JP3554069B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、撮像装置に関し、特にそのホワイトバランスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ビデオカメラなどの撮像装置に於いてホワイトバランス制御を自動的に行う手法が考案されている。以下、図面を用いて従来例について説明する。
【０００３】
図４は従来の自動ホワイトバランス制御手段を説明するための撮像装置のブロック図である。図４において、１は被写体の結像用レンズ、２はアイリス、３は入射した光を光電変換する撮像素子、４はフィードバックループにより撮像素子３からの信号を適正レベルに増幅するＡＧＣアンプ、５は撮像素子３で生成された信号を輝度と色度信号に変換する輝度・色度信号生成回路、６は赤色信号Ｒに対する利得制御回路、７は青色信号Ｂに対する利得制御回路、８は色差信号生成回路、９は標準テレビ信号に変換するエンコーダ回路である。
【０００４】
４０は輝度信号ＹＨ，色差信号（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−Ｙ）を画像中の複数部分に分割する分割処理部、３０は分割処理部４０で分割された分割色差信号であるホワイトバランス制御用色差信号（Ｂ−Ｙ）、３１は分割色差信号であるホワイトバランス制御用色差信号（Ｒ−Ｙ）、３２は分割輝度信号であるホワイトバランス制御用輝度信号ＹＨ、３８は色差信号（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−Ｙ）の無彩色部分に相当する色だけを抽出する白抽出部、３９は白抽出部３８の白抽出範囲を制御する白抽出範囲制御部、１０はホワイトバランス補正信号を演算する補正信号演算部、３３は補正信号演算部１０からのＢゲイン補正出力、３４は補正信号演算部１０からのＲゲイン補正出力、２３は演算処理に必要なタイミングをとるための同期信号、２４は演算処理の基準値（Ｒｒｅｆ，Ｂｒｅｆ）である。
【０００５】
２０はアイリス位置検出器、２１はＡＧＣゲイン検出器、２２は撮像素子駆動部、３５はアイリス位置検出器２０によって生成されたアイリス位置信号、３６は撮像素子駆動部２２を制御する駆動信号、３７はＡＧＣゲイン検出器２１によって生成されたＡＧＣゲイン信号である。
【０００６】
前述の構成において、撮像素子３に入射した光信号は、ここで光電変換され、ＡＧＣアンプ４で適正レベルに増幅された後、輝度信号・色度信号生成回路５に出力される。輝度信号・色度信号生成回路５では、輝度信号の高周波成分ＹＨ、輝度信号の低周波成分ＹＬ及び赤色信号Ｒ、青色信号Ｂが生成され、Ｒ，Ｂ信号はそれぞれ利得制御回路６，７に入力され、そこで補正信号演算部１０からのホワイトバランス制御信号３４，３３によってそれぞれ増幅された後、それぞれ色信号Ｒ´，Ｂ´として出力され、前記輝度信号ＹＬとともに色差信号生成回路８に入力され、色差信号（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−Ｙ）が生成される。この色差信号（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−Ｙ）は前記輝度信号ＹＨとともにエンコーダ９に入力され、標準テレビジョン信号を生成し出力する。ここで前記輝度信号ＹＨ，色差信号（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−Ｙ）は分割処理部４０において画像中の複数個所に分割され、白抽出部３８において被写体の無彩色部に相当する色だけが抜き出され補正信号演算部１０に入力される。
【０００７】
補正信号演算部１０の演算内容は、ホワイトバランスの基本的な制御のためのものであり、その制御方法は、補正信号演算部１０に入力された色差信号（Ｒ−Ｙ）３１及び色差信号（Ｂ−Ｙ）３０を用い、白に相当する基準値２４のＲｒｅｆ，Ｂｒｅｆと比較することによりホワイトバランス補正データを演算する。補正データは補正信号演算部１０の内部で演算され、Ｒゲイン補正出力３４，Ｂゲイン補正出力３３としてホワイトバランス制御が行えるように出力される。
【０００８】
アイリス位置検出器２０はホール素子等からなり、図５に示すように、アイリス開放時には高く、閉じるにしたがい低くなるような電圧が出力され、ＡＧＣゲイン検出器２１はＡＧＣアンプ４の利得制御用フィードバック電圧を検出し、利得制御の状態を出力する。撮像素子駆動部２２の制御部分は補正信号演算部１０に含まれ、撮像素子３の電荷蓄積時間を変化させることによりいわゆる電子シャッタで露出の制御を行う。すなわち補正信号演算部１０に於いてその制御量は分かっていることになり、前述のアイリス，ＡＧＣ，電子シャッタの状態が分かるため、被写体の照度が特定できる。
【０００９】
