JP3625255B2 - ホワイトバランス調整装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ホワイトバランス調整装置に関し、詳細には、デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等に使用される撮像装置に適用されるホワイトバランス調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、撮像装置では、白い被写体を撮像して得られる出力信号を人間の見た目に合わせるためには、出力信号のＲ、Ｇ、Ｂの比が１：１：１になるように自動的に調整するホワイトバランス調整が不可欠である。
【０００３】
従来、例えば、ＣＣＤ出力信号に対する色補正として、ＲとＢのアンプのゲインを、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙと輝度信号Ｙを用いて、（Ｒ−Ｙ）／Ｙと（Ｂ−Ｙ）／Ｙの演算結果が０になるように補正することによりホワイトバランス制御を行う方式が知られている。
【０００４】
このようなホワイトバランス補正演算に用いる色差（無彩色抽出）信号は、光源の色温度による黒体輻射近傍の領域が無彩色の領域としての確率が高いため、黒体輻射近傍領域の画像信号をホワイトバランス制御用画像データを抽出する輝度領域は、ノイズの発生する低輝度部と飽和する高輝度部領域を除去した中央輝度領域を使用する。また、抽出したデータ数が少ない場合はホワイトバランス制御とし信頼性が低いため、一定数以上のデータが入力されるまでホワイトバランス演算データとして使用しないようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、撮影環境が明るい場合や無彩色が多く存在する場合には適正な制御が行われるが、暗い場所で撮影した場合にはノイズ取り込み防止リミッタ（低輝度限界設定値）以下となり、輝度抽出領域から外れホワイトバランス制御用画像色データが入力されなくなる。したがって、ホワイトバランス制御用画像色データが入力されない場合は、ホワイトバランス制御が行われず、ホワイトバランス調整は撮影環境の色温度を無視した値が設定されてしまい、不自然な画像になるという問題がある。また、従来技術では、電源ＯＮ後のスタート時において、ホワイトバランス制御用画像色データが必要データ数に満たない場合もホワイトバランス調整は、撮影環境の色温度を無視した値が設定され、不自然な色合いの画像になるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、電源ＯＮ後のスタート時において、撮影環境の色温度に合わない不自然な色合いの画像となるのを防止して適正な画像を出力可能なホワイトバランス調整装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題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に係るホワイトバランス調整装置は、入力されるカラー画像データに応じた輝度信号および色差信号からホワイトバランス制御用画像色データを抽出し、当該抽出したホワイトバランス制御用画像色データに基づき、当該カラー画像データのホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整装置において、前記カラー画像データのうち少なくとも２色の画像データの利得を調整する利得調整手段と、前記ホワイトバランス制御用画像色データに基づき、前記利得調整手段の利得を制御してホワイトバランス制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、電源ＯＮ後のホワイトバランス制御において、通常のホワイトバランス制御に使用するホワイトバランス制御用画像色データを抽出するための通常輝度抽出領域内で、基準データ数のホワイトバランス制御用画像色データを抽出できない場合には、前記通常輝度抽出領域に比して広くした輝度抽出領域を設定し、前記通常輝度抽出領域に比して広くした輝度抽出領域内で、基準データ数のホワイトバランス制御用画像色データを抽出できない場合には、前記基準データ数に比して少なくしたデータ数を前記ホワイトバランス制御用画像色データの有効データ数として設定するものである。
【０００９】
また、請求項２に係るホワイトバランス調整装置は、請求項１に記載のホワイトバランス調整装置において、前記制御手段は、前記通常輝度抽出領域に比して広い複数の輝度抽出領域を段階的に設定可能であることとした。
【００１０】
また、請求項３に係るホワイトバランス調整装置は、入力されるカラー画像データに応じた輝度信号および色差信号からホワイトバランス制御用画像色データを抽出し、当該抽出したホワイトバランス制御用画像色データに基づき、当該カラー画像データのホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整装置において、前記カラー画像データのうち少なくとも２色の画像データの利得を調整する利得調整手段と、前記ホワイトバランス制御用画像色データに基づき、前記利得調整手段の利得を制御してホワイトバランス制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、電源ＯＮ後のホワイトバランス制御において、基準データ数のホワイトバランス制御用画像色データを抽出できない場合には、前記基準データ数に比して少なくしたデータ数を前記ホワイトバランス制御用画像色データの有効データ数として設定するものである。
【００１１】
また、請求項４に係るホワイトバランス調整装置は、入力されるカラー画像データに応じた輝度信号および色差信号からホワイトバランス制御用画像色データを抽出し、当該抽出したホワイトバランス制御用画像色データに基づき、当該カラー画像データのホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整装置において、前記カラー画像データのうち少なくとも２色の画像データの利得を調整する利得調整手段と、前記ホワイトバランス制御用画像色データに基づき、前記利得調整手段の利得を制御してホワイトバランス制御する制御手段とを備え、電源ＯＮ後のホワイトバランス制御において、通常のホワイトバランス制御に使用するホワイトバランス制御用画像色データを抽出するための通常輝度抽出領域内で、基準データ数のホワイトバランス制御用画像色データを抽出できない場合には、前記通常輝度抽出領域に比して広くした輝度抽出領域を設定し、当該設定した条件で、前記基準データ数の前記ホワイトバランス制御用画像色データを抽出した場合には、前記通常輝度抽出領域に比して広くした輝度抽出領域の設定に戻してホワイトバランス制御を行う一方、前記基準データ数の前記ホワイトバランス制御用画像色データを抽出できなかった場合には、前記基準データ数に比して少なくしたデータ数を前記ホワイトバランス制御用画像色データの有効データ数に設定してホワイトバランス制御を行うものである。
【００１２】
また、請求項５に係るホワイトバランス調整装置は、請求項４に係るホワイトバランス調整装置において、前記制御手段は、前記通常輝度抽出領域に比して広くした輝度抽出領域内で、前記基準データ数に比して少なくしたデータ数の前記ホワイトバランス制御用画像色データを抽出できなかった場合には、暫定値を使用してホワイトバランス制御を行うものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明に係るホワイトバランス調整装置を適用した撮像装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係るホワイトバランス調整装置を適用した撮像装置を示すブロック図である。同図に示す撮像装置は、撮影レンズ１０１，絞り１０２，ＣＣＤ（電荷結合素子）１０３，ＣＤＳ１０４，色分離回路１０５，利得制御回路１０６、マトリクス回路１０７，Ａ／Ｄ変換器１０８，制御装置１０９，エンコーダ部１１０とから構成される。
【００１５】
上記撮影レンズ１０１はＣＣＤ１０３上に被写体像を結像する。絞り１０２は被写体像の光量を制限するためのものである。ＣＣＤ１０３は、撮影レンズ１０１および絞り１０２を通過した被写体像を電気信号に変換して画像データとして出力する。ＣＤＳ（相関２重サンプリング素子）１０４は、ＣＣＤ１０３から出力される画像データのノイズ等の除去を行うためのものである。
