JP2770067B2

JP2770067B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP2770067B2
Application number: JP2092261A
Authority: JP
Inventors: 雅夫鈴木; 康之山崎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-04-09
Filing date: 1990-04-09
Publication date: 1998-06-25
Anticipated expiration: 2013-06-25
Also published as: JPH03291084A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、撮像装置、特にホワイトバランス調整手
段を有する撮像装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、撮像装置のホワイトバランス調整装置として、
第８図に示すような外部測色センサーの出力信号により
ホワイトバランス調整を行う外測方式と、第９図に示す
ような撮像素子の出力信号によりホワイトバランス調整
を行うスルーザレンズ方式（以下TTL方式という）が知
られている。以下に第８図，第９図を用いて前記従来例
について説明する。

第８図は、外測方式の従来例のブロック図であり、1a
は撮像光学系、１は光情報を電気信号に変換する撮像素
子である固体撮像素子。２は撮像素子１の出力に対して
適当な処理を行い輝度信号Ｙを導出する輝度信号処理
部。３は撮像素子１の出力に対して適当な処理を行い低
域輝度信号Y_L,色信号R,Bを導出する彩度信号処理部（以
後クロマ信号処理部という）。4,5は各々クロマ信号処
理部３の出力R,Bのレベルを制御してR₁,B₁を出力するＲ
利得制御部及びＢ利得制御部。６はY_LとR₁より色差信号
Ｒ−Ｙを導出する差動アンプ。７はY_LとB₁より色差信号
Ｂ−Ｙを導出する差動アンプ。８は色差信号Ｒ−Ｙおよ
びＢ−ＹからNTSC,PALなどで規定された変調信号を導出
する変調部。９は輝度信号処理部２の出力Ｙと変調部８
の出力とから所定のビデオ信号を導出する加算器であ
る。10は被写体を照明している光源の色温度を測定する
撮像素子以外の測色センサーである色温度センサー、11
は色温度センサー10の出力よりＲ利得制御部４およびＢ
利得制御部５のアンプゲインを制御する電圧を導出する
制御電圧導出部である。

以下第８図に従って動作を説明する。

１の撮像素子の出力から輝度信号処理部２でＹ信号を
導出し、クロマ信号処理部３でY_L,R,Bを得る。そして、
10の色温度センサーにより被写体を照明している光源光
の色温度を測定し、制御電圧導出部11により、ホワイト
バランスを補正するためＲ利得制御部４およびＢ利得制
御部５に与えるべき制御電圧を導出し、Ｒ利得制御部４
およびＢ利得制御部５にてホワイトバランス調整された
色信号R₁,B₁を得る。以下、差動アンプ6,7,変調部８、
そして加算器９により、Y,Y_L,R₁,B₁からホワイトバラン
スの調整された所定のビデオ信号を導出している。

次に、第９図は、TTL方式の従来例のブロック図であ
り、ブロック１〜９は、第８図の従来例の同一番号のブ
ロックに相当するものであり、12,13は各々Ｒ−Y,B−Ｙ
信号を平均化して直流電位に変換するローパスフィルタ
ーなどの平均化部である。また14は平均化部12,13で平
均化された信号からホワイトバランスを補正するために
Ｒ利得制御部４およびＢ利得制御部５に与えるべき制御
電圧を導出する制御電圧導出部である。

以下、動作を説明する。

ブロック１〜９の動作は第８図の従来例と同様であ
る。そして、平均化部12,13で、１画面もしくは数画面
にわたり平均化されたＲ−Y,B−Ｙ信号は、制御電圧導
出部14にて色差信号の零レベルに対応する特定電位と比
較され、零レベルよりレベルが低いか高いかを判定し、
Ｒ−Y,B−Ｙレベルが、零レベルに最も近いレベルとな
るための制御電圧を導出する。そして、この制御電圧を
Ｒ・Ｂ利得制御部4,5に入力してホワイトバランス調整
を行う。

