JP3566845B2 - Imaging system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
撮像システムに関し、詳細には、AE及びAWB制御機能を備えるとともに、撮像装置個体間の特性ばらつきを補正するAWB調整を自動で行なうために必要な機能を備えた撮像システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のカラー撮像装置としては、例えば、特開平5−68257号公報に記載されたものがある。かかるカラー撮像装置は、カラー撮像手段によるカラー信号の所定のチャネルの利得を調整することにより、白バランス調整する白バランス調整回路を具備するカラー撮像装置において、複数種類の色温度フィルタからなるフィルタ部材と、当該フィルタ部材の指定の色温度フィルタを撮影光軸上に配置するフィルタ駆動手段を設け、撮影面像により当該フィルタ部材の色温度変換フィルタ部材の色温度フィルタを選択した後に、当該白バランス調整回路により白バランス調整回路により白バランス調整するものである。このカラー撮像装置は、光学フィルタを装置内に備えたものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記した如く、撮像装置においては、良好なカラー画像を得るために白バランスを制御する必要がある。この白バランスがずれると、白色の被写体を撮影した場合にその撮影画像に色みがかかって見えるだけでなく、一般の被写体を撮影したときの色再現性も劣化し、良好な撮影画像が得られなくなる。
【0004】
また撮像装置には、一般にCCDの分光感度特性などの個体間の特性ばらつきがあるため、良好な白バランスを得るためには、そのばらつきを補正するため、各撮像装置毎に、AWB初期ゲイン値やAWB制御限界ゲイン値をあらかじめ測定しておく必要がある。
【0005】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、撮像装置個体間の特性ばらつきを補正するAWB調整を自動で行なうことが可能な撮像システムを提供することを目的とする。
【0006】
【解決を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に係る撮像システムは、光学系を介して被写体を電気信号に変換してカラー画像信号として出力する撮像素子と、前記カラー画像信号に応じたAWB評価値を出力するAWB評価値出力手段と、前記カラー画像信号に応じたAE評価値を出力するAE評価値出力手段と、前記AWB評価値及び前記AE評価値を外部に出力する評価値外部出力手段と、AWB初期ゲイン値やAWB制御限界ゲイン値に基づいて、ホワイトバランスを調整するためのAWB制御値を算出するAWB制御手段と、前記AWB制御値を設定するAWB制御設定手段と、露光量を調整するための制御値を算出するAE制御手段と、算出されたAE制御値を設定するAE制御値設定手段と、AWB動作を停止するか否か設定するAWB動作モード設定手段と、AWB制御値及びAE制御値を外部から送信する外部設定手段と、を備え、前記AWB動作モード設定手段によりAWB動作を停止し、色変換光学フィルタ等により被写体の色および輝度を変化させ、AEで露光量を一定として、AWB初期ゲイン値やAWB制御限界ゲイン値を算出するものである。
【0007】
また、請求項2に係る撮像システムは、請求項1に係る撮像システムにおいて、更に、AEの動作を停止するか否かを設定するAE動作モード設定手段を備えたものである。
【0008】
また、請求項3に係る撮像システムは、請求項2に係る撮像システムにおいて、前記AE制御値、前記AWB制御値、前記AE動作モード、及び前記AWB動作モードの設定を撮像装置の入力部から行うものである。
【0009】
また、請求項4に係る撮像システムは、請求項2に係る撮像システムにおいて、前記AE制御値、前記AWB制御値、前記AE動作モード、及び及びAWB動作モードの設定を外部端末装置から行うものである。
【0010】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【0011】
[発明の概要]
▲1▼AWBの制御に用いる定数の調整(以下調整とする)を行うには、AWBの機能を一時的に停止させる必要がある。また調整には何種類かの色変換光学フィルムを用いる必要があるが、これらフィルタは各々透過率に差があるため被写体からの光の量が変化してしまい、調整に用いるデータ(評価値)の大きさおよび精度に差がでてしまう。そのため撮像装置には、AEの動作を有効にした状態で、AWBの動作を停止する機能が必要である。自動調整システムを実現するには、上記のようAWBの動作を行うかどうかの設定と、AEおよびAWBの制御値の評価値読み出しの動作を外部から行うことができる必要がある。
【0012】
▲2▼また、AWBの制御に用いる定数の調整(以下、「調整」という)を行うには、同一条件下での測定では、データ測定毎にデータ量が変化しないほうが、より正確の定数の算出ができる。また調整には何種類かの色変換光学フィルタを用いる必要があるが、これらフィルタは各々透過率に差があるため、AEおよびAWBの動作を停めたままでは被写体からの光の量が変化してしまい、調整に用いるデータ(評価値)の大きさおよび精度に差が出てしまう。そのため撮像装置には、AEおよびAWBの動作停止する機能と、停止した状態でもAEとAWBの制御値を設定できる必要がある。また、自動調整システムを実現するには、上記のようなAWBおよびAEの動作を行うかどうかの設定と、AEおよびAWBの制御値の設定と評価値読み出し動作を外部から行うことができる必要がある。
【0013】
▲3▼また、撮像装置の入力部にAE制御値とAWB制御値とAE動作モードとAWB動作モードの各設定を行なう機能を持たせることで、標準被写体だけを用意すれば、AWB制御に用いるAWB初期ゲイン値やAWB制御限界ゲイン値の算出および設定や、その設定値が正確であるかの動作確認を行なうことが可能となる。
【0014】
本発明は、AWB制御に用いるAWB初期ゲイン値やAWB制御限界ゲイン値の算出および設定を自動で行う、AWB用定数を検出する自動調整システムを実現するための撮像システムを提案するものである。
【0015】
図1は、本実施の形態に係わる撮像システムの構成図である。同図において、100は、撮像システムを示しており、この撮像システム100は、撮像装置200と撮像装置の調整装置300から構成されている。
【0016】
上記撮像装置200は、レンズ、オートフォーカス等を含むメカ機構、CCD201、A/D変換器、可変利得増幅器(アンプ)203r、203g、203b、色差変換マトリックス回路204、AE・AWB評価値抽出回路205、制御回路206、TimingSG(制御信号生成器)209とを備えている。
【0017】
