JP3774480B2

JP3774480B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP3774480B2
Application number: JP16089493A
Authority: JP
Inventors: 智中山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 2006-05-17
Anticipated expiration: 2021-05-17
Also published as: JPH0723400A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ビデオカメラ、電子スチルカメラ等の撮像装置、特に自動ホワイトバランス補正装置を有する撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオカメラなどのホワイトバランス補正を自動的に行う装置では、人間の補正能力になるべく近づける為に、曇天太陽光などの高色温度側および白熱電球などの低色温度側においてホワイトバランス補正範囲に制限を設ける必要がある。図５は従来のホワイトバランス補正範囲を説明する図である。図５で４２は色温度（Ｋ）の分布、４１は色温度４２に対して人間がどのような色と感じるかを示す色の変化、４３は色温度４２に対応した自然光の色温度、４４は色温度４２に対応した人工照明光の色温度、４０は色温度４２に対応したホワイトバランス補正範囲である。エリア１はホワイトバランス補正範囲４０の従来の補正範囲を示し、ａ４はエリア１の高色温度側制御限界、ａ３はエリア１の低色温度側制御限界である。
【０００３】
図５によれば、人間の感覚として白く見える色温度は３２００〜６０００Ｋ程度、また、黄色みはあるが自然な色と感じるのは２５００〜３２００Ｋ程度であり、ホワイトバランスの補正はこの範囲を補う必要がある。さらに、晴天の空は青く見え、日の出、日の入りなどは赤く見える必要がある為、これらの条件から従来は制御範囲ａ４は６０００Ｋ程度、制御範囲ａ３は２５００〜３０００Ｋ程度の設定とすることが望ましくその範囲は固定されたものであった。
【０００４】
図６は上記内容に基づいた従来のホワイトバランス回路の構成を示すブロック図である。図６において、１は撮像素子、２は撮像素子１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、３は赤色信号Ｒに対する利得制御回路、４は青色信号Ｂに対する利得制御回路、５は色差信号生成回路、６は入力を標準テレビ信号に変換するエンコーダ回路、７はフィードバックループにより撮像素子からの信号を適正レベルに増幅するＡＧＣアンプ、３０はホワイトバランス制御用色差信号（Ｂ−Ｙ）、３１はホワイトバランス制御用色差信号（Ｒ−Ｙ）、３２はホワイトバランス制御用輝度信号ＹＨ、３４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、２０は演算処理に必要なタイミングをとるための同期信号、２１は演算処理の基準値（Ｒｒｅｆ，Ｂｒｅｆ）である。
【０００５】
撮像素子１に入射した光信号は、ここで光電変換され、ＡＧＣアンプ７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２に出力される。輝度信号・色度信号生成回路２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３、４に入力され、そこで補正信号演算部３４からのホワイトバランス制御信号３５，３６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５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６に入力され、標準テレビジョン信号に変換され出される。ここで前記色差信号（Ｒ−Ｙ）、（Ｂ−Ｙ）は補正信号演算部３４にも入力される。
【０００６】
補正信号演算部３４の演算内容はホワイトバランスの基本的な制御の為のものであり、その制御方法は、補正信号演算部３４に入力された色差信号（ＲーＹ）３１および色差信号（ＢーＹ）３０を用い、白に相当する基準値２１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。ただし、補正データは補正信号演算部３４の内部で補正範囲ａ４〜ａ３までに制限され、Ｒゲイン補正出力３６、Ｂゲイン補正出力３５として色温度変化軌跡に沿ったホワイトバランス制御が行われるように出力される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記構成例では、被写体の照明条件によっては人間の感覚と異なった発色となる場合が生じる。例えば、日の出、日の入りなどの太陽光は人間は記憶色に頼る為赤いものと感じるが、前記構成例のホワイトバランス補正範囲ａ３では赤みが少なくなってしまう。また逆に、ローソクの光は人間の目には慣れることによって自然に感じるが、補正範囲ａ３では補正しきれずに赤いままとなる。このように、人間は記憶色や慣れ（経験）によって状況に応じた感じ方をするが、従来の補正範囲が固定されたホワイトバランス補正では人間の感覚に近い補正を行うことは困難であった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため本発明の撮像装置は、撮像手段と、
