JP2018101934A - 照明用ｌｅｄを内蔵した交換レンズで撮影した画像のカラーバランス調整 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤはその特性上から、順電流の大きさに比例して輝度アップし、輝度の変化に伴いカラーバランスが変化する。そのためＬＥＤ照明による被写体色度への影響を判断し、その影響を調整することが求められる。【解決手段】撮影レンズは、ＬＥＤ照明部と、ＬＥＤ輝度設定手段と、記憶手段と、ＬＥＤ輝度制御手段とを有し、画像処理部装置は、輝度検出手段と、撮像手段と、ホワイトバランス（ＷＢ）調整手段とを有しており、通信手段により、ＬＥＤ照明部が点灯したことを確認すると、通信手段により、撮影レンズの記憶手段からＬＥＤの輝度設定情報に応じた色度情報を受信し、撮像手段からの出力を、ＬＥＤ照明部の点灯輝度に基づくカラーバランス情報を使って、ホワイトバランス（ＷＢ）調整する。【選択図】図１

Description

本発明は、カメラで撮像した画像のカラーバランス調整に関するものである。

近年、ＬＥＤの進歩はめざましく、自動車のヘッドライトから屋内の照明、スマートホンの液晶の表示照明に及ぶ。これは、白色ＬＥＤの進化であり、従来からの高信頼性、長寿命に加えて高輝度化により実現されたものといえる。スマートホンの液晶のバックライトは、1ｍｍ以下の厚さであるが求める輝度が得られる。カメラ用の照明アクセサリーも、従来のストロボ（閃光発光装置）のＬＥＤ照明部をＬＥＤに置き換えたものが製品化されている。

デジタルカメラは、背面に搭載した液晶表示部に撮影した内容を表示することで、今撮影した内容を確認できる。さらに、ライブビューモード撮影といった撮影方法では、カメラ背面にある画像表示部を電子式ファインダーとして使うことで、撮影前の構図確認から撮影結果確認までを、画像表示部に注目した状態で（視線を変える必要なく）行うことが可能となっている。

これらは、液晶の高解像度化のため、従来のＬＥＤでは輝度不足で見辛かった点を 高輝度ＬＥＤへの置き換えで改善し、実現したともいえる。カメラのストロボは撮影の際に一瞬光るだけだが、ＬＥＤを照明に使い点灯を連続的に行えば、撮影前の構図確認の時点で、照明効果を確認することができる。これは、照明輝度を必要に応じて調整ししてから撮影するといった、ストロボ撮影ではできなかったことが可能となる。しかし、ＬＥＤは、その輝度や使用環境温度により、発光色の色度変動を伴うため、ＬＥＤによる照明効果が大きいほど、撮像画像への影響も大きくなってしまう。

マニュアルホワイトバランス機能を使って、ＬＥＤの照明効果を確認しながら、ホワイトバランス調整をすることもできるが、ＬＥＤ輝度調整の度にホワイトバランス調整操作を行うことは、そのたびに画面背面液晶をホワイトバランス調整設定表示に切り替えることになるで、スムーズな撮影の妨げとなってしまう。

特許文献１ではカメラの液晶モニタをマクロ撮影時の照明に使用する。背面モニタがバリアングル動作する液晶モニタを搭載したカメラで、マクロ撮影時にはバリアングル動作の特徴を利用して、被写体方向へ背面液晶を向け、その際はＬＣＤ表示内容をＷＢ調整により白色にコントロールすることで撮影の照明として使う方法が提案されている。

特許文献２では照明光源としてキセノン管、ＬＥＤの２つのフラッシュ光源を搭載したカメラで、「光源の組み合わせ」、「発光量調整」を予め設定し撮影する際に、色温度差の調整量も設定内容に合わせて変更し、光源の違いや光量の変化による色温度変動の影響を調整した撮影を行う方法が提案されている。

特開２０００−７５３６３号公報 特開２００６−１５４４５８号公報

ＬＥＤはその特性上、順方向電流に輝度は比例するものの、輝度の変化に伴い、色度（カラーバランス）も変化する特徴がある。ＬＥＤを照明に使う場合、一般的には白色ＬＥＤを使うが、カラーバランスの変化は白色ＬＥＤの発光色が基準とする色度から、ＲＧＢの各色成分で構成される色度図上でいずれかの方向に移動することを意味する。ＬＥＤ照明の効果を充分活かしつつカメラを快適に使うためには、ＬＥＤ照明の点灯により被写体の明るさがアップしても被写体の色合いに影響を及ぼさない対策が必要となる。

また、ＬＥＤ照明輝度を切り替える機能があって、撮影者の操作やカメラの判断でＬＥＤ輝度が切り替えられたときには、ＬＥＤ輝度の変化に伴う被写体の色合いの変動を最少に抑えることが求められる。これらに対応するには、ＬＥＤ照明による被写体色度への影響を判断し、その影響を調整することが求められる。パソコンを使い専用のアプリケーションでも可能だが、それでは撮影時にリアルタイムで確認ができない。

撮影者がＬＥＤ輝度を操作したときに生ずるカラーバランスの変化を、カメラがリアルタイムで自動に調整（ホワイトバランス調整）してくれれば、撮影者はホワイトバランス調整のための操作不要となり、画像表示部などの表示内容を注視したままで撮影ができる。これは、撮影前の構図検討から撮影結果確認までの一連の撮影操作をスムーズに行い、さらにシャッターチャンスを逃さない撮影を可能するものである。

本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、ＬＥＤ点灯による照明で生じる、被写体の色合いの変動を抑え、照明効果の変化によらず、同じ色合いの画像を表示するデジタルカメラを提供することにある。