レンズユニットは、レンズ、オートフォーカス(AF)、絞り、フィルタを含むメカ機構からなっている。CCD(電荷結合素子)201は、レンズユニットを介して入力した映像を電気信号(アナログ画像データ)に変換して、R、G、B毎のアナログ画像データを出力する。またA/D変換器202は、CCD201から出力されたRGBのアナログ画像データをデジタル画像データに変換して、後段の可変利得増幅器(アンプ)203に出力する。
【0018】
可変利得増幅器(アンプ)203r、203g、203bは、制御部206で設定されるゲインで各々、A/D変換器202から入力されるRGBのデジタル画像データを増幅して出力する。色差マトリックス変換回路204は、可変利得増幅器(アンプ)203r、203g、203bから入力されるデジタル画像データを色差(Cb、Cr)と輝度(Y)に変換して出力する。
【0019】
AE・AWB評価値抽出回路205は、可変利得増幅器203r,203g、203bから入力されるデジタル画像データのRGBの各々の輝度から生成されるRGB各々の3つのAWB評価値と1つのAE評価値を制御部203に出力する。
【0020】
制御部206は、図示しない、CPU、ROM、RAM等からなるマイクロコンピュータからなり、このCPUは、ROMに格納されたプログラムに従ってRAMを作業領域として使用して、キー操作部207からの指示、或は図示しないリモコン等の外部動作指示、或はパーソナルコンピュータ(以下「PC」と称する)301等の外部端末からの通信による通信動作指示に従い、上記撮像装置の全動作を制御する。具体的には、制御部206は、撮像動作、ホワイトバランス(AWB)動作、AE動作等の制御を行なう。
【0021】
キー操作部207は、撮像装置の動作指示を行なうためのものであり、撮影を指示するレリーズキー、及びその他の各種設定を外部から行なうためのボタンを備えている。フラッシュメモリ208は、撮像装置の制御を行なうための初期データ(AWB初期ゲインを含む)等が書き込まれている。TimingSG(制御信号生成器)209は、制御部206の制御により、CCD201からの電気信号を取り込むタイミング信号を生成してCCD201に出力する。上記した撮像装置200はAE機能及びAWB機能を備えている。
【0022】
次に、上記撮像装置100のAWB制御の基本動作を簡単に説明する。
先ず、レンズ(不図示)を介した被写体像は、CCD201に入射し、CCD201は、被写体像を電気信号(アナログ画像データ)に変換して、R、C、Bのアナログ画像データを出力する。可変利得増幅器203r、203bは、制御部206で設定されるゲインで、R、8のデジタル画像データを夫々増幅して出力する。
【0023】
AE、AWB用評価値出力回路205は、可変利得増幅器203r、203g、203bから入力されるデジタル画像データのRGBの各々の輝度データから生成される3つのAWB評価値を制御部206に出力する。制御部206は、このAWB評価値と後述するAWB調整においてフラッシュメモリ208に、書き込まれたAWB初期ゲイン値に基づいて、可変利得増幅器203r、203g、203bに設定すべきゲインをそれぞれ算出し、この算出したゲインを可変利得増幅器203r、203bに設定することにより、ホワイトバランスの制御を行なう。
【0024】
尚、上記においては、制御するゲインをR、Bとしているが、本発明は、これらに限られるものではなく、R、G、8の少なくとも2以上の組み合わせのゲインを制御することにしても良い。
【0025】
次に、上記撮像装置100のAE制御の基本動作を簡単に説明する。
AE,AWB用評価値出力回路205は、可変利得増幅器203r、203g、203bから入力されるデジタル画像データのRGBの各々の輝度データから1つのAE評価値を生成し制御部206に出力する。制御部206は、このAE評価値に基づいて、レンズユニットの絞り及びシャッタ開放時間を制御し、露光量の調整を行なう。
【0026】
撮像装置の調整装置300は、図1に示す如く、AWB初期ゲイン値やAWB制御限界ゲイン値の調整動作の制御を行うPC301と、互いに色温度の異なる4種類の色温度フィルタ303a(W4フィルタ)、303b(C10フィルタ)、303c(C4フィルタ)、303d(W18フィルタ)を備えたフィルタ部材303と、当該フィルタ部材303の指定の色温度フィルタを撮像装置200の撮影光軸上に配置するフィルタ移動用モータ302と、一定光量の光を発する照明源(不図示)と、から構成されている。
【0027】
図2は、上記PC301の構成を示す図である。PC301は、図2に示す如く、操作指示を与えるための入力部400と、コンピュータの装置全体の制御を司るCPU401、当該CPU401を動作させる各種制御プログラムやデータを格納したROM402と、CPU401のワークエリアとして使用されるRAM403と、撮像装置等と、データ通信を行うためのI/F404と、を備えている。上記制御プログラムとしては、例えば、AWB調整を実行して、撮像装置200のフラッシュメモリ208に、各色温度フィルタ毎(各照明条件)のAWBゲイン値を出力するためのプログラム等がある。また、ROM402は、各色温度フィルタ303a(W4フィルタ)、303b(C10フィルタ)、303c(W18フィルタ)に対応したAEデータが書き込まれている。
【0028】
上記PC301は、フィルタ移動用モータ302を制御して、フィルタ部材303の色温度フィルタ303a〜303dのいずれか1つを選択して撮像装置200の撮影光軸上に配置し、撮像装置200に撮影を行わせ、AE・AWB用評価値抽出回路205から出力されるRGBの各輝度データから生成された各AWB評価値に基づいて、指定された色温度フィルタでのAWBゲイン値とAWB制御限界ゲイン値を算出する。PC301は、このAWBゲイン値の算出動作を全ての色温度フィルタ303a〜303dについて行い、各色温度フィルタ303a〜303dのAWBゲイン値を撮像装置200のフラッシュメモリ208に、制御部206を介して書き込む。
【0029】
上記各色温度フィルタを用いて算出されたAWBゲイン値は、AWB制御の初期ゲイン値と制御限界ゲイン値に用いられる。次に、撮像システム100(撮像装置200及び撮像装置の調整装置300)により実行されるAWB調整の動作を説明する。かかるAWB調整は、撮像装置100のAWB制御で使用されるAWB初期ゲイン値とAWB制御限界ゲイン値とAWB制御限界ゲイン値を算出するための調整である。尚、このAWB調整においては、照明源に、例えば透過性グレースケールをセットし、フィルタ移動用モータ302で、4つの異なる色温度特性の色温度フィルタ303a(W4フィルタ)、303b(C10フィルタ)、303c(C4フィルタ)、303d(W18フィルタ)を切り換えることにより照明条件を変更して各色色温度フィルタ毎のAWBゲイン値を算出する。
【0030】
<動作例1>