【００１６】
色分離回路１０５は、入力される画像データをＲ、Ｇ，Ｂに分離してＲＧＢ信号を出力する。利得制御回路１０６は、入力されるＲＧＢ信号のうちＲ信号とＢ信号を、制御装置１０９からの指令に応じてゲイン調整してゲイン調整したＲＧＢ信号を出力する。マトリクス回路１０７は、入力されるＲＧＢ信号を輝度信号Ｙと色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙに変換して出力する。Ａ／Ｄコンバータ１０８は、輝度信号Ｙと色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙをデジタル信号に変換して出力する。
【００１７】
制御装置１０９は、入力される輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙからホワイトバランスを評価するためのホワイトバランス制御用画像色データを抽出し、当該抽出したホワイトバランス制御用画像色データに基づき、無彩色領域におけるＲ信号、Ｇ信号、およびＢ信号が同じ値になるように、Ｒゲイン値、Ｂゲイン値を算出し、利得制御回路１０６のＲ信号とＢ信号のゲインを調整してホワイトバランス制御する。エンコーダ部１１０は、入力される信号を映像信号に変換して出力する。
【００１８】
図２は、（Ｒ−Ｙ）／Ｙ、（Ｂ−Ｙ）／Ｙ軸上における無彩色領域のホワイトバランス制御用画像色データを抽出するための無彩色抽出領域を示した図である。
【００１９】
同図において、無彩色抽出領域は、（Ｒ−Ｙ）／Ｙ、（Ｂ−Ｙ）／Ｙ軸の黒体輻射カーブに沿ったＲ１，Ｂ１の斜線部の範囲である。ホワイトバランス制御では、制御装置９は、入力される輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙのうち、上記無彩色抽出領域内の輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙをホワイトバランス制御用画像色データとして抽出し、当該抽出されたホワイトバランス制御用画像色データに基づきＲ信号およびＢ信号を夫々調整するためのＲゲイン値およびＢゲイン値を算出して、利得制御回路１０６のＲ信号とＢ信号のゲインを調整する。
【００２０】
図３は、輝度（縦軸：Ｙ）位置による無彩色抽出領域を示した図である。同図において、平面は図２の無彩色抽出領域に対応している。
【００２１】
無彩色抽出領域は輝度（Ｙ）が高い（最大値）方向に移動するのに従い広くなっていくが、輝度が高くなるとＲ，Ｇ，Ｂのいずれかが飽和し、色バランスは中輝度位置におけるＲ，Ｇ，Ｂの比率とズレが発生する。
【００２２】
また、輝度が０方向に低く（暗く）なると、Ｒ，Ｇ，Ｂの出力値にノイズが発生し、低輝度（０）方向におけるＲ，Ｇ，Ｂの色バランスは中輝度位置におけるＲ，Ｇ，Ｂの比率とズレが発生する。
【００２３】
したがって、Ｒ，Ｇ，Ｂにズレのない高輝度側限界値をＵ１，低輝度側限界値をＬ１とした場合、ホワイトバランス制御用画像色データの抽出領域として適正な領域は、同図に示すＵ１〜Ｌ１の間の領域、すなわち、基準輝度抽出領域である。
【００２４】
しかるに、暗い場所で撮影した場合には、無彩色が基準輝度抽出領域（Ｕ１〜Ｌ１）から外れて、Ｒ，Ｇ，Ｂの出力値が低輝度側限界値Ｌ１以下となり、ホワイトバランス制御ができなくなる場合がある。
【００２５】
そこで、電源ＯＮ時に、基準輝度抽出領域（Ｕ１〜Ｌ１）内で、一定数のホワイトバランス制御用画像色データを得ることができない場合には、低輝度限界値をＬ２に設定して輝度抽出領域を低輝度側に広げる。そして、低輝度限界値をＬ２に設定しても一定数のホワイトバランス制御用画像色データを得ることができない場合には、低輝度限界値をさらに低輝度側のＬ３に設定する。
【００２６】
図４は、ホワイトバランス制御用画像色データの入力データ数とホワイトバランス調整値（Ｒゲイン値、Ｂゲイン値に対応）との関係を示す。同図に示す如く、ホワイトバランス制御用画像色データのデータ数が少ないと、ホワイトバランス調整値は安定せず、一定のデータ数すなわちＮ１（基準データ数）以上から安定するようになる。
【００２７】
適正なホワイトバランス調整値を得るためには、ホワイトバランス制御用画像色データの有効データ数として、Ｎ１（基準データ数）以上必要であるが、撮像によっては、Ｎ１（基準データ数）以下となる場合がある。
【００２８】
そこで、電源ＯＮ時のホワイトバランス制御の際に、Ｎ１（基準データ数）のホワイトバランス制御用画像色データが得られない場合には、上記した輝度抽出領域の低輝度下限値を低輝度側に下げる方法と有効データ数を少なく設定する方法とを組み合わせてホワイトバランス制御を行う。この組み合わせは複数考えられるが以下に代表的な方法を示す。
【００２９】
例えば、電源ＯＮ時のホワイトバランス制御の際に、一定数のホワイトバランス制御用画像色データが得られない場合には、有効データ数を、Ｎ１（基準データ数）からＮ２に設定変更してホワイトバランス制御を行う。
【００３０】
また、電源ＯＮ時のホワイトバランス制御の際に、Ｎ１（基準データ数）のホワイトバランス制御用画像色データが得られない場合には、上記したように、低輝度限界値をＬ２（図３参照）に設定して輝度抽出領域を低輝度側に広げて、ホワイトバランス制御を行う。
【００３１】
また、電源ＯＮ時のホワイトバランス制御の際に、低輝度限界値をＬ２（図３参照）に設定して輝度抽出領域を低輝度側に広げてもＮ１（基準データ数）のホワイトバランス制御用画像色データが得られない場合には、有効データ数を、Ｎ１（基準データ数）からＮ２（＜Ｎ１）に設定変更してホワイトバランス制御を行う。
【００３２】
また、電源ＯＮ時のホワイトバランス制御の際に、有効データ数をＮ２に設定し、かつ低輝度限界値をＬ２に設定しても、Ｎ２のホワイトバランス制御用画像色データが得られない場合には、さらに、低輝度限界値をより低輝度側のＬ３に設定してホワイトバランス制御を行う。
【００３３】
つぎに、制御装置１０９のホワイトバランス制御動作を図５を参照して説明する。図５は、制御装置１０９のホワイトバランス制御動作を説明するためのフローチャートである。
【００３４】
制御装置１０９は、まず電源が投入されると、輝度抽出領域として基準輝度抽出領域（Ｕ１〜Ｌ１）と有効データ数として基準データ数Ｎ１を設定する（ステップＳ１０１）。
【００３５】
つぎに、制御装置１０９は、撮像動作を開始して、Ａ／Ｄ変換器１０８から入力される輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙのうち上記ステップ１０１で設定された基準輝度抽出領域（Ｕ１〜Ｌ１）内の輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙをホワイトバランス制御用画像色データとして抽出する。そして、制御装置１０９は、ホワイトバランス制御用画像色データを、基準データ数Ｎ１抽出したか否かを判断する（ステップＳ１０２）。
【００３６】
この判断の結果、ホワイトバランス制御用画像色データを、基準データ数Ｎ１抽出したと判断した場合にはステップＳ１１０に移行して、制御装置１０９は、抽出したホワイトバランス制御用画像色データに基づいて、Ｒ信号およびＢ信号を夫々調整するためのＲゲイン値およびＢゲイン値を算出して、利得制御回路１０６のＲ信号とＢ信号のゲインを調整してホワイトバランス制御を行う。そして、現設定（基準輝度抽出領域Ｕ１〜Ｌ１、基準データ数Ｎ１）でホワイトバランス制御を繰り返す（ステップＳ１１０〜ステップＳ１１２）。より具体的には、ここで、ホワイトバランス制御用画像色データをＮ１（基準データ数）抽出できない場合には（ステップＳ１１２）、現設定（基準輝度抽出領域Ｕ１〜Ｌ１、有効データ数Ｎ１）を維持し、基準データ数Ｎ１のホワイトバランス制御用画像色データを抽出できるまで、前回抽出したホワイトバランス制御用画像色データに基づいてホワイトバランス制御する（ステップＳ１１２、Ｓ１１１）。
【００３７】
他方、ステップＳ１０２で、ホワイトバランス制御用画像色データを基準データ数Ｎ１抽出していないと判断した場合には、ステップＳ１０３に移行して、制御装置１０９は、輝度抽出領域として、基準輝度抽出領域（Ｕ１〜Ｌ１）の低輝度側限界値（Ｌ１）より低輝度側となる低輝度側限界値Ｌ２を設定し、輝度抽出領域をＵ１〜Ｌ２に設定する（ステップＳ１０３）。