本発明は、
撮影レンズ（５）を装着可能な画像処理部装置（１４１）であって、
互いの状態や制御データ、画像処理データを通信する通信手段（１４０）を有し
撮影レンズ（５）は、
複数のＬＥＤからなる連続点灯可能なＬＥＤ照明部（５６）と
複数のＬＥＤの明るさを切り替えるＬＥＤ輝度設定手段（５５）と
ＬＥＤの輝度設定情報に応じた色度情報を記憶する記憶手段（５１）と
ＬＥＤ照明部（５６）の消灯、点灯および点灯時の輝度を制御するＬＥＤ輝度制御手段（５１）と
を有し、
画像処理部装置（１４１）は、
被写体領域の明るさを検出する輝度検出手段（８）と
撮影レンズ（５）に備えたレンズ（５２）を透過した光束を受けて電気信号に変換する撮像手段（１３）と、
ＬＥＤ照明部（５６）の発光色度による影響で生じる被写体のカラーバランス変動を補正するホワイトバランス（ＷＢ）調整手段（１４２）と
を有しており、
通信手段（１４０）により、ＬＥＤ照明部（５６）が点灯したことを確認すると、
通信手段（１４０）により、
撮影レンズの記憶手段（５１）からＬＥＤの輝度設定情報に応じた色度情報を受信し、
撮像手段（１３）からの出力を、ＬＥＤ照明部（５６）の点灯輝度に基づくカラーバランス情報を使って、ホワイトバランス（ＷＢ）調整する。
また、
カメラ（１）に装着された撮影レンズ（５）は、
複数ＬＥＤからなる連続点灯可能なＬＥＤ照明部（５６）があって、
複数のＬＥＤの明るさを切り替えるＬＥＤ輝度設定手段（５５）と
複数のＬＥＤの消灯、点灯および点灯時の輝度を制御するＬＥＤ輝度制御手段（５１）と
ＬＥＤの輝度に応じた色度情報を記憶する記憶手段（５１）と
被写体領域の明るさを検出する輝度検出手段（８）と
カメラ（１）と撮影レンズ（５）との間で、相互にデータ通信を行う通信手段（１４０）とをもち、
カメラ（１）は、
撮影レンズ（５）のレンズ（５２）透過した光束を受けて電気信号に変換する撮像手段（１３）と
撮像手段（１３）の出力を画像処理する画像処理手段（１４１）と
ＬＥＤ照明部（５６）の発光色度による影響で生じる被写体のカラーバランス変動を補正するホワイトバランス（ＷＢ）調整手段（１４２）と
を備えており、
撮像手段（１３）の出力を画像処理する際には、
記憶手段（５１）より、ＬＥＤの設定輝度に応じた色度情報を、データ通信通信手段（５１）により受信し、
輝度検出手段（８）により測定したＬＥＤ照明部（５６）点灯状態の被写体領域の明るさと、
ＬＥＤ照明部５６）点灯直前の被写体領域の明るさとから、ＬＥＤ照明部（５６）点灯による、被写体領域の輝度上昇分を求め、ＬＥＤ照明部の影響により変動したホワイトバランス（ＷＢ）の調整を、ＬＥＤ照明部（５６）の点灯輝度で決まるカラーバランス情報に、前記被写体領域の輝度上昇分の重みづけをして行う
ことを特徴としている。

本発明によれば、レンズ内蔵ＬＥＤを照明に利用して撮影をするとき、ＬＥＤ照明条件によるカラーバランス変動の影響をなくし、精度よくホワイトバランス調整された画像を見ることができる。ＬＥＤ点灯および点灯後のＬＥＤ輝度切り替の際も、ＬＥＤ照明によるカラーバランス変動を最適内容に調整するので、撮影者はＬＥＤ照明条件の変化に伴うカラーバランス調整（ホワイトバランス調整）の設定操作が不要となる。

上述のことから、撮影前の構図検討から撮影結果確認までの一連の撮影操作をスムーズに行い、さらにシャッターチャンスを逃さない撮影を可能する効果がある。

本発明の第１の実施の形態に係るカメラシステムの概略構成を示す図である。 図１に示すレンズの外観を示すイメージ図である。 図１に示すレンズに搭載のＬＥＤの駆動回路構成を示す図である。 CIE（国際照明委員会）が定めた表色系の１つであるＹｘｙ表色系で示す色度図である。 図４（Ａ）を拡大し、ＬＥＤの駆動電流による色度変動特性を示す図である。 撮影レンズのＬＥＤのカラーバランスデータを測定し記憶する際の構成を示す図である。 ホワイトバランス調整方法を示す図である。 ホワイトバランス調整方法を示す図である。 ＬＥＤ情報通信内容を示すフロー図である。 カメラの撮影動作時の動作内容を示すフロー図である。

以下、本発明の実施形態に係わる、一眼レフデジタルカメラに照明用ＬＥＤを組み込んだ撮影レンズを装着した際の動作について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１において、撮影レンズ５にはレンズＣＰＵ５１が備えられており、カメラマイコンＰＲＳ１４０との通信で一連のレンズ動作を行う。レンズＣＰＵ５１およびカメラマイコンＰＲＳ１４０は、例えば、内部にＣＰＵ（中央演算処理部）、ＲＡＭ、ＲＯＭ、不揮発性メモリ、入出力ポート等が配置されたワンチップのコンピュータである。

撮影レンズ５には、ＬＥＤ照明部５６が組み込まれており、レンズＣＰＵ５１により制御される。レンズＣＰＵ５１は、操作ＳＷ５５の操作の状態検知およびカメラマイコンＰＲＳ１４０からの通信内容応じて、ＬＥＤで構成されるＬＥＤ照明部５６を点灯、消灯、輝度調整を行う。ＬＥＤ照明部５６の制御状態もカメラマイコンＰＲＳ１４０に通信で伝えることができる。

カメラは、撮像部１３により撮影レンズ５を介して撮影した画像の処理を画像処理部１４１で行う。画像処理部１４１で行う一連の画像処理の過程で、ＬＥＤ照明部５６により照明された画像であるときには、ホワイトバランス調整部ＷＢ＿ＭＡＩＮ１４３での通常ホワイトバランス調整の前に、ホワイトバランス調整部ＷＢ＿ＬＥＤ１４２にて、ＬＥＤ照明による影響を抑える画像処理を行う。画像処理された画像データは、外部記憶装置９への記憶あるいは画像表示部６へ表示される。

