JP3628856B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、撮像装置に関し、詳細には、ホワイトバランス調整機能を備えた撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
デジタルカメラにおいては、良質のカラー画像を得るために白バランス調整が必要である。この白バランスがくずれると、白色の被写体を撮影した場合にその撮影画像が色みがかって見えるだけでなく、一般の被写体を撮影した時の色再現性も劣化し、良質の再現画像が得られなくなる。
【0003】
光源の色温度が変化すれば、白バランスが変化するので、その都度白色(又は無彩色)の被写体を撮影して、デジタルカメラの撮影信号出力である3原色信号R,G,Bの出力比が1:1:1となるように調整しなければならない。これが白バランス調整であり、この調整は、一般に、各色信号の伝送線路に設けられた可変利得回路を調整することにより行われる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、晴天野外などの高輝度の場合には、CCDで色飛びが発生して被写体の色の差がなくなってしまったり、また、強い光により画面全体が同じような色合いになってしまうという問題がある。
【0005】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、被写体が高輝度な場合においても適正に白を再現することが可能な撮像装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し、目的を達成するため、請求項1に係る撮像装置は、光学系を介した被写体光を電気信号に変換してカラー画像データとして出力する撮像素子と、前記カラー画像データの各色のAWB評価値を出力するAWB評価値出力手段と、被写体の輝度値を検出する測光手段と、前記輝度値が規定値以上であるか否かを判別し、さらに、前記輝度値が前記規定値より大に設定されている上限値以上であるか否かを判別する判別手段と、前記判別手段の判別結果に基づいて、前記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制御手段と、を備え、前記ホワイトバランス制御手段は、(A)前記判別手段により、前記輝度値が規定値より小であると判別された場合には、前記AWB評価値に対応するゲイン値を算出し当該算出したゲイン値に基づいて、ホワイトバランス調整を行い、(B)前記判別手段により、前記輝度値が前記規定値以上でかつ前記上限値以上であると判別された場合には、予め設定された初期ゲイン値と前記算出したゲイン値との加重平均を算出して、当該加重平均されたゲイン値に基づいてホワイトバランス調整を行い、(C)前記判別手段により、前記輝度値が前記上限値以上であると判別された場合には、前記予め設定された初期ゲイン値に基づいてホワイトバランス調整を行うものである。
【0007】
また、請求項2に係る撮像装置は、請求項1に係る撮像装置において、前記ホワイトバランス制御手段は、前記加重平均の加重係数を変更可能であることとした。
【0008】
また、請求項3に係る撮像装置は、請求項2に係る撮像装置において、前記加重平均の加重係数の変更は、入力部若しくは外部機器により設定可能であることとした。
【0009】
また、請求項4に係る撮像装置は、請求項1〜3のいずれか1つに係る撮像装置において、前記判別手段は、前記規定値を変更可能であることとした。
【0010】
また、請求項5に係る撮像装置は、請求項4に係る撮像装置において、前記規定値の変更は、入力部若しくは外部機器により設定可能であることをこととした。
【0011】
また、請求項6に係る撮像装置は、請求項1〜5のいずれか1つに係る撮像装置において、前記ホワイトバランス制御手段は、前記輝度値に応じて、前記加重平均の加重係数を変更することとした。
【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、本実施の形態に係る撮像装置のブロック構成図を示している。図1において、100は、撮像装置を示しており、この撮像装置100は、レンズ(不図示),オートフォーカス等を含むメカ機構(不図示),CCD101,A/D変換器102、可変利得増幅器(アンプ)103r、103g、103b、色差マトリックス回路104、AE・AWB評価値抽出回路105、制御部106、TimingSG(制御信号生成)107とを備えている。
【0015】