以上、２つの方式の他に、外測方式とTTL方式とを合
体させた加算方式の例が知られている。

第10図は、加算方式の一例を示すブロック図である。

同図において、ブロック１〜14までは上記第８図，第
９図の従来例の同一番号のブロックに相当するものであ
る。なお、以後14を第１制御電圧導出部、11を第２制御
電圧導出部という。そして、27,28は第１制御電圧導出
部14で得られた制御電圧と第２制御電圧導出部11から得
られた制御電圧を一定の割合で加算する加算器である。
そして、この加算した電圧でホワイトバランス調整を行
う。

即ち、この従来例では、撮像素子１から得られる信号
と、撮像素子以外の測色センサー10である色温度センサ
ーの信号とから得られる両方の制御電圧を一定の割合で
加算することにより、より良好なホワイトバランス調整
を行うよう構成されている。

また、本願出願人の出願にかかる特開昭63−314424号
公報には測色センサーに入射する光量を検出し、その検
出出力により２つの測色方式を択一的に選択してホワイ
トバランス調整する記載もある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来例で、第８図の外測方式で
は、撮像装置本体と被写体とが離れているなどして各々
を照射する光源が異なっている場合や、夕焼時などには
ホワイトバランス調整の精度が著しく低下してしまう。

また、第９図のTTL方式では、被写体が大面積の有彩
色だった場合など、画面の大部分が単一色で占められて
いる様な場合には、その単一色を白に補正しようとし
て、やはりホワイトバランス調整精度の低下を招いてし
まう。

一方、第10図の加算方式では、上記２つの従来例の欠
点を補うために、外測方式とTTL方式の各々により導出
した制御電圧を単純に加算することにより、精度の向上
を目指しているが、逆に加算することで、各々の得意な
シーンに対するホワイトバランス調整は、その精度が低
下してしまうという欠点があった。さらに、特開昭63−
314424号公報に示された例は周辺が暗い時のみの救済手
段であり、明るい場合の苦手なシーンでのホワイトバラ
ンス調整には不向きであった。

（目的）この発明は被写体までの距離と、単一の物体色の影響
すなわち画面における単一色の支配度とが反比例するこ
とに着目し、外測方式で苦手とした遠景、照明状態のバ
ラツキ、逆光線、暗い背景の下での撮像、またTTL方式
が苦手とした撮像画面が単一色となる様な撮像すなわ
ち、単一の物体色の影響が大きい場合における撮像等で
も適切なホワイトバランス調整ができ、しかも、それは
加算式で起りがちな、上記両方式の特徴を薄めた調整と
は異なる、適切な効果の得られる撮像装置を提供するこ
とを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

このため、この発明に係る撮像装置は、次のように構
成して前記の目的を達成しようとするものである。

（１）撮像素子から得た信号を用いてホワイトバランス
調整のための第１の制御信号を生成する第１のホワイト
バランス調整手段と、撮像素子以外の測色センサーから得た信号を用いてホ
ワイトバランス調整のための第２の制御信号を生成する
第２のホワイトバランス調整手段と、前記第１、第２の制御信号を組み合わせてホワイトバ
ランス調整のためのホワイトバランス制御信号を形成す
るホワイトバランス制御信号形成手段と、被写体距離情報に応じて前記ホワイトバランス制御信
号形成手段における前記第１、第２の制御信号の組み合
わせ状態を可変する制御手段と、を有するようにした。

（２）撮像素子から得た信号を用いてホワイトバランス
調整のための第１の制御信号を生成する第１のホワイト
バランス調整手段と、撮像素子以外の測色センサーから得た信号を用いてホ
ワイトバランス調整のための第２の制御信号を生成する
第２のホワイトバランス調整手段と、前記第１、第２の制御信号を組み合わせてホワイトバ
ランス調整のためのホワイトバランス制御信号を形成す
るホワイトバランス制御信号形成手段と、光学系の焦点距離情報に応じて前記ホワイトバランス
制御信号形成手段における前記第１、第２の制御信号の
組み合わせ状態を可変する制御手段と、を有するようにした。