ところで、一般に屋外の太陽光下では被写体の照度は比較的高い数値を示し、色温度は比較的高い。逆に屋内の人工照明では被写体の照度は低く、色温度は比較的低い場合が多い。このことから被写体の照度に応じてその被写体の色温度をある程度特定することができる。白抽出範囲制御部３９は、図６に示すような複数パターンの白抽出範囲を記憶しており、補正信号演算部１０から被写体の照度に関する情報を受けると、被写体が比較的明るい場合には図６（ａ）に示すように、ブルー系の色を無彩色部分と判断し、被写体が比較的暗い場合には図６（ｂ）に示すように、アンバー系の色を無彩色部分と判断し、被写体が普通の明るさの場合には、図６（ｃ）に示す部分を無彩色部分と判断するように白抽出部３８を制御する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の従来例の白抽出では、屋外の晴天時に於いては、アンバー系の色に関しては無彩色とみなさないがブルー系の色を無彩色と判断し、空が含まれる被写体においては空に対してホワイトバランスを適正にするように誤動作してしまう場合があり、その結果、実際の無彩色部分はアンバーにずれてしまうことがあった。
【００１１】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、屋外晴天時に空が含まれるような被写体を撮影する場合に、自動的に適切なホワイトバランス制御ができる撮像装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、撮像装置を次ぎの（１）〜（３）のとおりに構成する。
（１）撮像素子の出力または外部光センサの出力にもとづいて被写体を照明する光源の色温度を判定し、ホワイトバランス制御を行うホワイトバランス制御手段と、
前記被写体の無彩色部分の色を所定の色の範囲から抽出する白抽出手段と、
前記撮像素子の出力にもとづいて、前記被写体が晴天の青空を含んでいるか否かを判定する判定手段とを備え、
前記ホワイトバランス制御手段は、前記判定手段が晴天の青空を含んでいると判定したとき、前記白抽出手段の前記被写体の無彩色部分を抽出する色の範囲を前記所定の色の範囲よりアンバー側に広げる撮像装置。
（２）前記ホワイトバランス制御手段は、前記被写体が晴天の空を含んでいるときの、ホワイトバランス条件を記憶する記憶手段を備え、
前記判定手段が晴天の青空を含んでいると判定したとき、前記記憶手段から前記ホワイトバランス条件を読み出し、これにもとづいてホワイトバランス制御を行うものを含む前記（１）記載の撮像装置。
（３）前記判定手段は、撮像素子で撮影した画像を複数の領域に分割する分割手段を備え、この分割手段により得られた分割輝度信号と分割色信号にもとづいて被写体が晴天の青空を含んでいるか否かを判定するものを含む前記（１）記載の撮像装置。
【００１７】
【作用】
前記（１）〜（３）の構成により、判定手段で被写体が晴天の青空を含んでいると判定したとき、ホワイトバランス制御手段の制御状態が補正される。前記（２）の構成では、制御状態の補正の際、記憶手段に記憶されているデータが利用される。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明を実施例により詳しく説明する。
【００１９】
（実施例１）
図１は実施例１である“撮像装置”の構成を示すブロック図である。図中１〜４０は前述の従来例を示す図４の同符号部分と同一または同等部分であり、ここでの説明は省略する。
【００２０】
５０は撮像中の被写体中に青空を含むかどうかを判定するための画像認識部、５２は画像認識部５０からの判定信号、５１は画像認識部５０で使われる輝度信号と色差信号の３種類のスレッショルドレベルを規定する基準値生成部である。撮像装置の基本的な信号処理は前述の従来例と同じである。
【００２１】
画像認識部５０には、分割処理部４０を介して輝度信号ＹＨ３２，色差信号（Ｒ−Ｙ）３１，（Ｂ−Ｙ）３０が入力され、その分割輝度信号，分割色差信号それぞれが基準値生成部５１の対応するスレッショルドレベルと比較される。このスレッショルドレベルはそれぞれ晴天時の青空に相当するレベルであり、前述の比較により、画像の上部に位置し、輝度が高く青い部分は青空であると判断し、被写体に青空が含まれていると判定する。
【００２２】
図２は画像認識部５０における青空の検出を説明する概念図である。これは撮影中の画像を分割処理部４０によって１６分割した例で、明るい屋外での撮影のイメージであり、図中Ａの部分が青空にあたる。
【００２３】
従来例で説明したように、図２に示すような明るい屋外では、白抽出範囲は図６（ａ）に示すように比較的ブルーに重点をおくように制御される。このとき被写体の無彩色部分に加えて青空の青も無彩色部分と判断してしまいホワイトバランスはアンバーぎみに制御される。
【００２４】
ここで、画像認識部５０で画像中に青空を含んでいると判定された場合、判定信号５２が白抽出制御部３９へ出力され、白抽出範囲制御部３９は図６（ｃ）のような白抽出範囲を選択する。この選択された白抽出範囲によれば、白抽出部３８によって無彩色部と判断される範囲がアンバー側に広がることになり、白抽出結果の青空の部分を含めた色差信号の平均値は実際の白に近くなる。したがって、補正信号演算部１０はこのときの色温度に基づいてホワイトバランス制御信号３３，３４を出力し、青空に影響されることなくホワイトバランスをとることができる。
【００２５】
また、夕暮れに近いような色温度が低めの照明状態で、かつ、青空を含んだ被写体を撮影した場合などにも、ホワイトバランスが極端にアンバー系になるようなことがなくなり、適切なホワイトバランス制御が行われる。