［実施の第１の形態］
以下、本発明の実施の第１の形態では、概略以下を行っている。
・撮影レンズにはレンズ先頭部に複数のＬＥＤが組み込まれている
・ＬＥＤ点灯により変動する色度情報の調整量は、事前にレンズに記憶されている
・色度情報の調整量はＬＥＤ点灯の設定輝度毎に独立に用意している
・撮影の際にはＬＥＤ点灯前後の被写体の明るさの変化を確認する
・被写体の明るさの変化（ＬＥＤ点灯による効果）に応じて、カラーバランス調整値を最適化する

続いて本発明の実施の第１の形態を詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態に係るカメラシステムの概略構成を示す図である。カメラ本体１と着脱可能な撮影レンズ５からなり、撮影レンズ５が装着されている状態で、両者は不図示のマウント接点を介して、信号の伝達がなされ、カメラ本体１から撮影レンズ５へ電源が供給される。

撮影レンズ５は、レンズＣＰＵ５１とレンズ５２、絞り５３、レンズ駆動部５４、ＬＥＤ照明部５６で構成されている。レンズＣＰＵ５１は、カメラ本体１のカメラマイコンＰＲＳ１４０との通信内容に従って、レンズ駆動部５４によるレンズ５２の焦点状態、絞り５３の制御を行うとともに、操作スイッチＳＷ５５の状態検出、ＬＥＤ照明部５６の制御を行う。

ＬＥＤ照明部５６は、照明用白色ＬＥＤ１〜ＬＥＤ３とＬＥＤ駆動回路で構成されている。ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３の３つのＬＥＤは白色ＬＥＤであって、ＬＥＤ駆動回路により定電流駆動される（図３にて詳細説明する）。ＬＥＤ駆動回路は、レンズＣＰＵ５１にて制御され、操作スイッチＳＷ５５の状態に応じて、消灯、点灯および、点灯時には選択された電流で駆動される。

レンズＣＰＵ５１は、ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３を点灯した際の色度情報を記憶するＬＥＤ色度情報記憶部を持つ。ＬＥＤ色度情報記憶部は、不揮発性メモリである。ＬＥＤ色度情報は、レンズＣＰＵ５１からカメラマイコンＰＲＳ１４０に送信され、ＬＥＤ照明による撮影の際に、撮影画像の色度調整に使われる。

レンズＣＰＵ５１は、カメラ本体１のカメラマイコンＰＲＳ１４０と通信内容に基づいて、レンズ駆動部５４を使いレンズ５２を移動させて焦点調整を行い、絞り５３を動作させてレンズ透過光量を調整する。操作スイッチＳＷ５５の状態は、レンズＣＰＵ５１からの通信で、カメラ本体１のカメラも把握できるようになっている。

カメラ本体１は、制御手段として機能し全体の制御を行うカメラマイコンＰＲＳ１４０と、ＣＣＤまたはＣＭＯＳエリアセンサ等からなる撮像部１３と、撮像部１３から入力された画像信号を処理する画像処理部１４１、複数の画像データを保存する不揮発性メモリからなる外部記憶装置９を具備している。

カメラマイコンＰＲＳ１４０は、例えば、内部にＣＰＵ（中央演算処理部）、ＲＡＭ、ＲＯＭ、不揮発性メモリ、入出力ポート等が配置されたワンチップのコンピュータ（以下、マイコンと略記する）である。カメラマイコンＰＲＳ１４０は、ＲＯＭに格納されたシーケンスプログラムに基づいて、一連の動作を行う。また、カメラマイコンＰＲＳ１４０に内蔵されている不揮発性メモリには、一連のパラメータが格納されている。

例えば、露出制御や焦点調節に関する調整値等を含む一連のカメラの制御パラメータや、撮像素子の調整値、画像表示部６に撮影画像を表示する際の制御値のデータなどのパラメータが格納されている。さらに画像処理の制御、調整に関係する一連のパラメータが不揮発性メモリに格納されている。

撮像部１３は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳエリアセンサ等の撮像素子と該撮像素子を駆動するセンサ駆動部とからなる。レンズ部５の光学系を通じて、撮影領域からの光束を撮像素子上に結像させており、撮像素子はこの光学像を光電変換し、電気信号として画像処理部１４１へ出力する。画像処理部１４１は、撮像画像処理部、インターフェイス（ＩＦ）部、表示画生成部から構成されていて、撮像部１３からの出力に一連の処理を行う。

撮像画像処理部は、Ａ／Ｄ変換機能を備え、まず、撮像部１３から入力された電気信号をＡ／Ｄ変換し、暗電流補正やシェーディング補正し、ローパスフィルタによりノイズ成分を除去する。さらに画素及び色補間処理、ホワイトバランス（ＷＢ）やガンマ補正など、いわゆる画像そのものに関する一連の画像処理を行う。

ホワイトバランス（ＷＢ）はＷＢ＿ＬＥＤ１４２とＷＢ＿ＭＡＩＮ１４３の２つから構成される。ＷＢ＿ＬＥＤ１４２、ＷＢ＿ＭＡＩＮ１４３でなされる各ホワイトバランス（ＷＢ）は、カメラマイコンＰＲＳ１４０からそれぞれに設定されるパラメータに基づいて行われる。
ＷＢ＿ＭＡＩＮ１４３は、撮影レンズ５のＬＥＤ照明部５６の消灯、点灯によらず常に動作するが、
ＷＢ＿ＬＥＤ１４２は、撮影レンズ５のＬＥＤ照明部５６により被写体が照明されているときに有効となる動作をする。

撮影レンズ５のＬＥＤ照明部５６消灯時には、ＷＢ＿ＬＥＤ１４２で扱うＲＧＢ各色成分の係数が
ＧＡＩＮ（Ｒ）＝１
ＧＡＩＮ（Ｇ）＝１
ＧＡＩＮ（Ｂ）＝１
なる固定値となり、ＷＢ＿ＬＥＤ１４２入力と変わらぬＲＧＢ各色成分比で出力される。