AWB調整の動作例1を図5のフローチャートを参照して説明する。この動作例1では、AE機能、AWB機能の動作を停止した状態で、各色温度フィルタ303a(W4フィルタ)、303b(C10フィルタ)、303c(C4フィルタ)、303d(W18フィルタ)を切り換えて、色温度特性の異なる複数の色温度フィルタを使用して、選択した色温度フィルタに対応した露光量制御に用いるAEデータを設定して撮影を行い、この撮影の際に、AE・AWB用評価値抽出回路205から出力されるデジタル画像データのRGB各輝度データから算出される各AWB評価値に基づいて、各色温度フィルタに対応したAWBゲインを算出する。
【0031】
図5において、先ず、撮像装置200及び撮像装置の調整装置300(PC301とフィルタ移動用302)の電源投入が行われると、撮像装置200及びPC301の初縮化が行われ(ステップS1、P1)、撮像装置200では、記録・調整モードが設定され(ステップP2)、また、PC301のディスプレイには、図3に示すような表示メニューが表示される(ステップS2)。
そして、PC301の表示メニュー画面(図3参照)から、AWB調整が、選択されると(ステップS3)、図4に示すようなフィルタ選択画面が表示され、この選択画面からフィルタの選択が行われる(ステップS4)。そして、PC301は、フィルタ駆動用モータ302を制御して、フィルタ部材303の選択された色温度フィルタを撮像装置200の撮影光軸上に配置させる(ステップS5)。
【0032】
つづいて、PC301は、AWB調整の開始を示すコマンド及び選択した色温度フィルタに対応したAEデータをROM402から読み出して、撮像装置206に送信する(ステップS6)。そして、カウンタXの値を初期値「0」に設定する(ステップS7)。撮像装置200の制御部206では、このコマンド及び選択した色温度フィルタに対応したAEデータを受信すると(ステップP3)、AE制御機能及びAWB制御機能をOFFとし(ステップP4)、受信したAEデータをものに算出された絞り値とシャッタ開放時間をレンズユニットに設定して、撮影を行う(ステップP5)。
【0033】
ここで、撮影動作を簡単に説明すると、レンズ(不図示)を介した被写体像は、CCD201に入射し、CCD201は、被写体像を電気信号(アナログ画像データ)に変換して、R、G、Bのアナログ画像データを出力する。可変利得増幅器203r、203g、203bは、制御部206で設定されるゲインで、R、Bのデジタル画像データを夫々増幅して出力する。
【0034】
AE、AWB用評価値抽出回路205は、可変利得増幅器203r、203g、203bから入力されるR、G、Bのデジタル画像データの画素毎の輝度データR1〜Ro(nは画素数を示す)、G1〜Gn、B1〜B1をもとに生成されるAWB評価値としてΣR、ΣG、ΣBの3つのAWB評価値と、輝度算出のためのAE評価値を制御部206に出力する。
【0035】
制御部206は、AWB評価値ΣR、ΣG、ΣBを受信する(ステップS8)と、続いて、PC301は、ΣR/ΣG、ΣB/ΣGを算出し(ステップS9)、カウンタKの値を「1」インクリメントする(ステップS10)。
【0036】
つづいて、CPU207は、ΣR/ΣG及びΣB/ΣGが規定値(1近傍)内にあるか否かを判断し(ステップS11)、ΣR/ΣG及びΣB/ΣGが規定値内にある場合には、このときのR、GのゲインをAWBゲイン値として、撮像装置200の制御部206に送出する(ステップS12)。撮像装置200の制御部206は、このRとGのAWBゲイン値を受信すると、フラッシュメモリ208にライトする(ステップP7)。
【0037】
一方、ステップS11において、ΣR/ΣG及びΣB/ΣGが規定値(1近傍)内にない場合には、ステップS13に移行して、カウンタKの値すなわち調整回数が規定回数よりNより大か否かを判断し、K>Nである場合には、デジタルカメラもしくは環境条件の異常と判断してその旨をPC301のディスプレイに表示して、操作者に報知する(ステップS15)。
【0038】
他方、K<Nでない場合には、ステップS14に移行して、ΣR/ΣG及びΣB/ΣG、が1近傍となるようなR、Gゲインを算出し、算出したR、Gゲインと共に、再度の撮影をすべき旨を撮像装置200の制御部206に送出する(ステップS14)。これに応じて、撮像装置200の制御部206では、算出されたR、Gゲインを可変利得増幅器203r、203g、203bに設定して撮影を行い(ステップP4)、AWB評価値を再度送出する(ステップP6)。
【0039】
そして、PC301は、ΣR、ΣG、ΣBをそれぞれ受信した後(ステップS8)、ΣR/ΣG、ΣB/ΣGを算出し(ステップS9)、カウンタKの値を「1」インクリメントして(ステップS10)、ΣR/ΣG及びΣB/ΣGが規定値(1近傍)内となるまで既定回数Nを限度として、この処理(ステップS14、P5、P6、S8、S9、S10、S11、S1S)を繰り返す。
【0040】
上記処理(ステップS4〜ステップS14、ステップP3〜ステップP6)を、色温度フィルタ303a、303b、303c、303d毎に行い、各照明条件でのAWBゲインをフラッシュメモリ208にライトする。
尚、上記動作例1では、PC301から選択した色温度フィルタに対応したAEデータを送信して、撮像装置200の制御部206はAEデータをものに算出された絞り値とシャッタ開放時間をレンズユニットに設定する構成であるが、撮像装置200のキー操作部207からAEデータを入力して、撮像装置200の露光量制御を行なう構成にしても良い。
【0041】
動作例1によれば、AE機能、AWB機能の動作を停止した状態で、各色温度フィルタ303a(W4フィルタ)、303b(C10フィルタ)、303c(C4フィルタ)、303d(W18フィルタ)を切り換えて、色温度特性の異なる複数の色温度フィルタを使用して、選択した色温度フィルタに対応したAEデータによって露光量制御を行い、この撮影の際に、AE・AWB用評価値抽出回路205から出力されるR、G、Bのデジタル画像データの各輝度データに応じた評価値に基づいて、各色温度フィルタに対応するAWBゲイン値を算出することとしたので、異なった色温度特性のフィルタを使用してそれぞれAWBゲイン値を算出する場合に、被写体からの光量を一定にすることができ、撮像装置個体間のばらつきの少ない、精度の高いAWBゲイン値を算出ことが可能となる。その結果、撮像装置では、光源の色温度が変化しても、適正に色を再現することが可能となる。
【0042】
撮像装置200に対する全ての設定をPC301等の外部端末から行うことが可能であるため、全ての調整作業および調整結果の確認作業を、自動で行うことが可能になる。これにより人の判断を要しないため、撮像装置個体間のばらつきの小さい調整を行うことができる。
【0043】
また、撮像装置200に対する全ての設定は撮像装置200のキー操作部207から行うことができるため、撮像装置の調整装置300のような治具を用意しなくても、撮像装置200と標準となる被写体だけを用意すれば、簡単な調整作業および調整結果の確認作業を行うことができる。