レンズユニットは,レンズ(不図示),オートフォーカス(AF)・絞り・フィルター部を含むメカ機構(不図示)等からなる。CCD(電荷結合素子)101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のアナログ画像データを出力する。また,A/D変換器102は,CCD101から出力されるR、G、B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、R,G,B毎に設けられた後段の可変利得増幅器(アンプ)103r、103g、103bに出力する。
【0016】
可変利得増幅器103r、103g、103bは、制御部106により夫々設定されるゲインで、A/D変換器102から入力されるR、G、Bのデジタル画像データを夫々増幅して出力する。色差マトリックス回路104は、可変利得増幅器103r、103g、103bから入力されるR、G、Bのデジタル画像データを色差(Cb,Cr)と輝度(Y)に分離して出力する。AE・AWB用評価値抽出回路105は、可変利得増幅器103r、103g、103bから入力されるR、G、Bのデジタル画像データの輝度データに基づいて、CCD101の撮像画面の各画素毎に、各色のAWB評価値、及び輝度値を算出するためのAE評価値を制御部106に出力する。
【0017】
尚、AE・AWB評価値回路105は、AWB評価値及びAE評価値として、CCD101の撮像画面の各画素毎の各々の評価値を送出することとしたが、これに限られるものではなく、CCD101の撮像画面を、例えば、図2及び図3に示す如く、複数エリアに分割し、各エリア毎に平均若しくは加重平均した各々の評価値を送出することにしても良い。図2は、CCD101の撮像画面を格子状に分割した例を示しており、図3は、CCD101の撮像画面を大きさの異なる複数の長方形のエリア(エリアy_1〜y_6)に分割した例を示している。
【0018】
尚、上記構成では、AE及びAWB制御で使用する輝度値の算出には、CCD101からのデータを用いた内部センサー方式を使用しているが、外部に輝度値を算出するための測光回路を設けた外部センサ方式や、この2つを組み合わせたハイブリット方式を用いても良い。
【0019】
制御部106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107からの指示,或いは図示しないリモコン等の外部動作指示に従い,上記撮像装置の全動作を制御する。具体的には、制御部106は,撮像動作、ホワイトバランス(AWB)調整動作、AE調整動作等の制御を行う。また、制御部106は、可変利得増幅器103r、103bのゲインを制御する。
【0020】
キー操作部107は、撮像装置の動作指示を行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うためのボタンを備えている。フラッシュメモリ108は、制御部106が撮像装置の動作制御を行うための初期データ等が書き込まれている。具体的には、フラッシュメモリ108には、例えば、AWB制御の際に使用される初期ゲイン値(P)や、加重平均の係数(α、β)等が格納されている。
【0021】
TimingSG(制御信号生成)109は、制御部106の制御により、CCD101から電気信号を取り込むためにタイミング信号を生成してCCD101に出力する。
【0022】
上記構成においては、AE・AWB用評価値抽出回路105がAWB評価値出力手段及び測光手段を、制御部106が判別手段及びホワイトバランス制御手段を、それぞれ実現する。
【0023】
次に、上記デジタルカメラ1におけるAWB制御に関わる動作について説明する。先ず、レンズ(不図示)を介した被写体光は、CCDに入射し、CCDは、被写体光を電気信号(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103r、103bは、制御部106で設定されるゲインで、R,Gのデジタル画像データを夫々増幅して出力する。
【0024】
AE・AWB用評価値抽出回路105は、可変利得増幅器103r、103bから入力されるR,G,Bのデジタル画像データのAWB評価値及びAE評価値を制御部106に出力する。
【0025】