詳細は図６を使ったカラーバランス調整にて後述する。ＩＦ部では、一連の画像処理を行った撮影画像データを後述する外部記憶装置９へ送り出したり、外部記憶装置９に記録された撮影画像データを読み出したりする。表示画像生成部は、画像処理された撮影画像データや、外部記憶装置９に記憶された撮影画像データに対してリサイズ部、ＶＲＡＭ部により表示のための一連の処理を行い、画像表示部６で表示可能な画像データを生成し、画像表示部６に出力する。

画像表示部６は、ＬＣＤ駆動部とＬＣＤ表示部で構成され、画像処理部１４１にてＬＣＤ表示向けの画像サイズにリサイズされた画像データを、ＬＣＤ表示向けに、ＷＢ（ホワイトバランス）、輝度、γの各調整を行い、ＬＣＤデバイスに表示する。

例えば、画像表示部はＳＶＧＡサイズ（縦６００ｘ横８００ｘＲＧＢ）の解像度であって、色度はＲＧＢ各画素の透過率のバランスで確定し、輝度はバックライト（白色）の輝度の高低で確定する制御である。ＷＢ（ホワイトバランス）、輝度、γの各調整値はカメラマイコンＰＲＳ１４０により制御する。バックライトは白色ＬＥＤと導光板により構成され、点灯および輝度制御はカメラマイコンＰＲＳ１４０にて行う。

画像表示部６の表示対象となる撮影画像データは、前述した撮像部１３で撮像された画像データのほかに、外部記憶装置９に記憶した画像データや、カメラの設定情報である。外部記憶装置９は、例えば、ＣＦカードのような複数の画像データを保存することができる不揮発性の記憶部材であって、画像処理部１４１から着脱可能なものである。カメラに装着した状態で画像処理部１４１から出力される画像データを記憶したり、予め記憶した画像データを画像処理部１４１に出力する。

これにより、１つまたは複数の撮影画像データを記憶した後に、カメラから取り外して、本システムのデータ形式で読み出し可能な別のシステムに装着すれば、記憶されている撮影画像データの再生、編集、及び保存が可能となる。

また、カメラに外部記憶装置９を再度装着することによって、本システムのデータ形式で読み出し可能な画像データであれば、読み出し後、画像処理部１４１において最適な信号処理を行うことができる。そして、画像表示部６に画像を表示することができる。焦点検出部４は、結像面近傍に配置されたフィールドレンズ、反射ミラー、２次結像レンズ、絞り、及び複数の光電変換素子らかなるＣＣＤ等のラインセンサから構成されている。

本実施形態における焦点検出部４は、周知の位相差方式であるとともに、観察画面内（ファインダ視野内）の複数の領域を測距点として、該測距点で焦点を検出することが可能となるように構成されている。測光センサー８はカメラに装着したレンズ５を透過した画像の明るさを検出するセンサーであって、明るさの強度に応じた電気出力をカメラマイコンＰＲＳ１４０に出力する。

カメラマイコンＰＲＳ１４０は、このセンサーの出力に基づき、撮影時のＩＳＯ感度やＴＶ値：シャッタースビード、ＡＶ値：レンズ絞りなどの情報を使って、撮像部１３からの撮像信号が最適なレベルであり、得られるカメラの撮影結果が最良となる撮影に関する一連の制御を行う。

図２は、図１のカメラおよびレンズシステムにおいて照明用ＬＥＤが組み込まれた位置を示すイメージ図である。カメラ本体１に撮影レンズ５が装着されていて、撮影レンズ５は固定部と可動部からなっている。可動部は焦点調整の際に光軸方向に移動する。光透過部５２１は、ここから入射した光束が撮影レンズ５に組み込まれた複数のレンズ５２を透過しさらに絞り５３の開口部を透過した後に図１のカメラ撮像部１３内のの撮像素子に到達する。

ＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３は、光透過部５２１の外周部に、光軸中心に対して１２０度の関係になる位置に配置されている。ＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３は同じ特性である所定の指向性を備えており、被写体への照射ムラは最小であり、レンズ装着状態による指向性への影響はない。

図３は、図１のＬＥＤ照明部５６に示すＬＥＤ駆動回路のイメージ図である。これを使って、本実施例のＬＥＤ駆動について説明する。図３は、ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３を直列に接続した定電流回路になっている。点線で囲まれた３つのＬＥＤであるＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３は直列に接続され、アノードは電源ＶＤＤに接続され、カソードはトランジスタ６１０のコレクタに接続されている。スイッチ６０１はレンズＣＰＵにより制御され抵抗６０２，６０３のいずれかに接続される。

トランジスタ６１０と６１１とスイッチ６０１により接続された抵抗により定電流回路が構成される。電源ＶＤＤはレンズ５内部で、カメラから供給される電源から生成され１５Ｖ相当の電圧となる。抵抗６０２、６０３のいずれかにスイッチ６０１を切り替えることでＬＥＤ１〜３に流れる電流が切り替わる。

ＬＥＤを点灯駆動する際の電流と抵抗値の関係は、トランンジスタ６１１オン時のベース−エミッタ間電圧をＶｂｅとすると、抵抗値＝Ｖｂｅ／ＬＥＤ点灯駆動電流となる。例えば、スイッチ６０１を抵抗６０２に接続してＬＥＤ電流１ｍＡ、抵抗６０３に接続してＬＥＤ電流２０ｍＡ流すのであれば、抵抗６０２，６０３それぞれのの抵抗値は、
抵抗６０２の抵抗値＝Ｖｂｅ／１ｍＡ
抵抗６０３の抵抗値＝Ｖｂｅ／２０ｍＡ
となる。