【００３８】
そして、制御装置１０９は、入力した輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙのうち上記ステップ１０３で設定された輝度抽出通領域（Ｕ１〜Ｌ２）内の輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙをホワイトバランス制御用画像色データとして抽出する。そして、制御装置１０９は、ホワイトバランス制御用画像色データを基準データ数Ｎ１抽出したか否かを判断する（ステップＳ１０４）。
【００３９】
この判断の結果、ホワイトバランス制御用画像色データを、基準データ数Ｎ１抽出したと判断した場合にはステップＳ１１０に移行し、制御装置１０９は、抽出したホワイトバランス制御用画像色データに基づいて、Ｒ信号およびＢ信号を夫々調整するためのＲゲイン値およびＢゲイン値を算出して、利得制御回路１０６のＲ信号とＢ信号のゲインを調整しホワイトバランス制御を行う。そして、有効データ数を基準データＮ１に戻して（ステップＳ１１１）、ホワイトバランス制御を繰り返す（ステップＳ１１１０〜ステップＳ１１２）。より具体的には、ここで、ホワイトバランス制御用画像色データをＮ１（基準データ数）抽出できない場合には（ステップＳ１１２）、現設定（基準輝度抽出領域Ｕ１〜Ｌ１、有効データ数Ｎ１）を維持し、基準データ数Ｎ１のホワイトバランス制御用画像色データを抽出できるまで、前回抽出したホワイトバランス制御用画像色データに基づいてホワイトバランス制御する（ステップＳ１１２、Ｓ１１１）。
【００４０】
他方、ステップＳ１０４で、ホワイトバランス制御用画像色データを、基準データ数Ｎ１抽出していないと判断した場合には、ステップＳ１０５に移行し、制御装置１０９は、有効データ数として、基準データ数Ｎ１より少ないデータ数Ｎ２を設定する。そして、制御装置１０９は、輝度抽出領域（Ｕ１〜Ｌ２）内で抽出したホワイトバランス制御用画像色データがＮ２以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０６）。
【００４１】
この判断の結果、ホワイトバランス制御用画像色データを、データ数Ｎ２抽出したと判断した場合には、ステップＳ１０７に移行し、制御装置１０９は、抽出したホワイトバランス制御用画像色データに基づいて、Ｒ信号およびＢ信号を夫々調整するためのＲゲイン値およびＢゲイン値を算出して、利得制御回路１０６のＲ信号とＢ信号のゲインを調整しホワイトバランス制御を行う。そして、処理はステップＳ１０９に移行し、制御装置１０９は、有効データ数をＮ１に戻してホワイトバランス制御を行う。
【００４２】
他方、ステップＳ１０６で、ホワイトバランス制御用画像色データを基準データ数Ｎ２抽出していないと判断した場合には、ステップＳ１１３に移行して、制御装置１０９は、上記ステップＳ１０３で設定した輝度抽出領域（Ｕ１〜Ｌ２）の低輝度側限界値（Ｌ２）より低輝度側となる低輝度側限界値Ｌ３を設定し、輝度抽出領域としてＵ１〜Ｌ３を設定する。
【００４３】
そして、制御装置１０９は、入力した輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙのうち輝度抽出通領域Ｕ１〜Ｌ３内の輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙをホワイトバランス制御用画像色データとして抽出する。そして、制御装置１０９は、ホワイトバランス制御用画像色データを基準データ数Ｎ２抽出したか否かを判断する（ステップＳ１１４）。
【００４４】
この判断の結果、ホワイトバランス制御用画像色データを、データ数Ｎ２抽出したと判断した場合には、ステップＳ１１６に移行して、制御装置１０９は、抽出したホワイトバランス制御用画像色データに基づいて、Ｒ信号およびＢ信号を夫々調整するためのＲゲイン値およびＢゲイン値を算出して、利得制御回路１０６のＲ信号とＢ信号のゲインを調整しホワイトバランス制御を行う。そして、処理はステップＳ１１７に移行し、制御装置１０９は、輝度抽出領域の低輝度側限界値をＬ２に戻してホワイトバランス制御を行う。
【００４５】
他方、ステップＳ１１４で、ホワイトバランス制御用画像色データを基準データ数Ｎ２抽出していないと判断した場合には、ステップＳ１１５に移行し、制御装置１０７は、予め設けてある暫定値に基づいて、Ｒ信号およびＢ信号を夫々調整するためのＲゲイン値およびＢゲイン値を算出して、利得制御回路１０６のＲ信号とＢ信号のゲインを調整してホワイトバランス制御を行う。そして、処理はステップＳ１１３に移行し、現設定（輝度抽出領域Ｕ１〜Ｌ３、有効データ数Ｎ２）で、ホワイトバランス制御用画像色データをＮ２抽出するまで同じ処理を繰り返し実行する（ステップＳ１１３〜ステップＳ１１５）。
【００４６】
以上説明したように、本実施の形態においては、制御装置１０９は、電源ＯＮ後のホワイトバランス調整に際して、ホワイトバランス制御用画像色データを基準データ数Ｎ１抽出できない場合には、ホワイトバランス制御用画像色データを抽出するための輝度抽出領域を基準輝度抽出領域（Ｕ１〜Ｌ１）に比して低輝度側に広くした輝度抽出領域（Ｕ１〜Ｌ２）を設定することとしたので、基準輝度抽出領域（Ｕ１〜Ｌ１）で基準データ数Ｎ１分のホワイトバランス調整用画像色データが無い画像においても、適正なホワイトバランス制御用画像色データに近い値を得ることができ、従来の撮影環境の色温度を無視した初期設定色温度状態で撮影される不自然な度合の画像を無くすことができる。
【００４７】
また、本実施の形態では、制御装置１０９は、基準輝度抽出領域（Ｕ１〜Ｌ１）よりも広い輝度抽出領域（Ｕ１〜Ｌ２）を設定しても、ホワイトバランス制御用画像色データを基準データ数Ｎ１抽出できない場合には、有効データ数を基準データ数Ｎ１よりも少ないデータ数Ｎ２に設定することとしたので、電源ＯＮ時にホワイトバランス制御用画像色データが基準データ数Ｎ１に満たない画像においても、適正値に近いホワイトバランス調整用画像色データが得ることができ、従来の撮影環境の色温度を無視した初期設定色温度状態で撮影される不自然な色合いの画像を無くすことができる。
【００４８】
また、本実施の形態では、制御装置１０９は、基準輝度抽出領域（Ｕ１〜Ｌ１）よりも広い輝度抽出領域（Ｕ１〜Ｌ２）を設定し、かつ有効データ数として基準データ数Ｎ１よりも少ないデータ数Ｎ２に設定しても、ホワイトバランス制御用画像色データをデータ数Ｎ２抽出できない場合には、輝度抽出領域をＵ１〜Ｌ２に比してさらに広いＵ１〜Ｌ３を設定することとしたので、適正範囲外のホワイトバランス制御用画像色データでも適正なホワイトバランス制御用画像色データに近いホワイトバランス制御用画像色データを抽出でき、ホワイトバランス制御精度が著しく損なわれない高精度のホワイトバランス制御用画像色データを得ることができる。付言すると、輝度抽出範囲を段階的に変更することとしたので、暗い撮影環境における抽出状態に合わせて精度の高い対応が可能となる。
【００４９】
また、本実施の形態では、制御装置１０９は、基準輝度抽出領域（Ｕ１〜Ｌ１）よりも広い輝度抽出領域（Ｕ１〜Ｌ２）を設定し、かつ有効データ数を基準データ数Ｎ１よりも少ないデータ数Ｎ２に設定した場合において、ホワイトバランス制御用画像色データをデータ数Ｎ２抽出した場合には、有効データ数を基準データ数Ｎ１に戻して、ホワイトバランス制御を行うこととしたので、被写体の適正値への変化に素早く対応できると共に、ホワイトバランス制御による色変化をスムーズに変化させることができる。
【００５０】
また、本実施の形態では、制御装置１０９は、輝度抽出領域（Ｕ１〜Ｌ３）を設定し、かつ有効データ数をＮ２に設定した場合において、ホワイトバランス制御用画像色データをＮ２抽出した場合には、輝度抽出領域をＵ１〜Ｌ２に戻してホワイトバランス制御することとしたので、被写体の適正値への変化に素早く対応できると共に、ホワイトバランス制御による色変化をスムーズに変化させることができる。
【００５１】
なお、本実施の形態では、ホワイトバランス制御用画像色データが有効データ数入力されない場合に、▲１▼輝度抽出領域の変更（上記ステップＳ１０３）、▲２▼有効データ数の変更（上記ステップＳ１０５）、▲３▼輝度抽出領域の変更（上記ステップＳ１１３）の順に制御することとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、入力される画像データの信頼性に応じて、例えば、▲１▼有効データ数の変更、▲２▼輝度抽出領域の段階的変更の順に制御を行うことにしても良い。