該撮像手段の出力のホワイトバランス補正を行うホワイトバランス補正手段と、
被写体の明るさを検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出される被写体の明るさが暗くなるに従って前記ホワイトバランス補正手段によって補正される低色温度側の制御限界と高色温度側の制御限界によって定まる補正範囲幅を低色温度側に拡張するように変化させる補正範囲可変手段とを有する構成とした。
【０００９】
このように構成することにより、被写体の明るさを検出すると、ホワイトバランスの補正範囲を変化させ被写体の状況に応じた最適のホワイトバランス補正動作を行うことができる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００１１】
図１は本発明の実施例である撮像装置の自動ホワイトバランス装置のブロック図である。図６と同一符合部分は同一または相当部分なので、説明は省略する。３７はアイリス位置検出器、３８はＡＧＣゲイン検出器、３９は本実施例の特徴を含んだホワイトバランス補正用の補正信号演算部である。
【００１２】
アイリス位置検出器３７はホール素子等からなり、図２に示すように、例えばアイリス開放時には高く、閉じきり時には低くなるような電圧が出力される。ＡＧＣゲイン検出器３８はＡＧＣアンプ７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。補正信号演算部３９は図６の補正信号演算部３４の内容に加えて本発明の特徴である被写体の明るさに応じてホワイトバランス補正範囲を演算処理し、変化させる機能を含む。
【００１３】
図３は本実施例のホワイトバランス補正範囲を説明する図である。図５と同一符合部分は同一または相当部分なので、説明は省略する。エリア２はホワイトバランス補正範囲４０の本実施例の補正範囲を示し、ａ４はエリア２の高色温度側制御限界、ａ３は従来の低色温度側制御限界、ａ０からａ１は本実施例により変化し得るエリア２の低色温度側制御範囲限界である。ここで高色温度制御範囲ａ４は従来と同じものとし、制御限界ａ１は例えば２２００Ｋ程度、制御限界ａ０は例えば３２００〜３０００Ｋ程度の設定とする。
【００１４】
図４は本実施例に於ける補正信号演算部３９の演算動作の一つである色温度補正範囲を演算する為の補正曲線のグラフである。縦軸は低色温度制御範囲を表し、第４図のａ０からａ１に対応する。横軸はＡＧＣアンプ７の利得を表し、ｇ０は最小ゲイン、ｇ３は最大ゲイン、ｇ１、ｇ２はそれぞれ色温度補正曲線の変化点のゲインである。ここで、最小利得ｇ０は例えば０ｄＢに設定する。
【００１５】
ところで、本実施例に於けるビデオカメラの露出制御はおもにアイリスによって行われ、そのアイリスの可動範囲内ではＡＧＣアンプ７の利得は最小値ｇ０に保たれる。被写体の照度が低くなった時はアイリスが開放になり、それでも撮像素子１からの信号が適正レベルに達しなくなるとＡＧＣアンプ７のフィードバックループによって利得が適正値まで上がる。そしてこの利得の最大値はｇ３に設定されている。つまり、アイリス位置検出器３７とＡＧＣゲイン検出器３８からの信号を検出することにより、被写体の明るさを知ることができる。本実施例はＡＧＣアンプ７の利得から分かる領域の明るさに関するものである。
【００１６】
さて、問題となる低色温度の各光源に対して、どのようなホワイトバランス補正が適しているのかを以下に述べる。
【００１７】
（光源１）
まず、日の出後の朝焼け、日の入り前の夕焼けは人間の感覚では赤く感じる。この色を再現する為にはホワイトバランス補正範囲はａ０にする必要があり、従来のａ３では色が薄くなってしまう。また、この時の照度は比較的明るく、ＡＧＣアンプ７の利得はｇ０であることが多い。
【００１８】
（光源２）
次に、ローソクの光は、人間には慣れによって上記光源１程赤くは感じない。この色を再現する為にはホワイトバランス補正範囲はａ１にする必要があり、従来のａ３では赤すぎてしまう。また、この時の照度は比較的暗く、ＡＧＣアンプ７の利得はｇ２からｇ３であることが多い。