図４（Ａ）、（Ｂ）を使って、白色ＬＥＤの明るさと色度変動の関係について説明する。図４（Ａ）は、CIE（国際照明委員会）が定めた表色系であるＹｘｙ表色系で示す色度図である。Ｄ６５は、ＣＩＥ(国際照明委員会)やＪＩＳなどで定められている標準の光の１つであり、Ｄ６５の他にＤ５５やＤ７５などがある。Ｄ６５は、昼光で照らされている物体色の測定に使う基準白色光源で、色温度は６５０４Ｋ、ｘｙ色度は（０．３１２、０．３２９）である。この実施例では、Ｄ６５で示される色度への調整を行う。

図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の中央部を拡大したもので、破線で囲まれた部分は図４（Ａ）と同じ範囲を示している。さらに、上述のＤ６５と、図２のＬＥＤ1〜３を点灯した際の電流と色度の関係をプロットしている。このＬＥＤ1〜３は、電流を１ｍＡから２０ｍＡの範囲で増やすと、電流の増加に応じて、ＬＥＤ色度がＤ６５から離れ、青（色温度が高い）方向に変化する。

次に、カラーバランス調整の内容について図５、図６、図７を使って説明する。概要は、撮影レンズに記憶させる情報をＰＣを使った工具により下記内容で求めて、撮影レンズのＬＥＤ色度情報記憶部に記録させる。この情報は、ＬＥＤ輝度毎に持ち、カラーバランス調整の情報として使う。
・ＬＥＤによる色度変動を所定条件で撮影した画像から検出
・検出結果からＲＧＢの各色成分ごとに最適値との差を求める

ここでは、基準としている白がＤ６５なのでＤ６５からのずれを求める
・色成分ごとに「表現できる最大値に対する比」にずれを換算する
・上記内容をＬＥＤの輝度（電流）毎に行う
・撮影レンズのＬＥＤ色度情報記憶部に記録させる
・記録内容はカラーバランスを示す係数である

撮影の際には、
・撮影レンズのＬＥＤ点灯前後の被写体の輝度を測定
・ＬＥＤ点灯による照明効果（輝度アップ分）を算出
・算出した輝度アップ分を効果係数とする
・レンズから受信したカラーバランス調整値に上記効果係数を乗じて色度を調整する

続いて詳細を説明する。まず、図５は撮影レンズのカラーバランス調整値を求める際の構成図を示している。該当する撮影レンズを撮影レンズ調整用工具カメラ本体に装着し、ＵＳＢインターフェース等を使いＰＣ（パーソナルコンピュータ）と接続する。撮影レンズのカラーバランス調整値を求める一連の制御はＰＣ操作で行う。ＰＣには、撮影画像を撮影レンズ調整用工具カメラ本体から受信し、撮影レンズのカラーバランス調整値を求め、撮影レンズ調整用工具カメラ本体へ送信するプログラムが実行できる状態になっている。

撮影レンズ調整用工具カメラは、撮像部、画像処理部が最適に調整されており、ＬＥＤを点灯しない状態で撮影した画像の色度はＤ６５となるように最適調整されている。このとき撮影レンズのカラーバランス調整内容はデフォルトである「１」、すなわち調整しないに設定している。カラーバランス調整用チャートは、白色で所定の反射率をもち、撮影時には撮影画面全体を占める大きさとなっている。

撮影レンズのカラーバランス調整値は、カラーバランス調整用チャートを撮影した画像をＰＣ処理して算出する。算出されたカラーバランス調整値は、ＰＣから撮影レンズ調整用工具カメラ本体経由で撮影レンズ送信され、撮影レンズ５のＬＥＤ色度情報記憶部に記憶される。ＬＥＤ色度情報記憶部は、図１で示したレンズＣＰＵ５１に内蔵されている。

次に、図６を使って図５に示すＰＣで行っているカラーバランス調整値の求め方について説明する。図６は、図４で示すCIE（国際照明委員会）が定めた表色系の１つであるＹｘｙ表色系で示す色度図に、調整目標とするＤ６５と、これから調整する画像で表示可能な色再現領域をRGB各成分で示している。ここでの色再現領域は、撮影レンズ調整用工具カメラ本体で表示可能な色再現領域になる。さらに、図５にて撮影レンズ調整用工具カメラ本体から受信した画像データを分析して求めた色度をプロットしている。

分析した画像の色度は（ｘ、ｙ）＝（０．２６４、０．２５０）であってＤ６５（０．３１２、０．３２９）とＢ１００％（０．１５、０．０６）を結ぶ直線上にあることが判る。このとき、Ｄ６５（０．３１２、０．３２９）からＢ１００％（０．１５、０．０６）へのずれはＲＧＢ各色成分に対しＢの色成分の強さを示す。この強さをＬｂとすると、ＬｂはＤ６５からＢ１００％までの距離Ｌｂｆと、Ｄ６５から分析した画像の色度（ｘ、ｙ）＝（０．６４０、０．２５０）までの距離Ｌｂｎの比で求められる。

このことから、まず、Ｌｂｆを求めると
Ｌｂｆ＝Ｄ６５−Ｂ１００％ より
３平方の定理から
Ｌｂｆ＾２＝（Ｄ６５（ｘ）−Ｂ１００％（ｘ））＾２＋（Ｄ６５（ｙ）−Ｂ１００％（ｙ））＾２
となるので、色度座標データｘ、ｙを代入して、
Ｌｂｆ＾２＝（０．３１２−０．１５）＾２＋（０．３２９−０．０６）＾２
＝０．１６２＾２ ＋０．２６９＾２
＝０．０２６２４４＋０．０７２３６１
＝０．０９８６０５
Ｌｂｆ＝０．３１４０

同様な方法で、次にＬｂｎを求めると
Ｌｂｎ＝Ｄ６５−画像の色度
Ｌｂｎ＾２＝（０．３１２−０．２６４）＾２＋（０．３２９−０．２５０）＾２
＝０．０４８＾２＋０．０７９＾２
＝０．００２３０４＋０．００６２４１
＝０．００８５４５
Ｌｂｎ＝０．０９２４
となる。