【００５２】
また、本発明は上記した実施の形態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更可能である。
【００５３】
また、本発明のホワイトバランス調整装置は、ビデオカメラ、デジタルカメラ等に使用される撮像装置に広く適用可能である。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係るホワイトバランス調整装置によれば、前記制御手段は、電源ＯＮ後のホワイトバランス制御において、通常のホワイトバランス制御に使用するホワイトバランス制御用画像色データを抽出するための通常輝度抽出領域内で、基準データ数のホワイトバランス制御用画像色データを抽出できない場合には、前記通常輝度抽出領域に比して広くした輝度抽出領域を設定し、前記通常輝度抽出領域に比して広くした輝度抽出領域内で、基準データ数のホワイトバランス制御用画像色データを抽出できない場合には、前記基準データ数に比して少なくしたデータ数を前記ホワイトバランス制御用画像色データの有効データ数として設定することとしたので、基準輝度抽出領域にホワイトバランス調整用画像色データが無い画像においても、適正なホワイトバランス制御用画像色データに近い値を得ることができ、従来の撮影環境の色温度を無視した初期設定色温度状態で撮影される不自然な度合の画像を無くすことができる。また、適正範囲外のホワイトバランス制御用画像色データでも適正なホワイトバランス制御用画像色データに近いホワイトバランス制御用画像色データを抽出でき、ホワイトバランス制御精度が著しく損なわれない高精度のホワイトバランス制御用画像色データを得ることが可能となる。
【００５６】
また、請求項２に係るホワイトバランス調整装置によれば、請求項１に記載のホワイトバランス調整装置において、制御手段は、通常輝度抽出領域に比して広い複数の輝度抽出領域を段階的に設定可能であることとしたので、暗い撮影環境における抽出状態に対応させて精度の高い対応が可能となる。
【００５７】
また、請求項３に係るホワイトバランス制御装置によれば、利得調整手段はカラー画像データのうち少なくとも２色の画像データの利得を調整し、制御手段はホワイトバランス制御用画像色データに基づき、利得調整手段の利得を制御してホワイトバランス制御し、また、電源ＯＮ後のホワイトバランス制御において、基準データ数のホワイトバランス制御用画像色データを抽出できない場合には、基準データ数に比して少なくしたデータ数をホワイトバランス制御用画像色データの有効データ数として設定することとしたので、電源ＯＮ時の有効データ数に満たない画像においても、適正なホワイトバランス制御用画像色データに近いホワイトバランス制御用画像色データを得ることができ、従来の撮影環境の色温度を無視した初期設定色温度状態で撮影される不自然な色合いの画像を無くすことができる。
【００５８】
また、請求項４に係るホワイトバランス調整装置は、入力されるカラー画像データに応じた輝度信号および色差信号からホワイトバランス制御用画像色データを抽出し、当該抽出したホワイトバランス制御用画像色データに基づき、当該カラー画像データのホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整装置において、前記カラー画像データのうち少なくとも２色の画像データの利得を調整する利得調整手段と、前記ホワイトバランス制御用画像色データに基づき、前記利得調整手段の利得を制御してホワイトバランス制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、電源ＯＮ後のホワイトバランス制御において、通常のホワイトバランス制御に使用するホワイトバランス制御用画像色データを抽出するための通常輝度抽出領域内で、基準データ数のホワイトバランス制御用画像色データを抽出できない場合には、前記通常輝度抽出領域に比して広くした輝度抽出領域を設定し、当該設定した条件で、前記基準データ数の前記ホワイトバランス制御用画像色データを抽出した場合には、前記通常輝度抽出領域に比して広くした輝度抽出領域の設定に戻してホワイトバランス制御を行う一方、前記基準データ数の前記ホワイトバランス制御用画像色データを抽出できなかった場合には、前記基準データ数に比して少なくしたデータ数を前記ホワイトバランス制御用画像色データの有効データ数に設定してホワイトバランス制御を行うこととしたので、被写体の適正値への変化に素早く対応できると共に、ホワイトバランス制御による色変化をスムーズに変化させることができる。
【００５９】
また、請求項５に係るホワイトバランス調整装置は、請求項４に係るホワイトバランス調整装置において、前記制御手段は、前記通常輝度抽出領域に比して広くした輝度抽出領域内で、前記基準データ数に比して少なくしたデータ数の前記ホワイトバランス制御用画像色データを抽出できなかった場合には、暫定値を使用してホワイトバランス制御を行う
こととしたので、ホワイトバランス制御用画像色データの変動による画面のちらつきが抑えられると共に、連続撮影による色合いの変化を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るホワイトバランス調整装置を適用した撮像装置を示すブロック図である。
【図２】（Ｒ−Ｙ）／Ｙ、（Ｂ−Ｙ）／Ｙ軸上における無彩色領域のホワイトバランス制御用画像色データの抽出範囲を示した図である。
【図３】輝度位置による無彩色抽出領域を示した図である。
【図４】ホワイトバランス調整用入力データ数とホワイトバランス調整値の関係を示す図である。
【図５】制御装置のホワイトバランス制御動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１０１ 撮影レンズ
１０２ 絞り
１０３ ＣＣＤ（電荷結合素子）
１０４ ＣＤＳ
１０５ 色分離回路
１０６ 利得制御回路
１０７ マトリクス回路
１０８ Ａ／Ｄ変換器
１０９ 制御装置
１１０ エンコーダ部
【発明の属する技術分野】
この発明は、ホワイトバランス調整装置に関し、詳細には、デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等に使用される撮像装置に適用されるホワイトバランス調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、撮像装置では、白い被写体を撮像して得られる出力信号を人間の見た目に合わせるためには、出力信号のＲ、Ｇ、Ｂの比が１：１：１になるように自動的に調整するホワイトバランス調整が不可欠である。
【０００３】
従来、例えば、ＣＣＤ出力信号に対する色補正として、ＲとＢのアンプのゲインを、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙと輝度信号Ｙを用いて、（Ｒ−Ｙ）／Ｙと（Ｂ−Ｙ）／Ｙの演算結果が０になるように補正することによりホワイトバランス制御を行う方式が知られている。
【０００４】