（３）撮像素子から得た信号を用いてホワイトバランス
調整のための第１の制御信号を生成する第１のホワイト
バランス調整手段と、撮像素子以外の側色センサーから得た信号を用いてホ
ワイトバランス調整のための第２の制御信号を生成する
第２のホワイトバランス調整手段と、前記第１、第２の制御信号を組み合わせてホワイトバ
ランス調整のためのホワイトバランス制御信号を形成す
るホワイトバランス制御信号形成手段と、被写体距離情報及び光学系の焦点距離情報に応じて前
記ホワイトバランス制御信号形成手段における前記第
１、第２の制御信号の組み合わせ状態を可変する制御手
段と、を有するようにした。

〔実施例〕

（第１実施例）第１図はこの発明に係る撮像装置の第１実施例を示す
ブロック図である。１〜14のブロックは従来例で示した
同一番号のブロックに相当するものである。撮像素子１
には、撮像光学系1aを介して被写体の撮像光が照射され
る。また、本実施例において、15,16は第１制御電圧導
出部14および第２制御電圧導出部11から得られた制御電
圧を選択して4,5のR,B利得制御部へ送るスイッチ、即
ち、合成比を0:100％としたものである。17は距離情報
から15,16のスイッチを切替える制御信号を導出するス
イッチ制御信号導出部、18はスイッチ制御信号導出部17
へ送る距離情報を発生する光学系である測距センサーで
ある。

以下に、第１図を用いて動作を説明する。

まず、第１図において、１〜14のブロック動作は、従
来例第８図，第９図，第10図の場合と同様である。そし
て、第１制御電圧導出部14および第２制御電圧導出部11
で各々導出された制御電圧はスイッチ15及び16でどちら
かが選択され、4,5のR,B利得制御部に送られる。この
際、スイッチ15及び16の切替え制御信号はスイッチ制御
信号導出部17によって導出される。18の測距センサーで
は被写体と撮像装置との距離を測定し、距離に比例した
電圧値を出力する。そして、スイッチ制御信号導出部17
にて、その距離が特定距離より近いか遠いかを判定し、
近ければスイッチ15,16を外測方式側、即ち、第２制御
電圧導出部11側に、また、遠ければTTL方式側、即ち、
第１制御電圧導出部14側に切替えるよう制御信号を発生
している。

第２図はスイッチ制御信号導出部17の具体例で、19は
比較器（コンパレータ）である。

すなわち、測距センサー18の出力Ｓが特定レベルＥよ
り大であれば距離が遠いことを意味するので、15,16の
スイッチのコントロール部にハイレベル信号を送り、ス
イッチ15,16をTTL側、即ち第１制御電圧導出部14側に、
逆にＥより小であれば、距離が近いことを意味するの
で、ローレベル信号を送りスイッチを外測側、すなわ
ち、第２制御電圧導出部11側に接続する。

なお、撮像素子１および撮像素子１から得られる信号
を用いる平均化部12,13、第１の制御電圧導出部14で第
１のホワイトバランス調整手段を構成し、そして、撮像
素子以外の測色センサーである色温度センサー10、第２
の制御電圧導出部11で第２のホワイトバランス調整手段
を構成している。また、スイッチ制御信号導出部17とス
イッチ15,16とで合成手段を構成している。

上記の構成と動作によって、被写体が遠いときすなわ
ち、物体色の影響が小さいときは単一色画面のホワイト
バランス制御を苦手とする第１のホイトバランス調整手
段によるTTL方式で、また被写体が近いとき、すなわ
ち、物体色の影響が大きいときは第２のホワイトバラン
ス調整手段による外測方式が択一的に選択されて、適切
なホワイトバランス調整が行われる。

なお、撮像光学系1aとは別に測距センサー18を設けた
ので、撮像光学系1aを複雑にすることなく、距離情報を
得ることができて、両ホワイトバランス調整手段を適切
に切換えて使用することができる。

