗ画素およびカラー化が可能な３色以上の色画素の配列により構成される撮像素子の少なくとも一部の領域における前記色画素のうち、可視光の全波長域に亘って感度を有する２色以上の色画素からの画素値を取得するよう前記撮像素子を制御する撮像制御手段と、
   前記撮像素子の前記少なくとも一部の領域における、前記２色以上の色画素からの画素値の積算値に基づいて、前記少なくとも一部の領域における前記Ｗ画素の画素値の積算値を推定する積算値推定手段とを備えたことを特徴とする出力推定装置。
2. 前記撮像制御手段は、前記２色以上の色画素からのみ前記画素値を取得するよう、前記撮像素子を制御する手段であることを特徴とする請求項１記載の出力推定装置。
3. Ｗ画素およびカラー化が可能な３色以上の色画素の配列により構成される撮像素子と、
   前記撮像素子に対する撮影の指示を行う指示手段と、
   前記指示手段によるプレ撮影の指示時において、前記撮像素子の少なくとも一部の領域における前記色画素のうち、可視光の全波長域に亘って感度を有する２色以上の色画素からの画素値を取得するよう前記撮像素子を制御する撮像制御手段と、
   前記撮像素子の前記少なくとも一部の領域における、前記２色以上の色画素からの画素値の積算値に基づいて、前記少なくとも一部の領域における前記Ｗ画素の画素値の積算値を推定する出力推定手段と、
   前記推定された前記Ｗ画素の画素値の積算値に基づいて、本撮影時における前記Ｗ画素に対する露出値を設定する露出設定手段とを備えたことを特徴とする撮影装置。
4. 前記撮像制御手段は、前記２色以上の色画素からのみ前記画素値を取得するよう、前記撮像素子を制御する手段であることを特徴とする請求項３記載の撮影装置。
5. Ｗ画素およびカラー化が可能な３色以上の色画素の配列により構成される撮像素子と、
   前記撮像素子に対する撮影の指示を行う指示手段と、
   前記指示手段による撮影の指示時において、前記撮像素子における前記各色画素の画素値を取得するよう前記撮像素子を制御する撮像制御手段と、
   前記撮像素子における、前記色画素からの画素値の積算値に基づいて、ホワイトバランス調整のために前記色画素の画素値に乗算する各色画素用のゲインを算出する第１のゲイン算出手段と、
   前記各色画素用のゲインに基づいて、前記ホワイトバランス調整のために前記Ｗ画素の画素値に乗算するＷ画素用ゲインを算出する第２のゲイン算出手段とを備えたことを特徴とする撮影装置。
6. 前記撮像制御手段は、前記色画素からのみ前記画素値を取得するよう、前記撮像素子を制御する手段であることを特徴とする請求項５記載の撮影装置。
7. Ｗ画素およびカラー化が可能な３色以上の色画素の配列により構成される撮像素子の少なくとも一部の領域における前記色画素のうち、可視光の全波長域に亘って感度を有する２色以上の色画素からの画素値を取得し、
   前記撮像素子の前記少なくとも一部の領域における、前記２色以上の色画素からの画素値の積算値に基づいて、前記少なくとも一部の領域における前記Ｗ画素の画素値の積算値を推定することを特徴とする出力推定方法。
8. Ｗ画素およびカラー化が可能な３色以上の色画素の配列により構成される撮像素子と、
   前記撮像素子に対する撮影の指示を行う指示手段とを備えた撮影装置の制御方法であって、
   前記指示手段によるプレ撮影の指示時において、前記撮像素子の少なくとも一部の領域における前記色画素のうち、可視光の全波長域に亘って感度を有する２色以上の色画素からの画素値を取得し、
   前記撮像素子の前記少なくとも一部の領域における、前記２色以上の色画素からの画素値の積算値に基づいて、前記少なくとも一部の領域における前記Ｗ画素の画素値の積算値を推定し、
   前記推定された前記Ｗ画素の画素値の積算値に基づいて、本撮影時における前記Ｗ画素に対する露出値を設定することを特徴とする撮影装置の制御方法。
9. Ｗ画素およびカラー化が可能な３色以上の色画素の配列により構成される撮像素子と、
   前記撮像素子に対する撮影の指示を行う指示手段とを備えた撮影装置の制御方法であって、
   前記指示手段による撮影の指示時において、前記撮像素子における前記各色画素の画素値を取得し、
   前記撮像素子における、前記色画素からの画素値の積算値に基づいて、ホワイトバランス調整のために前記色画素の画素値に乗算する各色画素用のゲインを算出し、
   前記各色画素用のゲインに基づいて、前記ホワイトバランス調整のために前記Ｗ画素の画素値に乗算するＷ画素用ゲインを算出することを特徴とする撮影装置の制御方法。
10. Ｗ画素およびカラー化が可能な３色以上の色画素の配列により構成される撮像素子の少なくとも一部の領域における前記色画素のうち、可視光の全波長域に亘って感度を有する２色以上の色画素からの画素値を取得する手順と、
    前記撮像素子の前記少なくとも一部の領域における、前記２色以上の色画素からの画素値の積算値に基づいて、前記少なくとも一部の領域における前記Ｗ画素の画素値の積算値を推定する手順とをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
11. Ｗ画素およびカラー化が可能な３色以上の色画素の配列により構成される撮像素子と、
    前記撮像素子に対する撮影の指示を行う指示手段とを備えた撮影装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
    前記指示手段によるプレ撮影の指示時において、前記撮像素子の少なくとも一部の領域における前記色画素のうち、可視光の全波長域に亘って感度を有する２色以上の色画素からの画素値を取得する手順と、
    前記撮像素子の前記少なくとも一部の領域における、前記２色以上の色画素からの画素値の積算値に基づいて、前記少なくとも一部の領域における前記Ｗ画素の画素値の積算値を推定する手順と、
    前記推定された前記Ｗ画素の画素値の積算値に基づいて、本撮影時における前記Ｗ画素に対する露出値を設定する手順とをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
12. Ｗ画素およびカラー化が可能な３色以上の色画素の配列により構成される撮像素子と、
    前記撮像素子に対する撮影の指示を行う指示手段とを備えた撮影装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
    前記指示手段による撮影の指示時において、前記撮像素子における前記各色画素の画素値を取得する手順と、
    前記撮像素子における、前記色画素からの画素値の積算値に基づいて、ホワイトバランス調整のために前記色画素の画素値に乗算する各色画素用のゲインを算出する手順と、
    前記各色画素用のゲインに基づいて、前記ホワイトバランス調整のために前記Ｗ画素の画素値に乗算するＷ画素用ゲインを算出する手順とをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

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