このようなホワイトバランス補正演算に用いる色差（無彩色抽出）信号は、光源の色温度による黒体輻射近傍の領域が無彩色の領域としての確率が高いため、黒体輻射近傍領域の画像信号をホワイトバランス制御用画像データを抽出する輝度領域は、ノイズの発生する低輝度部と飽和する高輝度部領域を除去した中央輝度領域を使用する。また、抽出したデータ数が少ない場合はホワイトバランス制御とし信頼性が低いため、一定数以上のデータが入力されるまでホワイトバランス演算データとして使用しないようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、撮影環境が明るい場合や無彩色が多く存在する場合には適正な制御が行われるが、暗い場所で撮影した場合にはノイズ取り込み防止リミッタ（低輝度限界設定値）以下となり、輝度抽出領域から外れホワイトバランス制御用画像色データが入力されなくなる。したがって、ホワイトバランス制御用画像色データが入力されない場合は、ホワイトバランス制御が行われず、ホワイトバランス調整は撮影環境の色温度を無視した値が設定されてしまい、不自然な画像になるという問題がある。また、従来技術では、電源ＯＮ後のスタート時において、ホワイトバランス制御用画像色データが必要データ数に満たない場合もホワイトバランス調整は、撮影環境の色温度を無視した値が設定され、不自然な色合いの画像になるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、電源ＯＮ後のスタート時において、撮影環境の色温度に合わない不自然な色合いの画像となるのを防止して適正な画像を出力可能なホワイトバランス調整装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題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に係るホワイトバランス調整装置は、入力されるカラー画像データに応じた輝度信号および色差信号からホワイトバランス制御用画像色データを抽出し、当該抽出したホワイトバランス制御用画像色データに基づき、当該カラー画像データのホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整装置において、前記カラー画像データのうち少なくとも２色の画像データの利得を調整する利得調整手段と、前記ホワイトバランス制御用画像色データに基づき、前記利得調整手段の利得を制御してホワイトバランス制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、電源ＯＮ後のホワイトバランス制御において、通常のホワイトバランス制御に使用するホワイトバランス制御用画像色データを抽出するための通常輝度抽出領域内で、基準データ数のホワイトバランス制御用画像色データを抽出できない場合には、前記通常輝度抽出領域に比して広くした輝度抽出領域を設定し、前記通常輝度抽出領域に比して広くした輝度抽出領域内で、基準データ数のホワイトバランス制御用画像色データを抽出できない場合には、前記基準データ数に比して少なくしたデータ数を前記ホワイトバランス制御用画像色データの有効データ数として設定するものである。
【０００９】
また、請求項２に係るホワイトバランス調整装置は、請求項１に記載のホワイトバランス調整装置において、前記制御手段は、前記通常輝度抽出領域に比して広い複数の輝度抽出領域を段階的に設定可能であることとした。
【００１０】
また、請求項３に係るホワイトバランス調整装置は、入力されるカラー画像データに応じた輝度信号および色差信号からホワイトバランス制御用画像色データを抽出し、当該抽出したホワイトバランス制御用画像色データに基づき、当該カラー画像データのホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整装置において、前記カラー画像データのうち少なくとも２色の画像データの利得を調整する利得調整手段と、前記ホワイトバランス制御用画像色データに基づき、前記利得調整手段の利得を制御してホワイトバランス制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、電源ＯＮ後のホワイトバランス制御において、基準データ数のホワイトバランス制御用画像色データを抽出できない場合には、前記基準データ数に比して少なくしたデータ数を前記ホワイトバランス制御用画像色データの有効データ数として設定するものである。
【００１１】
また、請求項４に係るホワイトバランス調整装置は、入力されるカラー画像データに応じた輝度信号および色差信号からホワイトバランス制御用画像色データを抽出し、当該抽出したホワイトバランス制御用画像色データに基づき、当該カラー画像データのホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整装置において、前記カラー画像データのうち少なくとも２色の画像データの利得を調整する利得調整手段と、前記ホワイトバランス制御用画像色データに基づき、前記利得調整手段の利得を制御してホワイトバランス制御する制御手段とを備え、電源ＯＮ後のホワイトバランス制御において、通常のホワイトバランス制御に使用するホワイトバランス制御用画像色データを抽出するための通常輝度抽出領域内で、基準データ数のホワイトバランス制御用画像色データを抽出できない場合には、前記通常輝度抽出領域に比して広くした輝度抽出領域を設定し、当該設定した条件で、前記基準データ数の前記ホワイトバランス制御用画像色データを抽出した場合には、前記通常輝度抽出領域に比して広くした輝度抽出領域の設定に戻してホワイトバランス制御を行う一方、前記基準データ数の前記ホワイトバランス制御用画像色データを抽出できなかった場合には、前記基準データ数に比して少なくしたデータ数を前記ホワイトバランス制御用画像色データの有効データ数に設定してホワイトバランス制御を行うものである。
【００１２】
また、請求項５に係るホワイトバランス調整装置は、請求項４に係るホワイトバランス調整装置において、前記制御手段は、前記通常輝度抽出領域に比して広くした輝度抽出領域内で、前記基準データ数に比して少なくしたデータ数の前記ホワイトバランス制御用画像色データを抽出できなかった場合には、暫定値を使用してホワイトバランス制御を行うものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明に係るホワイトバランス調整装置を適用した撮像装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係るホワイトバランス調整装置を適用した撮像装置を示すブロック図である。同図に示す撮像装置は、撮影レンズ１０１，絞り１０２，ＣＣＤ（電荷結合素子）１０３，ＣＤＳ１０４，色分離回路１０５，利得制御回路１０６、マトリクス回路１０７，Ａ／Ｄ変換器１０８，制御装置１０９，エンコーダ部１１０とから構成される。
【００１５】
上記撮影レンズ１０１はＣＣＤ１０３上に被写体像を結像する。絞り１０２は被写体像の光量を制限するためのものである。ＣＣＤ１０３は、撮影レンズ１０１および絞り１０２を通過した被写体像を電気信号に変換して画像データとして出力する。ＣＤＳ（相関２重サンプリング素子）１０４は、ＣＣＤ１０３から出力される画像データのノイズ等の除去を行うためのものである。
【００１６】
色分離回路１０５は、入力される画像データをＲ、Ｇ，Ｂに分離してＲＧＢ信号を出力する。利得制御回路１０６は、入力されるＲＧＢ信号のうちＲ信号とＢ信号を、制御装置１０９からの指令に応じてゲイン調整してゲイン調整したＲＧＢ信号を出力する。マトリクス回路１０７は、入力されるＲＧＢ信号を輝度信号Ｙと色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙに変換して出力する。Ａ／Ｄコンバータ１０８は、輝度信号Ｙと色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙをデジタル信号に変換して出力する。
【００１７】
制御装置１０９は、入力される輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙからホワイトバランスを評価するためのホワイトバランス制御用画像色データを抽出し、当該抽出したホワイトバランス制御用画像色データに基づき、無彩色領域におけるＲ信号、Ｇ信号、およびＢ信号が同じ値になるように、Ｒゲイン値、Ｂゲイン値を算出し、利得制御回路１０６のＲ信号とＢ信号のゲインを調整してホワイトバランス制御する。エンコーダ部１１０は、入力される信号を映像信号に変換して出力する。
【００１８】
図２は、（Ｒ−Ｙ）／Ｙ、（Ｂ−Ｙ）／Ｙ軸上における無彩色領域のホワイトバランス制御用画像色データを抽出するための無彩色抽出領域を示した図である。
【００１９】
同図において、無彩色抽出領域は、（Ｒ−Ｙ）／Ｙ、（Ｂ−Ｙ）／Ｙ軸の黒体輻射カーブに沿ったＲ１，Ｂ１の斜線部の範囲である。ホワイトバランス制御では、制御装置９は、入力される輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙのうち、上記無彩色抽出領域内の輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙをホワイトバランス制御用画像色データとして抽出し、当該抽出されたホワイトバランス制御用画像色データに基づきＲ信号およびＢ信号を夫々調整するためのＲゲイン値およびＢゲイン値を算出して、利得制御回路１０６のＲ信号とＢ信号のゲインを調整する。