【００１９】
（光源３）
そして、白熱電球は、その消費電力によって色温度が変化する。電力が大きい、すなわち色温度が高いときはその色温度はハロゲンランプに近くなり、このとき照度は明るくなる。ＡＧＣアンプ７の利得としてはｇ０であることが多い。また、電力が小さい、すなわち色温度が低いときはその色温度はローソクの光に近くなり、照度は暗くなる。このときＡＧＣアンプの利得はｇ１からｇ２となる。
【００２０】
本実施例は、上記の低色温度の代表的な光源に関して全てを満足する為にＡＧＣアンプ７の利得に応じてホワイトバランス補正範囲４０を演算することにより各被写体ごとに理想的な色合いを得られるものである。この演算は補正信号演算部３９で行われ、被写体の照度（明るさ）がＡＧＣアンプ７の利得で表されるときその利得をｇｘとすると、そのときの低色温度側補正範囲ａｘは以下のように算出される。
【００２１】
ax＝a0 （g0≦gx≦g1のとき）
【００２２】
【外１】

ax＝a1 （g2≦gx≦g3のとき）
これをグラフにしたものが図４である。この演算式に基づいてホワイトバランス補正を行った場合、上記の低色温度光源は以下のような色合いに表現することができる。
【００２３】
（光源１）
朝焼け、夕焼けなどを直接撮影した場合、空や太陽はかなり明るい為ホワイトバランス補正量が少なくなり、赤い色に表現できる。また、夕日があたった被写体は直接太陽を撮影した場合よりも暗くなり、補正量が増す為赤みを残しながらも自然な色合いとなる。
【００２４】
（光源２）
ローソクの光は暗い為ホワイトバランス補正量が増し、赤すぎない色合いとなる。
【００２５】
（光源３）
白熱灯は、暗いものに関しては従来よりも補正量が増し、明るいものは多少赤みを残して自然な色合いとなる。
【００２６】
このように本実施例によれば、上記のような低色温度光源に関して撮影状況に応じた人間の感覚に近い色合いにホワイトバランスを補正することができる。
【００２７】
〔他の実施例〕
次に本発明の第２の実施例について説明する。第１の実施例ではＡＧＣアンプ７の利得を検出してホワイトバランス補正範囲の演算を行ったが、アイリス位置により補正範囲を演算することも考えられる。例えば開放Ｆ値が非常に明るいレンズを使用した場合には第１の実施例と同じ照度で補正を行った場合にアイリスが開放にならない領域である場合が生ずる。第２の実施例ではアイリス位置検出器３７からの信号を用いてホワイトバランス補正範囲の演算を行う。補正範囲は第１の実施例と例えば同じ設定とし、アンプゲインｇ０からｇ３の代りにアイリス位置電圧（開放途中〜全開）を設定することにより、第１の実施例と同じ効果を得ることができる。
【００２８】
さらに、アイリス開放近辺の照度に関しては、アイリス位置とＡＧＣアンプゲインの両方を用いて補正を行うことも考えられる。
【００２９】
したがって、本実施例によれば、第１の実施例と同様に、低色温度の各光源に関して撮影状況に応じた人間の感覚に近い色合いにホワイトバランスを補正することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の撮像装置によれば、低色温度の各光源において、被写体の照度に応じて、記憶色や人間の感覚に近いホワイトバランスを自動的に補正することが出来、さらに、高色温度の場合であっても、青みが強くなることなく自然な色合いに自動的に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すブロック図、
【図２】アイリス位置検出器出力特性例を示す図、
【図３】本発明の一実施例のホワイトバランス補正範囲を示す図、
【図４】本発明の一実施例ＡＧＣアンプの利得とホワイトバランス補正範囲の関係を示す図、
【図５】従来例を示すブロック図、
【図６】従来のホワイトバランス補正範囲を示す図。
【符号の説明】
１撮像素子
２輝度色度生成装置
３利得制御装置
４利得制御装置
５色信号生成装置
６エンコーダ
７ＡＧＣアンプ
２０同期信号発生装置
３０色差信号ＢーＹ
３１色差信号ＲーＹ
３２輝度信号ＹＨ
３４補正信号演算部
３７アイリス位置検出器
３８ＡＧＣゲイン検出器
４０ホワイトバランス調整範囲
４１色の変化
４２色温度（Ｋ）
４３自然光の色温度
４４照明光の色温度

Claims

撮像手段と、
該撮像手段の出力のホワイトバランス補正を行うホワイトバランス補正手段と、
被写体の明るさを検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出される被写体の明るさが暗くなるに従って前記ホワイトバランス補正手段によって補正される低色温度側の制御限界と高色温度側の制御限界によって定まる補正範囲幅を低色温度側に拡張するように変化させる補正範囲可変手段とを有することを特徴とする撮像装置。