また、本実施例においては、本発明における合成手段
として合成比を０％と100％とで切り換えるスイッチ15,
16を用いたが、合成比を距離情報に応じて連続的又は段
階的に切り換えるミキサを用いてもよく、その場合に
は、より精度の高い制御信号に基づくホワイトバランス
制御を実現することができる。

（第２実施例）第３図は、この発明に係る撮像装置の第２実施例を示
すブロック図で、1a,1〜16は第１実施例の第１図の同一
番号ブロックに相当するものである。また、19は撮像光
学系1a中のズームレンズ及びその焦点距離、即ち、被写
体に応じたレンズと結像点との距離の情報ｆを出力する
ブロックで、20はA/D変換器、21はマイクロコンピュー
タ（以下マイコンという）である。

この第２実施例では、第１実施例における測距センサ
ーからの距離情報の代りに光学系であるズームレンズ系
の焦点距離情報をA/D変換器20,マイコン21に入力し、ス
イッチ切り替え制御信号を導出する。

即ち、焦点距離が長くなって焦点距離情報ｆが特定の
レベル（f_s）を越えると、単一物体色が画面一杯に広が
ってしまう場合が増えるので、スイッチ15,16は外即方
式側に接続し、それ以外の場合は、TTL方式側に接続す
るようマイコン21から制御信号が出力される。その結
果、第１実施例と同様に、適切にスイッチを切り替えて
適切なホワイトバランス調整をすることができる。

以下、第４図のフローチャーによって、この実施例の
動作を更に説明する。

まず、スイッチ（イ）において、焦点距離情報ｆの特
定値、即ち閾値f_sを設定する。ステップ（ロ）にて、ズ
ームレンズブロック19より焦点距離情報ｆを入力し、A/
D変換して21のマイコンにとりこむ。

さらに、ステップ（ハ）でｆとf_sの大小を比較し、ｆ
＞f_sであれば、ステップ（ニ）にてスイッチ15,16にハ
イレベルを出力し、外測方式側を選択する。一方、ｆ≦
f_sであればステップ（ホ）で、スイッチ15,16にローレ
ベルを出力しTTL方式側を選択する。

なお、第１および第２のホワイトバランス調整手段の
構成ブロックは第１実施例と同様であり、マイコン21と
スイッチ15,16とで選択手段を構成している。そして、
第１実施例の測距センサーに代えて、撮像レンズである
ズームレンズ、または撮像レンズに連動した手段から、
即ち光学系からの情報によって、第1,第２ホワイトバラ
ンス調整を選択するので、撮像ズームレンズの焦点距離
が長くなり、画面が単一色になるようなときでも適切な
ホワイトバランス調整ができる。

（第３実施例）第５図は第３実施例を示すブロック図で、1a,1〜10,1
2,13,18〜21は前記第1,第２実施例の同一符号ブロック
に相当するものである。22,23,24はA/D変換器、25はD/A
変換器である。

以下、第６図のフローチャートによりこの実施例につ
いて、21のマイコンを中心に説明する。

まず、ステップ（イ）に示すように焦点距離と被写体
距離の閾値（f_s,s_s）を設定しておく。次にステップ
（ロ）で撮影状態にて焦点距離ｆ、被写体距離ｓをA/D
変換器20,24にてA/D変換してマイコン21にとりこむ。そ
して、ステップ（ハ），（ニ）で、被写体距離と同閾値
ｓとs_sおよび焦点距離と同閾値ｆとf_sの大小を各々比較
し、ｓ＜s_sであり、かつｆ＞f_sであればステップ（ホ）
に進み、それ以外であればステップ（ト）に進む。ステ
ップ（ホ）では色温度センサー10の出力をA/D変換器23
でA/D変換した値をマイコン21は入力し、スイテップ
（ヘ）に進み、入力した値から制御電圧を導出し、D/A
変換器25へ出力する、ステップ（ヘ）。

一方、ステップ（ト）では平均化部12,13の出力をA/D
変換器22にてA/D変換した値をマイコン21は入力し、そ
の値から制御電圧を導出しD/A変換器25へ出力する、ス
テップ（チ）。D/A変換器25からはアナログ信号化され
た制御電圧が4,5のＲおよびＢ利得制御部へ送られ、ホ
ワイトバランス調整が行われる。