これらより、ＬｂｆとＬｂｎの比は、
Ｌｂｆ：Ｌｂｎ＝０．３１４０：０．０９２４
Ｌｂ＝Ｌｂｎ／ＬＢｆ＝０．０９２４／０．３１４
＝０．２９４２
これは、、Ｄ６５の色度とするには、Ｂ成分が２９．４％強い状態であることを意味する。

図１の画像処理部１４１のＷＢ＿ＬＥＤ１４２は、
出力画像Ｒ＝入力画像Ｒ＊ＧＡＩＮ（Ｒ）
出力画像Ｇ＝入力画像Ｇ＊ＧＡＩＮ（Ｇ）
出力画像Ｂ＝入力画像Ｂ＊ＧＡＩＮ（Ｂ）
ＧＡＩＮ（Ｒ）＝１−（Ｌｒ＊ＬＥＤＥＦＦＥＣＴ）
ＧＡＩＮ（Ｇ）＝１−（Ｌｇ＊ＬＥＤＥＦＦＥＣＴ）
ＧＡＩＮ（Ｂ）＝１−（Ｌｂ＊ＬＥＤＥＦＦＥＣＴ）
なる画像処理を行うことでＷＢ調整する。

したがって、図６で示す画像のカラーバランス調整をカメラの撮影動作として行うときは、Ｂ成分のみでの調整でなので
ＧＡＩＮ（Ｒ）＝１
ＧＡＩＮ（Ｇ）＝１
ＧＡＩＮ（Ｂ）＝１−（Ｌｂ＊ＬＥＤＥＦＦＥＣＴ）
＝１−（０．２９４２＊ＬＥＤＥＦＦＥＣＴ）
にて求めることができる。この値を設定することで、Ｄ６５となるカラーバランス調整が可能となる。

ここで、ＬＥＤＥＦＦＥＣＴは、ＬＥＤ１〜３による照明効果の度合いにより決まるパラメータであって、環境光と、撮影直前のＬＥＤ１〜３消灯時の主被写体の明るさ、撮影時にＬＥＤ１〜３を点灯した際の主被写体の明るさを使って求める。環境光を使うので、撮影シーンにより変動するパラメータである。
撮影直前の主被写体の明るさを ＢＲＴ＿ＬＥＤＯＦＦ
撮影時の主被写体の明るさを ＢＲＴ＿ＬＥＤＯＮ
とすると
ＬＥＤＥＦＦＥＣＴ＝ （ＢＲＴ＿ＬＥＤＯＮ−ＢＲＴ＿ＬＥＤＯＦＦ）/ＢＲＴ＿ＬＥＤＯＮ
となる。

パラメータＬＥＤＥＦＦＥＣＴにより、環境光の違い（例えばＬＥＤ１〜３の輝度に比べて非常に明るい時や暗い時）あるいは、主被写体までの距離により、ＬＥＤの照明効果が異なる時に、照明効果に応じてカラーバランス調整をするので、不自然な結果に至ることはない。カラーバランス調整にはＲＧＢ各色成分に対応した調整パラメータが必要であるから、ここでは、
Ｌｒ＝０
Ｌｇ＝０
Ｌｂ＝０．２９４２
なるパラメータセットであって、、レンズＣＰＵ５１のＬＥＤ色度情報部に記憶されていて、各パラメータは最大で１となる値である。

各パラメータに意味は、ここでは調整目標をＤ６５としているので
Ｌｒ：調整目標Ｄ６５の色度とするための現在のＲ成分の強度
Ｌｇ：調整目標Ｄ６５の色度とするための現在のＧ成分の強度
Ｌｂ：調整目標Ｄ６５の色度とするための現在のＢ成分の強度
という内容となる。

ＬＥＤの色度は、駆動電流により変動する特性をもつため、上記パラメータＬｒ，Ｌｇ、ＬｂはＬＥＤの輝度切り替え設定に対応した値として用意される。すなわち駆動電流に応じ必要であって、本実施例では、図３に示すようにＬＥＤ１〜３は２つの駆動電流から選択して点灯するので、Ｌｒ，Ｌｇ、Ｌｂを１セットとし、２セット用意することになる。したがってパラメータ数は、合計６つとなる。

次に、図７を使って図６とは異なる色度での調整について説明する。図６は、Ｂ成分のみによる色度変化であることで説明したが、色度はＲＧＢ各成分のバランスで決まるため、他２成分（図６の場合はＲ成分、Ｇ成分）を使った調整も可能であり、その関係を図７にて説明する。

図７では、画像の色度（０．３１５、０．２５）であり、Ｄ６５とＧ１００％の色度を結ぶ直線の延長線上に位置する色度であるため、Ｇ成分による色度変化であることが判る。図６と同様な考え方が適用でき、Ｇ成分に着目した調整でＤ６５への色度調整が可能となる。しかし、Ｇ成分の変化による輝度変動への影響はＲ成分、Ｂ成分に比べて大きため、Ｇ成分は使わず、Ｂ成分、Ｒ成分それぞれの調整目標となるＤ６５とのずれを求めることでも調整可能となる。

Ｂ成分は、Ｄ６５（０．３１２、０．３２９）とＢ１００％（０．１５、０．０６）を結ぶ直線上に投影することで求められる。Ｄ６５（０．３１２、０．３２９）とＢ１００％（０．１５、０．０６）を結ぶ一次式を求め画像の色度 （０．３３、０．２５）のＹ成分０．２５を代入して求めたＸ成分で示される。Ｒ成分も考え方は同じで、Ｄ６５（０．３１２、０．３２９）とＲ１００％（０．６４、０．３３）を結ぶ直線上に投影することで求められる。そして、Ｂ、Ｒそれぞれの色成分でＤ６５からの距離Ｌｂｎ、Ｌｒｎを求め、さらにＢ成分はＤ６５とＢ１００％、Ｒ成分はＤ６５とＲ１００％との距離Ｌｂｆ，Ｌｒｆを求める。