図4は、制御部106のAWB調整の動作を示すフローチャートである。図4において、先ず、制御部106は、輝度値が、規定値より小であるのか(輝度値<規定値)、規定値以上で上限値より小であるのか(規定値≦輝度値<上限値)、若しくは、上限値以上であるのか(輝度値≧上限値)を判別する(ステップS1)。そして、制御部106は、輝度値が規定値より小である場合(輝度値<規定値)には、AWB評価値に対応するゲイン値(GB)を算出して可変利得増幅器103r、103bに設定する(ステップS2)。また、制御部106は、輝度値が規定値以上で上限値より小である場合(規定値≦輝度値<上限値)には、AWB評価値に対応するゲイン値(GB)を算出し、フラッシュメモリ108に格納された初期ゲイン値(P)と算出したAWB制御値に対応するゲイン値(GB)との加重平均M=αP+βGB(但し、α、βは加重係数)を算出して、当該加重平均されたゲイン値Mを、可変利得増幅器103r、103bに設定する(ステップS3)。また、制御部106は、輝度値が上限値以上である場合(輝度値>上限値)には、フラッシュメモリ108に格納された初期ゲイン値(GB)を可変利得増幅器103r、103bに設定する(ステップS4)。以上の動作により、制御部106は、AWB調整を行う。
【0026】
尚、調整するゲインをR、Bとしているが、本発明は、これに限られるものではなく、R、G、Bの少なくとも2以上の組み合わせのゲインを調整することにしても良い。
【0027】
また、制御部106は、操作者によるキー操作部107の指示や操作者によるパソコン等の外部機器の操作により、加重平均の係数(α、β)を変更可能であり、また、AWB評価値に応じて、加重平均の係数(α、β)を変更可能である。
【0028】
また、制御部106は、操作者によるキー操作部107の指示や操作者によるパソコン等の外部機器により、上述の輝度値の規定値や上限値を変更可能である。また、出荷地別に異なった初期ゲイン値を設定しても良い。
【0029】
図5は、撮像装置100とパソコン200との接続を示す図である。図5に示す如く、パソコン200と撮像装置の制御部106は、有線(例えば、ケーブル)若しくは無線(例えば、IrDA)で接続可能であり、操作者はパソコン200の入力部を介して、上述の加重平均の係数(α、β)、輝度値の規定値や、上限値等を変更可能である。
【0030】
尚、上述の加重平均の係数(α、β)、輝度値の規定値や、上限値等の設定を変更可能な手段の一例としてパソコンを挙げたが、本発明はこれに限られるものではなく、他のワークステーション、モバイルコンピュー等の外部機器によっても変更可能である。
【0031】
以上説明したように、本実施の形態によれば、制御部106は、AE・AWB用評価値抽出回路105から入力される輝度値が、規定値より小である場合にはこのAWB評価値に対応するゲイン値(GB)を算出して可変利得増幅器103r、103bに設定し、また、輝度値が、規定値以上で上限値より小である場合には、AWB評価値に対応するゲイン値(GB)を算出し、フラッシュメモリ108に格納された初期ゲイン値(P)と算出したAWB制御値に対応するゲイン値(GB)との加重平均M=αP+βGBを算出して、当該加重平均されたゲイン値Mを、可変利得増幅器103r、103bに設定し、また、輝度値が、上限値以上である場合には初期ゲイン値(GB)を可変利得増幅器103r、103bに設定することによりホワイトバランス調整を行うこととしたので、被写体が高輝度な場合においても適正に白を再現することが可能となる。
【0032】
尚、本発明に係る撮像装置は、デジタルスチ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。
【0033】
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。
【0034】
【発明の効果】
請求項1に係る撮像装置は、光学系を介した被写体光を電気信号に変換してカラー画像データとして出力する撮像素子と、前記カラー画像データの各色のAWB評価値を出力するAWB評価値出力手段と、被写体の輝度値を検出する測光手段と、前記輝度値が規定値以上であるか否かを判別し、さらに、前記輝度値が前記規定値より大に設定されている上限値以上であるか否かを判別する判別手段と、前記判別手段の判別結果に基づいて、前記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制御手段と、を備え、前記ホワイトバランス制御手段は、(A)前記判別手段により、前記輝度値が前記規定値より小であると判別された場合には、前記AWB評価値に対応するゲイン値を算出し当該算出したゲイン値に基づいて、ホワイトバランス調整を行い、(B)前記判別手段により、前記輝度値が前記規定値以上でかつ前記上限値未満であると判別された場合には、予め設定された初期ゲイン値と前記算出したゲイン値との加重平均を算出して、当該加重平均されたゲイン値に基づいてホワイトバランス調整を行い、(C)前記判別手段により、前記輝度値が前記上限値以上であると判別された場合には、前記予め設定された初期ゲイン値に基づいてホワイトバランス調整を行うこととしたので、被写体が高輝度な場合においても適正に白を再現することが可能となる。