なお、第１および第２のホワイトバランス調整手段
は、第１および第２制御電圧導出部14,11の代りにA/D変
換器22および23が加わった以外は、第１実施例の構成と
同様であり、マイコン21により合成手段を構成してい
る。

このように、撮像光学系からの焦点距離情報と、光学
手段からの被写体距離情報の両方からホワイトバランス
方式を決定して、第１或は第２のホワイトバランス調整
手段を選択するので、さらに適切なホワイトバランス調
整が可能である。

なお、本実施例では、被写体距離ｓおよび焦点距離ｆ
の両方ともに閾値（スレッショルドレベル）を越えた場
合のみ、外測方式としたが、ｓまたはｆのどちらかを優
先して切り替えるようにしても良い。この場合は、撮像
者の好みに、より合致した調整を行った画像を得ること
ができる。

（第４実施例）以上の各実施例では、所定の処理を撮像素子１の出力
に対して直接行っているが、撮像素子１の出力を一度、
画像メモリに記憶し、その出力に対して行っても良い。
第７図はその実施例で26がフレームメモリである。この
場合、画面単位ごとの処理が容易であり、かつ精度の向
上が期待できる。

（第５実施例）以上の実施例では第１のホワイトバランス調整手段に
用いる撮像素子から得られる信号として色信号のＲ−Y,
B−Ｙ信号を用いたが、同じく色信号のR,G,B信号などを
用いても良い。この場合、ホワイトバランス調整の効果
の向上が更に可能である。

（第６実施例）また、以上の実施例では、第１のホワイトバランス調
整手段に用いる信号としてTTL方式の全画面上の色信号
を平均化して制御信号を求めたが、高輝度部分の色信号
だけを用いて制御信号を求めるなど他の方法を用いても
良い。

（第７実施例）以上の実施例では、第１或は第２のホワイトバランス
調整手段の選択はTTL方式と外測方式のどちらかの制御
電圧を選択する切り替えによったが、切り替え閾値（ス
レッショルド）近辺では両方式の制御電圧の平均値、も
しくはその近似値など、両方の制御電圧を考慮した値を
制御電圧に用いて制御電圧が徐々に切り換わるようにし
ても良い。この場合、閾値付近でも、より安定した好ま
しい撮像ができる。

（第８実施例）また、以上の実施例では、光学系情報のレベル判定手
段（比較器やマイコン比較演算）には、閾値（スレッシ
ョルドレベル）付近での不安定を防ぐためにヒステリシ
ス特性をもたせても良い。この場合、閾値付近でも、安
定した好ましい撮像ができる。

（第９実施例）以上の実施例における測距情報は、撮像素子を用い、
その出力信号よりジャストピントの位置を検出する手段
にて得ても良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、撮像素子か
ら得た信号に基く第１のホワイトバランス調整手段から
の制御信号と、撮像素子以外の測色センサーから得た信
号に基く第２のホワイトバランス調整手段からの制御信
号とを、ホワイトバランス制御信号形成手段は被写体距
離情報に応じて組み合わせ状態を可変して出力し、この
出力によりホワイトバランス調整を行い撮像するので、
外測方式で苦手とした遠景、照明状態のバラツキ、逆光
線、暗い背景の下での撮像、またTTL方式が苦手とした
撮像画面が単一色となる様な撮像等でも適切なホワイト
バランス調整ができる、しかも、それは単純な加算式で
起りがちな、上記両方式の特徴を薄めた中途半端な調整
とは異なる、適切な効果の得られる撮像装置を提供する
ことができる。

また、本発明においては、特に距離情報に応じてホワ
イトバランス制御の信号の合成比を可変するが、この距
離情報は、一般的なオートフォーカス手段から得ること
ができる。よって、ホワイトバランスのためだけに特別
に設ける必要がなく、全体として装置の小型化及びオー
トフオーカス手段の有効活用を図ることができる。