【0044】
<動作例2>
AWB調整の動作例2を図6のフローチャートを参照して説明する。
【0045】
この動作例2では、AWB機能の動作を停止し、AE機能を動作させた状態で、色温度フィルタを切り換えて色温度特性の異なる複数の色温度フィルタを使用し、制御部206、AE機能を作動させて撮影を行い、この撮影の際に、AE・AWB用評価値描出回路205から出力されるデジタル画像データのRGBの各輝度データによって生成された各評価値に基づいて、各色温度フィルタに対応するAWBゲイン値を算出する。
【0046】
AE機能を動作させた状態にすることで、色温度フィルタが異なっても露光量を一定とした状態で調整をすることができる。
【0047】
図6において、先ず、撮像装置200及び撮像装置の調整装置300(PC301とフィルタ移動用302)の電源投入が行われると、撮像装置200及びPC301の初期化処理が行われ(ステップS11、P11)、撮像装置200では、記録・調整モードが設定され(ステップP12)、また、PC301のディスプレイには、図3に示すような表示メニューが表示される(ステップS12)。
【0048】
そして、PC301の表示メニュー画面(図3参照)から、AWB調整がされると(ステップS13)、図4に示すようなフィルタ選択画面が表示され、この選択画面からフィルタの選択が行われる(ステップS14)。そして、PC301は、フィルタ移動用モータ302を制御して、フィルタ部材303の選択された色温度フィルタを撮像装置200の撮影光軸上に配置させる(ステップS15)。
【0049】
つづいて、PC301は、AWB調整の開始を示すコマンドを、撮像装置200の制御部206に送信する(ステップS16)。そして、カウンタKの値を初期値「0」に設定する(ステップS17)。撮像装置200の制御部206では、このコマンドを受信すると(ステップP13)、AWB機能だけをOFFに設定し、AE機能は動作状態にする(ステップP14)。AWB機能のON/OFFの設定は、PC301から通信により設定でき、また、キー入力部207の操作により設定できる。そして、AE機能で制御されたレンズユニットの絞りとシャッタにより、常に一定の露光量で撮影が行われる(ステップP15)。
ここで、撮影動作を簡単に説明すると、レンズ(不図示)を介した被写体像は、CCD201に入射し、CCD201は、被写体像を電気信号(アナログ画像データ)に変換して、R、G、Bのアナログ画像データを出力する。可変利得増幅器203r、203bは、制御部206で設定されるゲインで、R、Bのデジタル画像データを夫々増幅して出力する。
【0050】
AE、AWB用評価値抽出回路205は、可変利得増幅器203r、203g、203bから入力されるR、G、Bのデジタル画像データの画素毎の輝度データR1〜Ro(nは画素数を示す)、G1〜Gn、B1〜B1をもとに生成されるAWB評価値としてΣR、ΣG、ΣBの3つのAWB評価値(ステップP16)と、輝度算出のためのAE評価値を制御部206に出力する。
【0051】
制御部206は、AWB評価値ΣR、ΣG、ΣBを受信する(ステップS18)と、続いて、PC301は、ΣR/ΣG、ΣB/ΣGを算出し(ステップS19)、カウンタKの値を「1」インクリメントする(ステップS20)。
【0052】
つづいて、CPU207は、ΣR/ΣGおよびΣB/ΣGが規定値(1近傍)内にあるか否かを判断し(ステップS21)、ΣR/ΣG及びΣB/ΣGが規定値内にある場合には、このときのR、GのゲインをAWBゲイン値として、撮像装置200の制御部206に送出する(ステップSS22)。撮像装置200の制御部206は、このRとGのAWBゲイン値を受信すると、フラッシュメモリ208にライトする(ステップP17)。
【0053】
一方、ステップS11において、ΣR/ΣG及びΣB/ΣGが規定値(1近傍)内にない場合には、ステップS23に移行して、カウンタKの値すなわち調整回数が規定回数Nより大か否か判断し、K>Nである、場合には、デジタルカメラもしくは環境条件の異常と判断してその旨をPC301のディスプレイに表示して、操作者に報知する(ステップS25)。
【0054】
他方、K<Nでない場合には、ステップS24に移行して、ΣR/ΣG及びΣB/ΣGが1近傍となるようなR、Gゲインを算出し、算出したR、Gゲインと共に、再度の撮影をすべき旨を撮像装置200の制御部206に送出する(ステップS24)。これに応じて、撮像装置200の制御部206では、算出されたR、Gゲインを可変利得増幅器203r、203bに設定して、撮影を行い(ステップP15)、AWB評価値を再度送出する(ステップP16)。そして、PC301は、ΣR、ΣG、ΣBをそれぞれ受信した後(ステップS18)、ΣR/ΣG、ΣB/ΣGを算出し(ステップS19)、カウンタKの値を「1」インクリメントして(ステップS20)、ΣR/ΣG及びΣB/ΣGが規定値(1近傍)内となるまで規定回数Nを限度として、この処理(ステップS24、P15、P16、S18、S19、S20、S21、S23)繰り返す。
【0055】
上記処理(ステップS14〜ステップS24、ステップP13〜ステップP6)を、色温度フィルタ303a、303b、303c、303d毎に行い、各照明条件でのAWBゲインをフラッシュメモリ208にライトする。
【0056】
上記した動作例2によれば、AWB機能の動作を停止して行なう調整において、AE機能を動作させた状態で、色温度フィルタを切り換えて、色温度特性の異なる複数の色温度フィルタを使用し、撮影を行い、この撮影の際に、AE・AW評価値摘出回路205から出力されるAE評価値によって各色温度フィルタに対応した露光量制御(AE機能)を行ない、AE・AWB用評価値摘出回路205から出力されるデジタル画像データのRGB各輝度データをもとに生成された各評価値基づいて、各色温度フィルタに対応するAWBゲイン値を算出することとしたので、異なった色温度特性のフィルタを使用してそれぞれAWBゲイン値を算出する場合に、被写体からの光量を一定にすることができ、撮像装置個体間のばらつきの少ない、精度の高いAWBゲインを算出することが可能になる。また光源の輝度が多少ずれていたとしても、安定した調整が可能となる。その結果、撮像装置では、光源の色温度が変化しても適正に白を再現することが可能となる。
【0057】
撮像装置200に対する全ての設定をPC301等の外部端末から行うことが可能であるため、全ての調整作業および調整結果の確認作業を、自動で行うことが可能になる。これにより人の判断を要しないため、撮像装置個体間のばらつきの小さい調整を行うことができる。
【0058】
また、撮像装置200に対する全ての設定は撮像装置200のキー操作部207から行うことができるため、撮像装置の調整装置300のような治具を用意しなくても、撮像装置200と標準となる被写体だけを用意すれば、簡単な構成で調整作業および調整結果の確認作業を行うことができる。
【0059】