図６ではＢ成分のみの場合ついて説明したが、ここでは、同様の考えに基づく計算をＢ成分、Ｒ成分それぞれについて行うことで、パラメータＬｒ、Ｌｂを得ることができる。

パラメータＬｒ、Ｌｂを使って、撮影の際には以下計算を行い、ＲＧＢ各成分別の係数が求まる。
ＧＡＩＮ（Ｒ）＝１−（Ｌｒ＊ＬＥＤＥＦＦＥＣＴ）
ＧＡＩＮ（Ｇ）＝１
ＧＡＩＮ（Ｂ）＝１−（Ｌｂ＊ＬＥＤＥＦＦＥＣＴ）
カメラ撮影で、ＬＥＤによる照明を行い上述のカラーバランス調整を行うときの一連の動作について図８、９を使って説明する。

図８は、撮影レンズとカメラ間で行うＬＥＤ情報通信の動作フロー図である。図９は、図８を含むカメラの主となる動作フロー図である。図１のブロック図を使って該当部処理ブロックを示しながら説明する。図８は、カメラに装着された撮影レンズが、図１のＬＥＤ照明部５６に組み込まれているＬＥＤ１〜３のＬＥＤに関する情報について、カメラとの間で行う通信内容を示すフロー図であって、後述する図９のフロー図のＬＥＤ通信情報（＃８００）の内容を示している。カメラ本体と撮影レンズ間の通信は図１に示すようにカメラマイコンＰＲＳ１４０とレンズＣＰＵ５１の間で行われる。

レンズＣＰＵ５１はカメラからＬＥＤ情報通信の要求を受け取ると（＃８０５）、撮影レンズはＬＥＤ１〜３が点灯していなければ、ＬＥＤ点灯フラグ＝０と設定して（＃８１５）、その内容を撮影レンズからカメラへＬＥＤ色度ｄａｔａ通信内容の１ｄａｔａとして送信する（＃８５０）。ＬＥＤ１〜３が点灯していれば、ＬＥＤ点灯フラグ＝１とし（＃８２０）、このときＬＥＤに設定している輝度の確認を行う（＃８２５）。

ここでは、ＬＥＤ設定輝度は図３に示すように、２つの設定ができるようになっている。まず、ＬＥＤ輝度設定がＬＥＤ輝度設定１であれば、対応するＬＥＤの色度変動を示すＬＥＤ色ｄａｔａ１をＬＥＤ色度情報記憶部から取得する。ＬＥＤ輝度設定がＬＥＤ輝度設定１でなく、ＬＥＤ輝度設定２であれば（＃８３５）、対応するＬＥＤの色度変動を示すＬＥＤ色度ｄａｔａ２をＬＥＤ色度情報記憶部から取得する（＃８４５）。

ＬＥＤ輝度設定２でもないときは、ＬＥＤ色度ｄａｔａ３を取得する（＃８４６）。取得したＬＥＤ色度ｄａｔａ１〜３のいずれか１つは、ＬＥＤ点灯フラグとともにＬＥＤ色度ｄａｔａとしてカメラへ送信する（＃８５０）。

図９はカメラの撮影時の主となる動作フロー図である。撮影者がカメラの電源スイッチ（不図示）をオンすると（＃１００）、カメラ背面にある液晶等で構成された画像表示部を点灯する（＃３００）。スイッチＳＷ１（図１には不図示のレリーズボタンを軽く押したときにオンするスイッチ）がオフの状態であれば電源スイッチがオフでない限り（＃２００）画像表示部は点灯を継続しており、表示内容を見ながら図１に不図示のスイッチ類を操作してカメラの一連の設定を行うことができる。

スイッチＳＷ１がオンすると（＃４００）画像表示部は消灯し（＃５００）、装着しているレンズを使って図１の焦点検出部４によりＡＦ（オートフォーカス）を行う（＃６００）。ＡＦにより被写体への焦点調節が完了すると、図１の測光センサー８を使って測光を行い、撮影領域の明るさを測定する（＃６５０）。

そしてスイッチＳＷ２（図１には不図示のレリーズボタンを深く押したときにオンするスイッチ）がオンするまでは、＃２００に戻り、電源スイッチＳＷオン後の処理動作を繰り返す。スイッチＳＷ２がオンしたとき（＃７００）には、装着している撮影レンズと通信し、ＬＥＤ情報を取得する（＃８００）。＃８００の詳細は図８のフロー図で説明したように、図１のレンズＣＰＵ５１内のＬＥＤ色度情報記憶部に記憶している情報から、設定されているＬＥＤ輝度に対応した情報を取得する。

ＬＥＤ情報通信の内容からＬＥＤ点灯フラグ＝１ではないときは（＃８９０）、ＬＥＤが点灯していない状態なのでＬＥＤの照明時のカラーバランス調整をすることなく、撮影を行う（＃９６０）。ＬＥＤ点灯フラグ＝１であれば（＃８９０）、ＬＥＤが点灯状態でああるため、ＬＥＤ照明時のカラーバランス調整のための動作を組み込んだ撮影を行う。ＬＥＤ消灯時の被写体の輝度を測定するため、ＬＥＤを消灯し（＃９００）、被写体の測光を行った（測光２：＃９１０）のちに再度ＬＥＤを点灯する（＃９２０）。

この時、ＬＥＤが消灯している期間は、１秒に至らない僅かな時間であって、かつ測光には充分な時間である。再度ＬＥＤを点灯して、被写体の輝度を測定し、（測光３：＃９３０）撮影（＃９５０）を行う。撮影時にはＬＥＤが点灯し、被写体領域が照明された状態となっている。その後、まず、＃９１０、＃９３０ぞれぞれの測光の結果から、ＬＥＤ消灯、点灯による被写体領域の輝度差を求め（＃９６０）、さらに、ＬＥＤＥＦＦＥＣＴ：ＬＥＤ照明による効果の度合いを求める（＃９７０）。