【0035】
また、請求項2に係る撮像装置は、請求項1に係る撮像装置において、ホワイトバランス制御手段は、前記加重平均の加重係数を変更可能であることとしたので、より最適なホワイトバランス調整を行うことが可能となる。
【0036】
また、請求項3に係る撮像装置は、請求項2に係る撮像装置において、加重平均の加重係数の変更は、入力部若しくは外部機器により設定可能であることとしたので、加重平均の加重係数を容易に変更することが可能となる。
【0037】
また、請求項4に係る撮像装置は、請求項1〜3のいずれか1つに係る撮像装置において、前記判別手段は、前記規定値を変更可能であることとしたので、より最適なホワイトバランス調整を行うことが可能となる。
【0038】
また、請求項5に係る撮像装置は、請求項4に係る撮像装置において、規定値の変更は、入力部若しくは外部機器により設定可能であることをこととしたので、規定値を容易に変更することが可能となる。
【0039】
また、請求項6に係る撮像装置は、請求項1〜5のいずれか1つに係る撮像装置において、ホワイトバランス制御手段は、輝度値に応じて、加重平均の加重係数を変更することとしたので、より最適なホワイトバランス調整を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態に係る撮像装置のブロック構成図を示す。
【図2】図1のCCDの撮像画面を複数エリアに分割した例を示す図である。
【図3】図1のCCDの撮像画面を複数エリアに分割した例を示す図である。
【図4】制御部のAWB調整の動作を示すフローチャートである。
【図5】撮像装置とパソコンとの接続を示す図である。
【符号の説明】
100 撮像装置
101 CCD
102 A/D変換器
103r R用可変利得増幅器
103g G用可変利得増幅器
103b B用可変利得増幅器
104 色差マトリックス回路
105 AE・AWB用評価値抽出回路
106 制御部
107 キー操作部
108 フラッシュメモリフレームメモリ
109 TimingSG(制御信号生成)
200 パソコン
Claims (6)
- 光学系を介した被写体光を電気信号に変換してカラー画像データとして出力する撮像素子と、
前記カラー画像データの各色のAWB評価値を出力するAWB評価値出力手段と、
被写体の輝度値を検出する測光手段と、
前記輝度値が規定値以上であるか否かを判別し、さらに、前記輝度値が前記規定値より大に設定されている上限値以上であるか否かを判別する判別手段と、
前記判別手段の判別結果に基づいて、前記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制御手段と、を備え、
前記ホワイトバランス制御手段は、
(A)前記判別手段により、前記輝度値が規定値より小であると判別された場合には、前記AWB評価値に対応するゲイン値を算出し当該算出したゲイン値に基づいて、ホワイトバランス調整を行い、
(B)前記判別手段により、前記輝度値が前記規定値以上でかつ前記上限値未満であると判別された場合には、予め設定された初期ゲイン値と前記算出したゲイン値との加重平均を算出して、当該加重平均されたゲイン値に基づいてホワイトバランス調整を行い、
(C)前記判別手段により、前記輝度値が前記上限値以上であると判別された場合には、前記予め設定された初期ゲイン値に基づいてホワイトバランス調整を行うことを特徴する撮像装置。 - 前記ホワイトバランス制御手段は、前記加重平均の加重係数を変更可能であることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
- 前記加重平均の加重係数の変更は、入力部若しくは外部機器により設定可能であることを特徴とする請求項2記載の撮像装置。
- 前記判別手段は、前記規定値を変更可能であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の撮像装置。
- 前記規定値の変更は、入力部若しくは外部機器により設定可能であることを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。
- 前記ホワイトバランス制御手段は、前記輝度値に応じて、前記加重平均の加重係数を変更することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の撮像装置。
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