尚、本発明に係る撮像装置は、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等に広く適用可能である。
【0060】
また、本発明は、上記実施の形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施可能である。
【0061】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に係る撮像システムは、光学系を介して被写体を電気信号に変換してカラー画像信号として出力する撮像素子と、カラー画像信号に応じたAWB評価値を出力するAWB評価値出力手段と、カラー画像信号に応じたAE評価値を出力するAE評価値出力手段と、AWB評価値及び前記AE評価値を外部に出力する評価値外部出力手段と、AWB初期ゲイン値やAWB制御限界ゲイン値に基づいて、ホワイトバランスを調整するためのAWB制御値を算出するAWB制御手段と、AWB制御値を設定するAWB制御設定手段と、露光量を調整するための制御値を算出するAE制御手段と、算出されたAE制御値を設定するAE制御値設定手段と、AWB動作を停止するか否か設定するAWB動作モード設定手段と、AWB制御値及びAE制御値を外部から送信する外部設定手段と、を備え、AWB動作モード設定手段によりAWB動作を停止し、色変換光学フィルタ等により被写体の色および輝度を変化させ、AEで露光量を一定として、AWB初期ゲイン値やAWB制御限界ゲイン値を算出することとした。
【0062】
従って、撮像装置のAWBの動作を止めた状態で、色変換光学フィルタを変えていったとき、それに伴う被写体の明るさと色が変化しても、そのときのAEの動作が行われているため、露光量はいつも一定に保つことができる。これにより、安定した量と精度の評価値が得られる。また、種々の設定条件下での安定した評価値を調べることができ、このデータからその条件下でのAWBの制御値とその他のAEおよびAWBの設定値を撮像装置外部で算出することができる。更に、算出されたAWBの制御値を設定することで、算出された制御値が正しいものであるか否かの確認ができる。
【0063】
また、請求項2に係る撮像システムは、請求項1に係る撮像システムにおいて、更に、AEの動作を停止するか否かを設定するAE動作モード設定手段を備えたこととしたので、AEの動作を止めて、外部からAE制御値を設定することで、任意の露光量の評価値を調べることが可能となる。
【0064】
また、請求項3に係る撮像システムは、請求項2に係る撮像システムにおいて、AE制御値、AWB制御値、AE動作モード、及びAWB動作モードの設定を撮像装置の入力部から行うこととしたので、撮像装置の入力部でAE制御値、AWB制御値、AE動作モード、及びAWB動作モードの設定ができ、撮像装置だけの簡単な構成でAWB用定数を検出する調整作業を行うことが可能となる。
【0065】
また、請求項4に係る撮像システムは、請求項2に係る撮像システムにおいて、AE制御値、AWB制御値、AE動作モード、及びAWB動作モードの設定を外部端末装置から行うこととしたので、PC等の外部端末より、AE制御値、AWB制御値、AE動作モード、及びAWB動作モードの設定ができ、また撮像時の評価値を読むことのできる本機構成に、PCで自動的に色変換光学フィルタまたは光源を変更する治具を用意すれば、AWB制御に用いるAWB初期ゲイン値やAWB制御限界ゲイン値を検出する自動調整システムを実現することができる。これにより、人の判断を要しないため、撮像装置個体間のばらつきの小さい調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態に係る撮像システムの構成図である。
【図2】図1のPCの構成を示す図である。
【図3】表示メニューの一例を示す図である。
【図4】フィルタ選択画面の一例を示す図である。
【図5】AWB調整モードの動作例1を説明するためのフローチャートである。
【図6】AWB調整モードの動作例2を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
100 撮像システム
200 撮像装置
300 撮像装置の調整装置
201 CCD
202 A/D変換器
203r R用可変利得増幅器
203g G用可変利得増幅器
203b B用可変利得増幅器
204 色差マトリックス回路
205 AE・AWB用評価値抽出回路
206 制御部
207 キー操作部
208 フラッシュメモリ
209 TimingSG(制御信号生成)
301 パーソナルコンピュータ(PC)
302 フィルタ移動用モータ
303 フィルタ部材
303a 色温度フィルタ
303b 色温度フィルタ
303c 色温度フィルタ
303d 色温度フィルタ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
More specifically, the present invention relates to an imaging system having an AE and AWB control function and a function necessary for automatically performing AWB adjustment for correcting a characteristic variation between individual imaging devices.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art As a conventional color image pickup apparatus, for example, there is one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-68257. Such a color imaging apparatus is a color imaging apparatus having a white balance adjustment circuit for adjusting a white balance by adjusting a gain of a predetermined channel of a color signal by a color imaging unit. And a filter driving means for arranging a specified color temperature filter of the filter member on the photographing optical axis, and selecting the color temperature filter of the color temperature conversion filter member of the filter member based on the photographed surface image, and then selecting the white balance. The white balance is adjusted by a white balance adjustment circuit by an adjustment circuit. This color imaging device includes an optical filter in the device.