【００２０】
図３は、輝度（縦軸：Ｙ）位置による無彩色抽出領域を示した図である。同図において、平面は図２の無彩色抽出領域に対応している。
【００２１】
無彩色抽出領域は輝度（Ｙ）が高い（最大値）方向に移動するのに従い広くなっていくが、輝度が高くなるとＲ，Ｇ，Ｂのいずれかが飽和し、色バランスは中輝度位置におけるＲ，Ｇ，Ｂの比率とズレが発生する。
【００２２】
また、輝度が０方向に低く（暗く）なると、Ｒ，Ｇ，Ｂの出力値にノイズが発生し、低輝度（０）方向におけるＲ，Ｇ，Ｂの色バランスは中輝度位置におけるＲ，Ｇ，Ｂの比率とズレが発生する。
【００２３】
したがって、Ｒ，Ｇ，Ｂにズレのない高輝度側限界値をＵ１，低輝度側限界値をＬ１とした場合、ホワイトバランス制御用画像色データの抽出領域として適正な領域は、同図に示すＵ１〜Ｌ１の間の領域、すなわち、基準輝度抽出領域である。
【００２４】
しかるに、暗い場所で撮影した場合には、無彩色が基準輝度抽出領域（Ｕ１〜Ｌ１）から外れて、Ｒ，Ｇ，Ｂの出力値が低輝度側限界値Ｌ１以下となり、ホワイトバランス制御ができなくなる場合がある。
【００２５】
そこで、電源ＯＮ時に、基準輝度抽出領域（Ｕ１〜Ｌ１）内で、一定数のホワイトバランス制御用画像色データを得ることができない場合には、低輝度限界値をＬ２に設定して輝度抽出領域を低輝度側に広げる。そして、低輝度限界値をＬ２に設定しても一定数のホワイトバランス制御用画像色データを得ることができない場合には、低輝度限界値をさらに低輝度側のＬ３に設定する。
【００２６】
図４は、ホワイトバランス制御用画像色データの入力データ数とホワイトバランス調整値（Ｒゲイン値、Ｂゲイン値に対応）との関係を示す。同図に示す如く、ホワイトバランス制御用画像色データのデータ数が少ないと、ホワイトバランス調整値は安定せず、一定のデータ数すなわちＮ１（基準データ数）以上から安定するようになる。
【００２７】
適正なホワイトバランス調整値を得るためには、ホワイトバランス制御用画像色データの有効データ数として、Ｎ１（基準データ数）以上必要であるが、撮像によっては、Ｎ１（基準データ数）以下となる場合がある。
【００２８】
そこで、電源ＯＮ時のホワイトバランス制御の際に、Ｎ１（基準データ数）のホワイトバランス制御用画像色データが得られない場合には、上記した輝度抽出領域の低輝度下限値を低輝度側に下げる方法と有効データ数を少なく設定する方法とを組み合わせてホワイトバランス制御を行う。この組み合わせは複数考えられるが以下に代表的な方法を示す。
【００２９】
例えば、電源ＯＮ時のホワイトバランス制御の際に、一定数のホワイトバランス制御用画像色データが得られない場合には、有効データ数を、Ｎ１（基準データ数）からＮ２に設定変更してホワイトバランス制御を行う。
【００３０】
また、電源ＯＮ時のホワイトバランス制御の際に、Ｎ１（基準データ数）のホワイトバランス制御用画像色データが得られない場合には、上記したように、低輝度限界値をＬ２（図３参照）に設定して輝度抽出領域を低輝度側に広げて、ホワイトバランス制御を行う。
【００３１】
また、電源ＯＮ時のホワイトバランス制御の際に、低輝度限界値をＬ２（図３参照）に設定して輝度抽出領域を低輝度側に広げてもＮ１（基準データ数）のホワイトバランス制御用画像色データが得られない場合には、有効データ数を、Ｎ１（基準データ数）からＮ２（＜Ｎ１）に設定変更してホワイトバランス制御を行う。
【００３２】
また、電源ＯＮ時のホワイトバランス制御の際に、有効データ数をＮ２に設定し、かつ低輝度限界値をＬ２に設定しても、Ｎ２のホワイトバランス制御用画像色データが得られない場合には、さらに、低輝度限界値をより低輝度側のＬ３に設定してホワイトバランス制御を行う。
【００３３】
つぎに、制御装置１０９のホワイトバランス制御動作を図５を参照して説明する。図５は、制御装置１０９のホワイトバランス制御動作を説明するためのフローチャートである。
【００３４】
制御装置１０９は、まず電源が投入されると、輝度抽出領域として基準輝度抽出領域（Ｕ１〜Ｌ１）と有効データ数として基準データ数Ｎ１を設定する（ステップＳ１０１）。
【００３５】
つぎに、制御装置１０９は、撮像動作を開始して、Ａ／Ｄ変換器１０８から入力される輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙのうち上記ステップ１０１で設定された基準輝度抽出領域（Ｕ１〜Ｌ１）内の輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙをホワイトバランス制御用画像色データとして抽出する。そして、制御装置１０９は、ホワイトバランス制御用画像色データを、基準データ数Ｎ１抽出したか否かを判断する（ステップＳ１０２）。
【００３６】
この判断の結果、ホワイトバランス制御用画像色データを、基準データ数Ｎ１抽出したと判断した場合にはステップＳ１１０に移行して、制御装置１０９は、抽出したホワイトバランス制御用画像色データに基づいて、Ｒ信号およびＢ信号を夫々調整するためのＲゲイン値およびＢゲイン値を算出して、利得制御回路１０６のＲ信号とＢ信号のゲインを調整してホワイトバランス制御を行う。そして、現設定（基準輝度抽出領域Ｕ１〜Ｌ１、基準データ数Ｎ１）でホワイトバランス制御を繰り返す（ステップＳ１１０〜ステップＳ１１２）。より具体的には、ここで、ホワイトバランス制御用画像色データをＮ１（基準データ数）抽出できない場合には（ステップＳ１１２）、現設定（基準輝度抽出領域Ｕ１〜Ｌ１、有効データ数Ｎ１）を維持し、基準データ数Ｎ１のホワイトバランス制御用画像色データを抽出できるまで、前回抽出したホワイトバランス制御用画像色データに基づいてホワイトバランス制御する（ステップＳ１１２、Ｓ１１１）。
【００３７】
他方、ステップＳ１０２で、ホワイトバランス制御用画像色データを基準データ数Ｎ１抽出していないと判断した場合には、ステップＳ１０３に移行して、制御装置１０９は、輝度抽出領域として、基準輝度抽出領域（Ｕ１〜Ｌ１）の低輝度側限界値（Ｌ１）より低輝度側となる低輝度側限界値Ｌ２を設定し、輝度抽出領域をＵ１〜Ｌ２に設定する（ステップＳ１０３）。
【００３８】
そして、制御装置１０９は、入力した輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙのうち上記ステップ１０３で設定された輝度抽出通領域（Ｕ１〜Ｌ２）内の輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙをホワイトバランス制御用画像色データとして抽出する。そして、制御装置１０９は、ホワイトバランス制御用画像色データを基準データ数Ｎ１抽出したか否かを判断する（ステップＳ１０４）。
【００３９】
この判断の結果、ホワイトバランス制御用画像色データを、基準データ数Ｎ１抽出したと判断した場合にはステップＳ１１０に移行し、制御装置１０９は、抽出したホワイトバランス制御用画像色データに基づいて、Ｒ信号およびＢ信号を夫々調整するためのＲゲイン値およびＢゲイン値を算出して、利得制御回路１０６のＲ信号とＢ信号のゲインを調整しホワイトバランス制御を行う。そして、有効データ数を基準データＮ１に戻して（ステップＳ１１１）、ホワイトバランス制御を繰り返す（ステップＳ１１１０〜ステップＳ１１２）。より具体的には、ここで、ホワイトバランス制御用画像色データをＮ１（基準データ数）抽出できない場合には（ステップＳ１１２）、現設定（基準輝度抽出領域Ｕ１〜Ｌ１、有効データ数Ｎ１）を維持し、基準データ数Ｎ１のホワイトバランス制御用画像色データを抽出できるまで、前回抽出したホワイトバランス制御用画像色データに基づいてホワイトバランス制御する（ステップＳ１１２、Ｓ１１１）。
【００４０】
他方、ステップＳ１０４で、ホワイトバランス制御用画像色データを、基準データ数Ｎ１抽出していないと判断した場合には、ステップＳ１０５に移行し、制御装置１０９は、有効データ数として、基準データ数Ｎ１より少ないデータ数Ｎ２を設定する。そして、制御装置１０９は、輝度抽出領域（Ｕ１〜Ｌ２）内で抽出したホワイトバランス制御用画像色データがＮ２以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０６）。
【００４１】