そして、撮像装置と被写体との距離を測定する光学手
段からの距離情報である構成とした場合には、撮像光学
系を複雑にすることなく距離情報を得ることができる。
そして、距離情報によって両ホワイトバランス調整手段
からの制御信号を適切に可変合成して出力できるので、
適切なホワイトバランス調整が可能である。

また、撮像光学系からの焦点距離の情報である構成と
した場合には、撮像光学系のズームレンズの焦点距離が
長くなり、画面が単一色になるようなときは、第２のホ
ワイトバランス調整手段に切り換え、その他のときは第
１のホワイトバランス調整手段に切り換えることによっ
て常に適切なホワイトバランス調整ができる。

更にまた、撮像装置と被写体との距離を測定する光学
手段からの情報、および撮像光学系からの焦点距離の情
報である構成とした場合は、前記各構成による効果を兼
ね備えた適切なホワイトバランス調整のできる撮像装置
を提供することができる。

また、本発明によれば、距離情報を利用するために被
写体等の輝度が色にかかわらず、単一色画面であるか否
かを一意的に検出することができ、ホワイトバランス制
御を正確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例を示すブロック図、第２
図は第１実施例のスイッチ制御信号導出部の説明図、第
３図は第２実施例を示すブロック図、第４図は第２実施
例を説明するフローチャート、第５図は第３実施例を示
すプロック図、第６図は第３実施例を説明するフローチ
ャート、第７図は第４実施例を示すブロック図、第８〜
10図は従来例を示すブロック図である。１……撮像素子２……輝度信号処理部３……クロマ信号処理部４……Ｒ利得制御部５……Ｂ利得制御部 6,7……差動アンプ８……変調部９……加算器 10……測色センサー 11,14……制御電圧導出部 12,13……平均化部 15,16……スイッチ 17……スイッチ制御信号導出部 18……測距センサー 19……比較器 20,22,23,24……A/D変換器 21……マイコン 25……D/A変換器 26……フレームメモリ 27,28……加算器

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像素子から得た信号を用いてホワイトバ
ランス調整のための第１の制御信号を生成する第１のホ
ワイトバランス調整手段と、撮像素子以外の測色センサーから得た信号を用いてホワ
イトバランス調整のための第２の制御信号を生成する第
２のホワイトバランス調整手段と、前記第１、第２の制御信号を組み合わせてホワイトバラ
ンス調整のためのホワイトバランス制御信号を形成する
ホワイトバランス制御信号形成手段と、被写体距離情報に応じて前記ホワイトバランス制御信号
形成手段における前記第１、第２の制御信号の組み合わ
せ状態を可変する制御手段と、を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】撮像素子から得た信号を用いてホワイトバ
ランス調整のための第１の制御信号を生成する第１のホ
ワイトバランス調整手段と、撮像素子以外の測色センサーから得た信号を用いてホワ
イトバランス調整のための第２の制御信号を生成する第
２のホワイトバランス調整手段と、前記第１、第２の制御信号を組み合わせてホワイトバラ
ンス調整のためのホワイトバランス制御信号を形成する
ホワイトバランス制御信号形成手段と、光学系の焦点距離情報に応じて前記ホワイトバランス制
御信号形成手段における前記第１、第２の制御信号の組
み合わせ状態を可変する制御手段と、を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項３】撮像素子から得た信号を用いてホワイトバ
ランス調整のための第１の制御信号を生成する第１のホ
ワイトバランス調整手段と、撮像素子以外の側色センサーから得た信号を用いてホワ
イトバランス調整のための第２の制御信号を生成する第
２のホワイトバランス調整手段と、前記第１、第２の制御信号を組み合わせてホワイトバラ
ンス調整のためのホワイトバランス制御信号を形成する
ホワイトバランス制御信号形成手段と、被写体距離情報及び光学系の焦点距離情報に応じて前記
ホワイトバランス制御信号形成手段における前記第１、
第２の制御信号の組み合わせ状態を可変する制御手段
と、を有することを特徴とする撮像装置。