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the imaging apparatus, it is necessary to control the white balance in order to obtain a good color image. When the white balance is deviated, not only does the captured image appear to be tinted when a white object is photographed, but also the color reproducibility when a general object is photographed is deteriorated, and a good photographed image is obtained. Can not be.
[0004]
In addition, since an image pickup apparatus generally has characteristic variations among individuals such as a spectral sensitivity characteristic of a CCD, in order to obtain a good white balance, in order to correct the dispersion, an AWB initial gain value is set for each image pickup apparatus. And the AWB control limit gain value must be measured in advance.
[0005]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide an imaging system capable of automatically performing AWB adjustment for correcting variation in characteristics between individual imaging devices.
[0006]
[Means for solving the problem]
In order to solve the above-mentioned problem, an imaging system according to
[0007]
An imaging system according to a second aspect is the imaging system according to the first aspect, further comprising AE operation mode setting means for setting whether to stop the operation of the AE.
[0008]
In the imaging system according to a third aspect, in the imaging system according to the second aspect, the AE control value, the AWB control value, the AE operation mode, and the AWB operation mode are set from an input unit of the imaging apparatus. Things.
[0009]
In the imaging system according to a fourth aspect, in the imaging system according to the second aspect, the AE control value, the AWB control value, the AE operation mode, and the AWB operation mode are set from an external terminal device. is there.
[0010]
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0011]
[Summary of the Invention]
{Circle around (1)} In order to adjust a constant used for controlling the AWB (hereinafter referred to as adjustment), it is necessary to temporarily stop the function of the AWB. In addition, it is necessary to use several types of color conversion optical films for the adjustment. However, since these filters have different transmittances, the amount of light from the subject changes. Differences in the size and accuracy of Therefore, the imaging device needs to have a function of stopping the operation of the AWB while the operation of the AE is enabled. In order to realize the automatic adjustment system, it is necessary to be able to externally perform the setting as to whether or not the AWB operation is performed as described above and the operation of reading out the evaluation values of the AE and AWB control values.