この判断の結果、ホワイトバランス制御用画像色データを、データ数Ｎ２抽出したと判断した場合には、ステップＳ１０７に移行し、制御装置１０９は、抽出したホワイトバランス制御用画像色データに基づいて、Ｒ信号およびＢ信号を夫々調整するためのＲゲイン値およびＢゲイン値を算出して、利得制御回路１０６のＲ信号とＢ信号のゲインを調整しホワイトバランス制御を行う。そして、処理はステップＳ１０９に移行し、制御装置１０９は、有効データ数をＮ１に戻してホワイトバランス制御を行う。
【００４２】
他方、ステップＳ１０６で、ホワイトバランス制御用画像色データを基準データ数Ｎ２抽出していないと判断した場合には、ステップＳ１１３に移行して、制御装置１０９は、上記ステップＳ１０３で設定した輝度抽出領域（Ｕ１〜Ｌ２）の低輝度側限界値（Ｌ２）より低輝度側となる低輝度側限界値Ｌ３を設定し、輝度抽出領域としてＵ１〜Ｌ３を設定する。
【００４３】
そして、制御装置１０９は、入力した輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙのうち輝度抽出通領域Ｕ１〜Ｌ３内の輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙをホワイトバランス制御用画像色データとして抽出する。そして、制御装置１０９は、ホワイトバランス制御用画像色データを基準データ数Ｎ２抽出したか否かを判断する（ステップＳ１１４）。
【００４４】
この判断の結果、ホワイトバランス制御用画像色データを、データ数Ｎ２抽出したと判断した場合には、ステップＳ１１６に移行して、制御装置１０９は、抽出したホワイトバランス制御用画像色データに基づいて、Ｒ信号およびＢ信号を夫々調整するためのＲゲイン値およびＢゲイン値を算出して、利得制御回路１０６のＲ信号とＢ信号のゲインを調整しホワイトバランス制御を行う。そして、処理はステップＳ１１７に移行し、制御装置１０９は、輝度抽出領域の低輝度側限界値をＬ２に戻してホワイトバランス制御を行う。
【００４５】
他方、ステップＳ１１４で、ホワイトバランス制御用画像色データを基準データ数Ｎ２抽出していないと判断した場合には、ステップＳ１１５に移行し、制御装置１０７は、予め設けてある暫定値に基づいて、Ｒ信号およびＢ信号を夫々調整するためのＲゲイン値およびＢゲイン値を算出して、利得制御回路１０６のＲ信号とＢ信号のゲインを調整してホワイトバランス制御を行う。そして、処理はステップＳ１１３に移行し、現設定（輝度抽出領域Ｕ１〜Ｌ３、有効データ数Ｎ２）で、ホワイトバランス制御用画像色データをＮ２抽出するまで同じ処理を繰り返し実行する（ステップＳ１１３〜ステップＳ１１５）。
【００４６】
以上説明したように、本実施の形態においては、制御装置１０９は、電源ＯＮ後のホワイトバランス調整に際して、ホワイトバランス制御用画像色データを基準データ数Ｎ１抽出できない場合には、ホワイトバランス制御用画像色データを抽出するための輝度抽出領域を基準輝度抽出領域（Ｕ１〜Ｌ１）に比して低輝度側に広くした輝度抽出領域（Ｕ１〜Ｌ２）を設定することとしたので、基準輝度抽出領域（Ｕ１〜Ｌ１）で基準データ数Ｎ１分のホワイトバランス調整用画像色データが無い画像においても、適正なホワイトバランス制御用画像色データに近い値を得ることができ、従来の撮影環境の色温度を無視した初期設定色温度状態で撮影される不自然な度合の画像を無くすことができる。
【００４７】
また、本実施の形態では、制御装置１０９は、基準輝度抽出領域（Ｕ１〜Ｌ１）よりも広い輝度抽出領域（Ｕ１〜Ｌ２）を設定しても、ホワイトバランス制御用画像色データを基準データ数Ｎ１抽出できない場合には、有効データ数を基準データ数Ｎ１よりも少ないデータ数Ｎ２に設定することとしたので、電源ＯＮ時にホワイトバランス制御用画像色データが基準データ数Ｎ１に満たない画像においても、適正値に近いホワイトバランス調整用画像色データが得ることができ、従来の撮影環境の色温度を無視した初期設定色温度状態で撮影される不自然な色合いの画像を無くすことができる。
【００４８】
また、本実施の形態では、制御装置１０９は、基準輝度抽出領域（Ｕ１〜Ｌ１）よりも広い輝度抽出領域（Ｕ１〜Ｌ２）を設定し、かつ有効データ数として基準データ数Ｎ１よりも少ないデータ数Ｎ２に設定しても、ホワイトバランス制御用画像色データをデータ数Ｎ２抽出できない場合には、輝度抽出領域をＵ１〜Ｌ２に比してさらに広いＵ１〜Ｌ３を設定することとしたので、適正範囲外のホワイトバランス制御用画像色データでも適正なホワイトバランス制御用画像色データに近いホワイトバランス制御用画像色データを抽出でき、ホワイトバランス制御精度が著しく損なわれない高精度のホワイトバランス制御用画像色データを得ることができる。付言すると、輝度抽出範囲を段階的に変更することとしたので、暗い撮影環境における抽出状態に合わせて精度の高い対応が可能となる。
【００４９】
また、本実施の形態では、制御装置１０９は、基準輝度抽出領域（Ｕ１〜Ｌ１）よりも広い輝度抽出領域（Ｕ１〜Ｌ２）を設定し、かつ有効データ数を基準データ数Ｎ１よりも少ないデータ数Ｎ２に設定した場合において、ホワイトバランス制御用画像色データをデータ数Ｎ２抽出した場合には、有効データ数を基準データ数Ｎ１に戻して、ホワイトバランス制御を行うこととしたので、被写体の適正値への変化に素早く対応できると共に、ホワイトバランス制御による色変化をスムーズに変化させることができる。
【００５０】
また、本実施の形態では、制御装置１０９は、輝度抽出領域（Ｕ１〜Ｌ３）を設定し、かつ有効データ数をＮ２に設定した場合において、ホワイトバランス制御用画像色データをＮ２抽出した場合には、輝度抽出領域をＵ１〜Ｌ２に戻してホワイトバランス制御することとしたので、被写体の適正値への変化に素早く対応できると共に、ホワイトバランス制御による色変化をスムーズに変化させることができる。
【００５１】
なお、本実施の形態では、ホワイトバランス制御用画像色データが有効データ数入力されない場合に、▲１▼輝度抽出領域の変更（上記ステップＳ１０３）、▲２▼有効データ数の変更（上記ステップＳ１０５）、▲３▼輝度抽出領域の変更（上記ステップＳ１１３）の順に制御することとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、入力される画像データの信頼性に応じて、例えば、▲１▼有効データ数の変更、▲２▼輝度抽出領域の段階的変更の順に制御を行うことにしても良い。
【００５２】
また、本発明は上記した実施の形態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更可能である。
【００５３】
また、本発明のホワイトバランス調整装置は、ビデオカメラ、デジタルカメラ等に使用される撮像装置に広く適用可能である。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係るホワイトバランス調整装置によれば、前記制御手段は、電源ＯＮ後のホワイトバランス制御において、通常のホワイトバランス制御に使用するホワイトバランス制御用画像色データを抽出するための通常輝度抽出領域内で、基準データ数のホワイトバランス制御用画像色データを抽出できない場合には、前記通常輝度抽出領域に比して広くした輝度抽出領域を設定し、前記通常輝度抽出領域に比して広くした輝度抽出領域内で、基準データ数のホワイトバランス制御用画像色データを抽出できない場合には、前記基準データ数に比して少なくしたデータ数を前記ホワイトバランス制御用画像色データの有効データ数として設定することとしたので、基準輝度抽出領域にホワイトバランス調整用画像色データが無い画像においても、適正なホワイトバランス制御用画像色データに近い値を得ることができ、従来の撮影環境の色温度を無視した初期設定色温度状態で撮影される不自然な度合の画像を無くすことができる。また、適正範囲外のホワイトバランス制御用画像色データでも適正なホワイトバランス制御用画像色データに近いホワイトバランス制御用画像色データを抽出でき、ホワイトバランス制御精度が著しく損なわれない高精度のホワイトバランス制御用画像色データを得ることが可能となる。
【００５６】
また、請求項２に係るホワイトバランス調整装置によれば、請求項１に記載のホワイトバランス調整装置において、制御手段は、通常輝度抽出領域に比して広い複数の輝度抽出領域を段階的に設定可能であることとしたので、暗い撮影環境における抽出状態に対応させて精度の高い対応が可能となる。
【００５７】