【００２６】
なお、分割処理部４０，画像認識部５０，基準値生成部５１部分が請求項の判定手段に相当する。
【００２７】
分割処理部分の分割数は１６分割で説明したが、分割数は複数であれば１６でなくとも良く分割数が多ければそれだけ画像認識の精度は増すことになることは言うまでもない。
【００２８】
（実施例２）
図３は実施例２である“撮像装置”の構成を示すブロック図である。図中の１〜５１は、前述の実施例１を示す図１における同符号部分と同一または同等部分であって、ここでの説明は省略する。５４は屋外日なたの色温度に適したホワイトバランス制御信号を記憶している制御信号記憶部である。画像認識部５０からの判定信号５３は補正信号演算部１０に出力される。撮像装置の基本的な信号処理は前述の従来例と同じである。
【００２９】
画像認識部５０における青空の有，無の判定は前述の実施例１と同様に行われ、その判定結果は判定信号５３として補正信号演算部１０へ出力される。
【００３０】
前述の実施例１で説明したように、明るい屋外では、白抽出範囲は図６（ａ）のように比較的ブルーに重点をおくように制御される。このとき被写体の無彩色部分に加えて青空の青も無彩色部分と判断してホワイトバランスはアンバーぎみに制御される。
【００３１】
ここで、画像認識部５０で画像中に青空を含んでいると判定された場合、判定信号５３が補正信号演算部１０へ出力され、補正信号演算部１０は制御信号記憶部５４に記憶されている屋外日なたの色温度に適したホワイトバランス制御信号を出力する。したがって、撮影中の被写体に青空が含まれている場合には、被写体中の有彩色部分の影響を受けずに正確に日なたの色温度にホワイトバランスをあわせることができる。
【００３２】
なお、記憶部にホワイトバランス制御信号自体を記憶するかわりに、ホワイトバランス制御信号以外のホワイトバランスの条件を記憶し、被写体に青空が含まれる場合、そのホワイトバランスの条件を読み出し、これにもとづいて補正信号演算部１０で所要のホワイトバランス制御信号を形成する形で実施することもできる。
【００３３】
また、記憶部に記憶するデータは、本撮像装置が以前に晴天下で撮影したときのデータであってもよい。
【００３４】
（変形）
以上の各実施例は、撮像素子の出力から生成した色差信号を色温度情報としてホワイトバランス制御を行う、いわゆる内部測光方式のホワイトバランス制御に関するものであるが、本発明はこれに限らず、外部光センサの出力を色温度情報としてホワイトバランス制御を行う、いわゆる外部測光方式のホワイトバランス制御の形で同様に実施することができる。
【００３５】
また、各実施例は動画を撮影する装置の例であるが、本発明はこれに限らず静止画を撮影する装置においても同様に実施することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、屋外晴天時に空が含まれるような被写体を撮影する場合に、自動的に適切なホワイトバランス制御が行われる。また夕暮れに近いような色温度が低めの照明状態で、かつ青空を含んだ被写体を撮影した場合などにも、適切なホワイトバランス制御が行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の構成を示すブロック図
【図２】画像認識を説明する概念図
【図３】実施例２の構成を示す図
【図４】従来例の構成を示す図
【図５】アイリス位置検出器の出力特性を示す図
【図６】白抽出範囲の説明図
【符号の説明】
３ 撮像素子
６ 利得制御回路
７ 利得制御回路
１０ 補正信号演算部
３８ 白抽出部
３９ 白抽出範囲制御部
４０ 分割処理部
５０ 画像認識部
５１ 基準値生成部

Claims (3)

1. 撮像素子の出力または外部光センサの出力にもとづいて被写体を照明する光源の色温度を判定し、ホワイトバランス制御を行うホワイトバランス制御手段と、
   前記被写体の無彩色部分の色を所定の色の範囲から抽出する白抽出手段と、
   前記撮像素子の出力にもとづいて、前記被写体が晴天の青空を含んでいるか否かを判定する判定手段とを備え、
   前記ホワイトバランス制御手段は、前記判定手段が晴天の青空を含んでいると判定したとき、前記白抽出手段の前記被写体の無彩色部分を抽出する色の範囲を前記所定の色の範囲よりアンバー側に広げることを特徴とする撮像装置。
2. 前記ホワイトバランス制御手段は、被写体が晴天の空を含んでいるときの、ホワイトバランス条件を記憶する記憶手段を備え、
   前記判定手段が、前記被写体が晴天の青空を含んでいると判定したとき、前記記憶手段から前記ホワイトバランス条件を読み出し、これにもとづいてホワイトバランス制御を行うものを含むことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記判定手段は、撮像素子で撮影した画像を複数の領域に分割する分割手段を備え、この分割手段により得られた分割輝度信号と分割色信号にもとづいて前記被写体が晴天の青空を含んでいるか否かを判定するものを含むことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。

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