[0012]
{Circle around (2)} In order to adjust the constants used for controlling the AWB (hereinafter referred to as “adjustment”), it is more accurate to set the data amount not to change for each data measurement under the same conditions. Can be calculated. In addition, it is necessary to use several types of color conversion optical filters for the adjustment, but since these filters have different transmittances, the amount of light from the subject changes when the AE and AWB operations are stopped. This causes a difference in the size and accuracy of the data (evaluation value) used for the adjustment. Therefore, it is necessary for the imaging apparatus to have a function of stopping the operation of the AE and the AWB and to be able to set the control values of the AE and the AWB even in the stopped state. Further, in order to realize the automatic adjustment system, it is necessary to be able to externally perform the setting of whether or not to perform the operation of the AWB and the AE as described above, the setting of the control value of the AE and the AWB, and the operation of reading the evaluation value. is there.
[0013]
{Circle around (3)} The input unit of the imaging apparatus has a function of setting each of an AE control value, an AWB control value, an AE operation mode, and an AWB operation mode, so that if only a standard subject is prepared, it is used for AWB control. It is possible to calculate and set the AWB initial gain value and the AWB control limit gain value, and to confirm whether the set values are correct.
[0014]
The present invention proposes an imaging system for realizing an automatic adjustment system for detecting an AWB constant, which automatically calculates and sets an AWB initial gain value and an AWB control limit gain value used for AWB control.
[0015]
FIG. 1 is a configuration diagram of an imaging system according to the present embodiment. In FIG. 1,
[0016]
The
[0017]
The lens unit includes a mechanical mechanism including a lens, an autofocus (AF), an aperture, and a filter. A CCD (Charge Coupled Device) 201 converts an image input through a lens unit into an electric signal (analog image data) and outputs analog image data for each of R, G, and B. The A /
[0018]
The variable gain amplifiers (amplifiers) 203r, 203g, and 203b amplify and output RGB digital image data input from the A /
[0019]
The AE / AWB evaluation
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
Next, a basic operation of the AWB control of the
First, a subject image via a lens (not shown) is incident on the
[0023]
The AE / AWB evaluation
[0024]
In the above description, the gains to be controlled are R and B. However, the present invention is not limited to these, and the gain of at least two or more combinations of R, G and 8 may be controlled. .
[0025]
Next, the basic operation of the AE control of the
The AE / AWB evaluation
[0026]
As shown in FIG. 1, the
[0027]
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the
[0028]
The
[0029]
The AWB gain value calculated using each of the color temperature filters is used as an initial gain value and a control limit gain value of AWB control. Next, the operation of AWB adjustment performed by the imaging system 100 (the
[0030]
<Operation example 1>
An operation example 1 of the AWB adjustment will be described with reference to a flowchart of FIG. In this operation example 1, the
[0031]
In FIG. 5, first, when the power of the
Then, when AWB adjustment is selected from the display menu screen of the PC 301 (see FIG. 3) (step S3), a filter selection screen as shown in FIG. 4 is displayed, and a filter is selected from this selection screen. (Step S4). Then, the
[0032]
Subsequently, the
[0033]
Here, the photographing operation will be briefly described. A subject image via a lens (not shown) is incident on the
[0034]
The AE / AWB evaluation
[0035]
When the
[0036]
Subsequently, the
[0037]
On the other hand, if SR / ΣG and ΣB / ΣG are not within the specified values (near 1) in step S11, the process proceeds to step S13 to determine whether the value of the counter K, that is, the number of adjustments is larger than N than the specified number. Is determined, and if K> N, it is determined that the digital camera or the environmental condition is abnormal, and the fact is displayed on the display of the
[0038]
On the other hand, if K <N is not satisfied, the process shifts to step S14 to calculate R and G gains such that ΣR / ΣG and ΣB / ΣG are close to 1, and together with the calculated R and G gains, again. The fact that imaging should be performed is sent to the
[0039]
Then, after receiving 後 R, ΣG, and ス テ ッ プ B (step S8), the
[0040]
The above processing (steps S4 to S14, steps P3 to P6) is performed for each of the
In the first operation example, AE data corresponding to the selected color temperature filter is transmitted from the
[0041]
According to the operation example 1, the
[0042]
Since all settings for the
[0043]
In addition, since all settings for the
[0044]
<Operation example 2>
Operation example 2 of the AWB adjustment will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0045]
In the second operation example, while the operation of the AWB function is stopped and the AE function is operated, the color temperature filters are switched to use a plurality of color temperature filters having different color temperature characteristics. The AE / AWB evaluation
[0046]
By operating the AE function, the adjustment can be performed with the exposure amount kept constant even if the color temperature filters are different.
[0047]
In FIG. 6, first, when the power of the
[0048]
Then, when AWB adjustment is performed from the display menu screen of the PC 301 (see FIG. 3) (step S13), a filter selection screen as shown in FIG. 4 is displayed, and a filter is selected from this selection screen (step S13). S14). Then, the
[0049]
Subsequently, the
Here, the photographing operation will be briefly described. A subject image via a lens (not shown) is incident on the
[0050]
The AE / AWB evaluation
[0051]
The
[0052]
Subsequently, the
[0053]
On the other hand, if ΣR / ΣG and ΣB / ΣG are not within the specified values (near 1) in step S11, the process proceeds to step S23 to determine whether the value of the counter K, that is, the number of adjustments is larger than the specified number N. If K> N, it is determined that the digital camera or the environmental condition is abnormal, and the fact is displayed on the display of the
[0054]
On the other hand, if K <N is not satisfied, the process proceeds to step S24, where R and G gains are calculated so that ΣR / ΣG and ΣB / ΣG are close to 1, and photographing is performed again together with the calculated R and G gains. Is sent to the
[0055]
The above processing (steps S14 to S24, steps P13 to P6) is performed for each of the
[0056]
According to the operation example 2 described above, in the adjustment performed by stopping the operation of the AWB function, the color temperature filters are switched while the AE function is operated, and a plurality of color temperature filters having different color temperature characteristics are used. In this photographing, exposure control (AE function) corresponding to each color temperature filter is performed based on the AE evaluation value output from the AE / AW evaluation
[0057]
Since all settings for the
[0058]
In addition, since all settings for the
[0059]
Note that the imaging device according to the present invention is widely applicable to digital cameras, digital video cameras, and the like.