また、請求項３に係るホワイトバランス制御装置によれば、利得調整手段はカラー画像データのうち少なくとも２色の画像データの利得を調整し、制御手段はホワイトバランス制御用画像色データに基づき、利得調整手段の利得を制御してホワイトバランス制御し、また、電源ＯＮ後のホワイトバランス制御において、基準データ数のホワイトバランス制御用画像色データを抽出できない場合には、基準データ数に比して少なくしたデータ数をホワイトバランス制御用画像色データの有効データ数として設定することとしたので、電源ＯＮ時の有効データ数に満たない画像においても、適正なホワイトバランス制御用画像色データに近いホワイトバランス制御用画像色データを得ることができ、従来の撮影環境の色温度を無視した初期設定色温度状態で撮影される不自然な色合いの画像を無くすことができる。
【００５８】
また、請求項４に係るホワイトバランス調整装置は、入力されるカラー画像データに応じた輝度信号および色差信号からホワイトバランス制御用画像色データを抽出し、当該抽出したホワイトバランス制御用画像色データに基づき、当該カラー画像データのホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整装置において、前記カラー画像データのうち少なくとも２色の画像データの利得を調整する利得調整手段と、前記ホワイトバランス制御用画像色データに基づき、前記利得調整手段の利得を制御してホワイトバランス制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、電源ＯＮ後のホワイトバランス制御において、通常のホワイトバランス制御に使用するホワイトバランス制御用画像色データを抽出するための通常輝度抽出領域内で、基準データ数のホワイトバランス制御用画像色データを抽出できない場合には、前記通常輝度抽出領域に比して広くした輝度抽出領域を設定し、当該設定した条件で、前記基準データ数の前記ホワイトバランス制御用画像色データを抽出した場合には、前記通常輝度抽出領域に比して広くした輝度抽出領域の設定に戻してホワイトバランス制御を行う一方、前記基準データ数の前記ホワイトバランス制御用画像色データを抽出できなかった場合には、前記基準データ数に比して少なくしたデータ数を前記ホワイトバランス制御用画像色データの有効データ数に設定してホワイトバランス制御を行うこととしたので、被写体の適正値への変化に素早く対応できると共に、ホワイトバランス制御による色変化をスムーズに変化させることができる。
【００５９】
また、請求項５に係るホワイトバランス調整装置は、請求項４に係るホワイトバランス調整装置において、前記制御手段は、前記通常輝度抽出領域に比して広くした輝度抽出領域内で、前記基準データ数に比して少なくしたデータ数の前記ホワイトバランス制御用画像色データを抽出できなかった場合には、暫定値を使用してホワイトバランス制御を行う
こととしたので、ホワイトバランス制御用画像色データの変動による画面のちらつきが抑えられると共に、連続撮影による色合いの変化を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るホワイトバランス調整装置を適用した撮像装置を示すブロック図である。
【図２】（Ｒ−Ｙ）／Ｙ、（Ｂ−Ｙ）／Ｙ軸上における無彩色領域のホワイトバランス制御用画像色データの抽出範囲を示した図である。
【図３】輝度位置による無彩色抽出領域を示した図である。
【図４】ホワイトバランス調整用入力データ数とホワイトバランス調整値の関係を示す図である。
【図５】制御装置のホワイトバランス制御動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１０１ 撮影レンズ
１０２ 絞り
１０３ ＣＣＤ（電荷結合素子）
１０４ ＣＤＳ
１０５ 色分離回路
１０６ 利得制御回路
１０７ マトリクス回路
１０８ Ａ／Ｄ変換器
１０９ 制御装置
１１０ エンコーダ部
Claims (5)
- 入力されるカラー画像データに応じた輝度信号および色差信号からホワイトバランス制御用画像色データを抽出し、当該抽出したホワイトバランス制御用画像色データに基づき、当該カラー画像データのホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整装置において、
前記カラー画像データのうち少なくとも２色の画像データの利得を調整する利得調整手段と、
前記ホワイトバランス制御用画像色データに基づき、前記利得調整手段の利得を制御してホワイトバランス制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
電源ＯＮ後のホワイトバランス制御において、通常のホワイトバランス制御に使用するホワイトバランス制御用画像色データを抽出するための通常輝度抽出領域内で、基準データ数のホワイトバランス制御用画像色データを抽出できない場合には、前記通常輝度抽出領域に比して広くした輝度抽出領域を設定し、
前記通常輝度抽出領域に比して広くした輝度抽出領域内で、基準データ数のホワイトバランス制御用画像色データを抽出できない場合には、前記基準データ数に比して少なくしたデータ数を前記ホワイトバランス制御用画像色データの有効データ数として設定することを特徴とする請求項１に記載のホワイトバランス調整装置。 - 前記制御手段は、前記通常輝度抽出領域に比して広い複数の輝度抽出領域を段階的に設定可能であることを特徴とする請求項１に記載のホワイトバランス制御装置。
- 入力されるカラー画像データに応じた輝度信号および色差信号からホワイトバランス制御用画像色データを抽出し、当該抽出したホワイトバランス制御用画像色データに基づき、当該カラー画像データのホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整装置において、
前記カラー画像データのうち少なくとも２色の画像データの利得を調整する利得調整手段と、
前記ホワイトバランス制御用画像色データに基づき、前記利得調整手段の利得を制御してホワイトバランス制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、電源ＯＮ後のホワイトバランス制御において、基準データ数のホワイトバランス制御用画像色データを抽出できない場合には、前記基準データ数に比して少なくしたデータ数を前記ホワイトバランス制御用画像色データの有効データ数として設定することを特徴とするホワイトバランス制御装置。 - 入力されるカラー画像データに応じた輝度信号および色差信号からホワイトバランス制御用画像色データを抽出し、当該抽出したホワイトバランス制御用画像色データに基づき、当該カラー画像データのホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整装置において、
前記カラー画像データのうち少なくとも２色の画像データの利得を調整する利得調整手段と、
前記ホワイトバランス制御用画像色データに基づき、前記利得調整手段の利得を制御してホワイトバランス制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
電源ＯＮ後のホワイトバランス制御において、通常のホワイトバランス制御に使用するホワイトバランス制御用画像色データを抽出するための通常輝度抽出領域内で、基準データ数のホワイトバランス制御用画像色データを抽出できない場合には、前記通常輝度抽出領域に比して広くした輝度抽出領域を設定し、
当該設定した条件で、前記基準データ数の前記ホワイトバランス制御用画像色データを抽出した場合には、前記通常輝度抽出領域に比して広くした輝度抽出領域の設定に戻してホワイトバランス制御を行う一方、前記基準データ数の前記ホワイトバランス制御用画像色データを抽出できなかった場合には、前記基準データ数に比して少なくしたデータ数を 前記ホワイトバランス制御用画像色データの有効データ数に設定してホワイトバランス制御を行うことを特徴とするホワイトバランス制御装置。 - 前記制御手段は、前記通常輝度抽出領域に比して広くした輝度抽出領域内で、前記基準データ数に比して少なくしたデータ数の前記ホワイトバランス制御用画像色データを抽出できなかった場合には、暫定値を使用してホワイトバランス制御を行うことを特徴とする請求項４に記載のホワイトバランス制御装置。
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