さらに、＃８００にてレンズから予め受信しているＬＥＤ色度ｄａｔａ通信内容とから、撮像部１３からの出力を、画像処理部１４１のＷＢ＿ＬＥＤ部１４２にて、ＬＥＤ照明による色度変動の調整を行う（ＷＢ１：ＬＥＤ照明による色度変動の調整 ＃１０００）。ここで行う調整は図６，７で説明した内容である。

ＬＥＤ照明による色度変動の調整を終えると、ＷＢ２：撮影画像を分析して行う通常のＷＢ（＃１１００）と、ＷＢ１，ＷＢ２以降の一連の画像処理（外部記憶装置への記憶のためのファイル構造構築や背面表示へ表示するためのリサイズを行ってＶＲＡＭへ格納など）を行う（＃１２００）。画像処理された内容は、カメラ背面にある画像表示部６に表示され（＃１３００）、外部記録装置９により記録メディアへ記録される（＃１４００）。その後は、＃６５０：測光1に戻り、被写体の輝度を測定し、スイッチＳＷ２がオンされている間は＃８００以降の処理を繰り返す。

このように、予めＬＥＤの点灯輝度に対応した色度変動情報をレンズ記憶部に格納しておき、撮影の際にはＬＥＤの点灯有無、設定されている輝度に対応する色度変動情報を撮影レンズ記憶部から受け取り、さらに、撮影時には、ＬＥＤ点灯による照明効果を検出し、検出された照明効果に対応した係数を算出し、色度変動情報からのカラーバランス調整値と併せて使うことで、大小ある環境光下で異なるＬＥＤ照明効果の差や、ＬＥＤと被写体間の距離による照明効果の違いに応じたカラーバランス調整も行うことができるので、撮影者は撮影レンズのＬＥＤ照明を使った撮影であっても、ＬＥＤによる色度変動の影響を意識することなく撮影ができる。

本発明は、デジタルカメラに限らず、点灯輝度により色度変動をと伴う照明装置を使った撮影装置に適用可能である。
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られるものではなく、特許請求の範囲で示した機能、または本実施形態の構成が持つ機能が達成できる構成であればどのようなものであっても適用可能である。

１ カメラ本体
４ 焦点検出部
５ 撮影レンズユニット
６ 画像表示部
８ 測光センサ−
９ 外部記憶装置
１３ 撮像部
１４０ マイコンＰＲＳ
１４１ 画像処理部
１４２ ＷＢ（ホワイトバランス）ＬＥＤ部
１４３ ＷＢ（ホワイトバランス）ＭＡＩＮ部

Claims (2)

1. 撮影レンズ（５）を装着可能な画像処理部装置（１）であって、
   互いの状態や制御データ、画像処理データを通信する通信手段（１４０）を有し
   撮影レンズ（５）は、
   連続点灯可能なＬＥＤ照明部（５６）と
   ＬＥＤ照明部（５６）の明るさを切り替えるＬＥＤ輝度設定手段（５５）と
   ＬＥＤの輝度設定情報に応じた色度情報を記憶する記憶手段（５１）と
   ＬＥＤ照明部（５６）の消灯、点灯および点灯時の輝度を制御するＬＥＤ輝度制御手段（５１）とを有し、
   画像処理部装置（１）は、
   被写体領域の明るさを検出する輝度検出手段（８）と
   撮影レンズ（５）に備えたレンズ（５２）を透過した光束を受けて電気信号に変換する撮像手段（１３）と、
   ＬＥＤ照明部（５６）の発光色度による影響で生じる被写体のカラーバランス変動を補正するホワイトバランス（ＷＢ）調整手段（１４２）と
   を有しており、
   通信手段（１４０）により、ＬＥＤ照明部（５６）が点灯したことを確認すると、
   通信手段（１４０）により、
   撮影レンズの記憶手段（５１）からＬＥＤの輝度設定情報に応じた色度情報を受信し、
   撮像手段（１３）からの出力を、ＬＥＤ照明部（５６）の点灯輝度に基づくカラーバランス情報を使って、ホワイトバランス（ＷＢ）調整する
   ことを特徴とする画像処理装置。
2. カメラ（１）に装着された撮影レンズ（５）は、
   連続点灯可能なＬＥＤ照明部（５６）があって、
   ＬＥＤ照明部（５６）の明るさを切り替えるＬＥＤ輝度設定手段（５５）と
   ＬＥＤ照明部（５６）の消灯、点灯および点灯時の輝度を制御するＬＥＤ輝度制御手段（５１）と
   ＬＥＤの輝度に応じた色度情報を記憶する記憶手段（５１）と
   被写体領域の明るさを検出する輝度検出手段（８）と
   カメラ（１）と撮影レンズ（５）との間で、相互にデータ通信を行う通信手段（５１）とを備え、
   カメラ（１）は、
   撮影レンズ（５）のレンズ（５２）透過した光束を受けて電気信号に変換する撮像手段（１３）と
   撮像手段（１３）の出力を画像処理する画像処理手段（１４１）と
   ＬＥＤ照明部（５６）の発光色度による影響で生じる被写体のカラーバランス変動を補正するホワイトバランス（ＷＢ）調整手段（１４２）と
   を備えており、
   撮像手段（１３）の出力を画像処理する際には、
   記憶手段（５１）に記憶されたＬＥＤの設定輝度に応じた色度情報を、データ通信手段（１４０）により受信し、
   輝度検出手段（８）により測定した
   ＬＥＤ照明部（５６）点灯状態での被写体領域の明るさと、
   ＬＥＤ照明部（５６）点灯直前の被写体領域の明るさとを比較して、
   ＬＥＤ照明部（５６）点灯による、被写体領域の輝度上昇分を求め、
   ＬＥＤ照明部（５６）による被写体領域の照明により変動したホワイトバランス（ＷＢ）の調整を、ＬＥＤ照明部（５６）の点灯輝度で決まるカラーバランス情報に、前記被写体領域の輝度上昇分の重みづけをして行う
   ことを特徴とするデジタルカメラ。