[0060]
In addition, the present invention is not limited to only the above-described embodiment, and can be implemented with appropriate modifications without departing from the spirit of the invention.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, the imaging system according to
[0062]
Therefore, when the color conversion optical filter is changed while the operation of the AWB of the imaging device is stopped, even if the brightness and color of the subject change accordingly, the AE operation at that time is performed. The exposure can always be kept constant. As a result, stable evaluation values of the amount and accuracy can be obtained. Further, stable evaluation values under various setting conditions can be checked, and from this data, AWB control values and other AE and AWB setting values under those conditions can be calculated outside the imaging apparatus. . Further, by setting the calculated AWB control value, it is possible to confirm whether the calculated control value is correct.
[0063]
According to a second aspect of the present invention, in the imaging system of the first aspect, an AE operation mode setting unit for setting whether to stop the operation of the AE is further provided. Is stopped, and an AE control value is set from the outside, it is possible to check an evaluation value of an arbitrary exposure amount.
[0064]
In the imaging system according to the third aspect, in the imaging system according to the second aspect, the AE control value, the AWB control value, the AE operation mode, and the AWB operation mode are set from the input unit of the imaging apparatus. The AE control value, the AWB control value, the AE operation mode, and the AWB operation mode can be set at the input unit of the imaging device, and the adjustment work for detecting the AWB constant can be performed with a simple configuration of only the imaging device. Become.
[0065]
Further, in the imaging system according to claim 4, in the imaging system according to claim 2, the AE control value, the AWB control value, the AE operation mode, and the AWB operation mode are set from an external terminal device. The AE control value, AWB control value, AE operation mode, and AWB operation mode can be set from an external terminal such as the above. If a jig for changing an optical filter or a light source is prepared, an automatic adjustment system for detecting an AWB initial gain value and an AWB control limit gain value used for AWB control can be realized. This eliminates the need for human judgment, and thus makes it possible to perform adjustment with small variations among individual imaging devices.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an imaging system according to an embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a PC in FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram showing an example of a display menu.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a filter selection screen.
FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation example 1 of the AWB adjustment mode.
FIG. 6 is a flowchart illustrating an operation example 2 of the AWB adjustment mode.
[Explanation of symbols]
100 Imaging system
200 Imaging device
300 Adjustment device for imaging device
201 CCD
202 A / D converter
203r Variable gain amplifier for R
203g G variable gain amplifier
203b Variable gain amplifier for B
204 color difference matrix circuit
205 AE / AWB Evaluation Value Extraction Circuit
206 control unit
207 key operation unit
208 Flash memory
209 TimingSG (control signal generation)
301 Personal computer (PC)
302 Filter moving motor
303 Filter member
303a Color temperature filter
303b Color temperature filter
303c Color temperature filter
303d color temperature filter
Claims (4)
前記カラー画像信号に応じたAWB評価値を出力するAWB評価値出力手段と、
前記カラー画像信号に応じたAE評価値を出力するAE評価値出力手段と、
前記AWB評価値及び前記AE評価値を外部に出力する評価値外部出力手段と、
AWB初期ゲイン値やAWB制御限界ゲイン値に基づいて、ホワイトバランスを調整するためのAWB制御値を算出するAWB制御手段と、
前記AWB制御値を設定するAWB制御設定手段と、
露光量を調整するための制御値を算出するAE制御手段と、
算出されたAE制御値を設定するAE制御値設定手段と、
AWB動作を停止するか否か設定するAWB動作モード設定手段と、
AWB制御値及びAE制御値を外部から送信する外部設定手段と、
を備え、
前記AWB動作モード設定手段によりAWB動作を停止し、色変換光学フィルタ等により被写体の色および輝度を変化させ、AEで露光量を一定として、AWB初期ゲイン値やAWB制御限界ゲイン値を算出すること特徴とする撮像システム。An image sensor that converts a subject into an electric signal through an optical system and outputs the signal as a color image signal;
AWB evaluation value output means for outputting an AWB evaluation value according to the color image signal;
AE evaluation value output means for outputting an AE evaluation value according to the color image signal;
Evaluation value external output means for outputting the AWB evaluation value and the AE evaluation value to the outside;
AWB control means for calculating an AWB control value for adjusting the white balance based on the AWB initial gain value and the AWB control limit gain value;
AWB control setting means for setting the AWB control value;
AE control means for calculating a control value for adjusting the exposure amount,
AE control value setting means for setting the calculated AE control value;
AWB operation mode setting means for setting whether or not to stop the AWB operation;
External setting means for transmitting the AWB control value and the AE control value from outside;
With
The AWB operation is stopped by the AWB operation mode setting means, the color and luminance of the object are changed by a color conversion optical filter or the like, and the AWB initial gain value and the AWB control limit gain value are calculated with the exposure amount kept constant by the AE. Characteristic imaging system.
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