JP4041995B2 - 撮像装置及び撮像方法 - Google Patents
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Description
本発明は、撮像装置及び撮像方法に関するものである。詳細は、撮影目的や好みに応じて、光源の色味を保持した自然な色の画像を撮影することができる撮像装置及び撮像方法に関するものである。
従来技術における撮像装置では、光源(太陽光、蛍光灯、白熱灯など)の色温度の違いによって撮影した被写体の色合いが変わることを防止するため、画像信号を構成する色信号のレベルを調整して光源の色に応じた白色のバランスを調節するホワイトバランス機能を備えた装置が数多く存在している。
上述したホワイトバランス調節の方法として、例えば、撮影中の被写体のうち白色とみなせる部分の信号のみを検出して、この白色部分の色差信号を最小となるようにR,B信号増幅利得を自動制御することにより、自動的かつ、誤りの少ないホワイトバランス調節を行う装置などが考案されている(特許文献1参照)。
特公平7−8046号公報(第3−4頁、第1図)
しかしながら、従来技術の撮像装置では、光源の色温度の範囲(以下、設定範囲)が決まっており、例えば、色温度の低い白熱電球の光源下で撮影するとき、色温度の設定範囲が広い装置では、白い被写体は白く撮影されるが、色温度の設定範囲が狭い装置の場合、白い被写体が赤みを帯びて撮影されてしまい、逆に、色温度の高い日陰の下で撮影すると、白い被写体が青みを帯びて撮影されるという問題がある。
また、色温度の設定範囲は、変更することができないため、色温度の設定範囲が広い装置で撮影すると、被写体の色を忠実に再現することができるが、光源色の色味がまったく残らず、一方、色温度の設定範囲が狭い装置で撮影すると、光源色の色味が残るものの、被写体の色が正しく表現されないことがあり、何れの装置であっても不自然な色の画像になってしまうことがあるという問題がある。
従って、撮影目的や好みに応じて、光源色の色味を保持した自然な色の画像を撮影できるようにすることに解決しなければならない課題を有する。
前記課題を解決するため、本発明に係る撮像装置及び撮像方法は次のような構成にすることである。
(1)カラー画像を構成する色信号のレベルを調整することによりホワイトバランスを調節することができる撮像装置であって、前記色信号のレベルを調整するゲイン値に対して制限値を設定できるゲイン設定手段と、色度座標における完全放射体の色温度の変化の軌跡を示す黒体軌跡をデータとして備え、前記ゲイン値を調整することができるゲイン調整手段と、前記ゲイン調整手段で調整されたゲイン値に基づいて前記色信号のレベルを増幅する色信号増幅手段と、を具備し、前記ゲイン調整手段は、前記ゲイン設定手段で設定された制限値に従い、所定レベルを超える色信号を増幅するときに、該色信号に適用する前記色信号増幅手段のゲイン値を、前記色度座標上において、前記黒体軌跡に沿って平行移動し、前記設定された制限値となる位置に調整することを特徴とする撮像装置。
(2)前記ゲイン設定手段は、前記制限値として、前記ゲイン値の最大値及び最小値の何れか一方又は両方を設定できることを特徴とする(1)に記載の撮像装置。
(3)カラー画像を構成する色信号のレベルを調整することによりホワイトバランスを調節することができる撮像方法であって、前記色信号のレベルを調整するゲイン値に対して制限値を設定するゲイン設定過程と、色度座標における完全放射体の色温度の変化の軌跡を示す黒体軌跡をデータとして備え、前記ゲイン値を調整するゲイン調整過程と、前記ゲイン調整手段で調整されたゲイン値に基づいて前記色信号のレベルを増幅する色信号増幅過程と、を具備し、前記ゲイン調整過程は、前記ゲイン設定過程で設定された制限値に従い、所定レベルを超える色信号を増幅するときに、該色信号に適用する前記色信号増幅手段のゲイン値を、前記色度座標上において、前記黒体軌跡に沿って平行移動し、前記設定された制限値となる位置に調整することを特徴とする撮像方法。
(2)前記ゲイン設定手段は、前記制限値として、前記ゲイン値の最大値及び最小値の何れか一方又は両方を設定できることを特徴とする(1)に記載の撮像装置。
(3)カラー画像を構成する色信号のレベルを調整することによりホワイトバランスを調節することができる撮像方法であって、前記色信号のレベルを調整するゲイン値に対して制限値を設定するゲイン設定過程と、色度座標における完全放射体の色温度の変化の軌跡を示す黒体軌跡をデータとして備え、前記ゲイン値を調整するゲイン調整過程と、前記ゲイン調整手段で調整されたゲイン値に基づいて前記色信号のレベルを増幅する色信号増幅過程と、を具備し、前記ゲイン調整過程は、前記ゲイン設定過程で設定された制限値に従い、所定レベルを超える色信号を増幅するときに、該色信号に適用する前記色信号増幅手段のゲイン値を、前記色度座標上において、前記黒体軌跡に沿って平行移動し、前記設定された制限値となる位置に調整することを特徴とする撮像方法。
上記構成の撮像装置及び撮像方法において、ホワイトバランスを調節するとき、ゲイン調整手段が、ゲイン設定手段で設定される制限値に基づき、所定レベルを超える色信号を増幅するときに、この色信号に適用される色信号増幅手段のゲイン値を、色度座標上において、黒体軌跡に沿って平行移動して、設定された制限値となる位置に調整することによって、該当する色信号のレベルを制御し、光源色を保持する状態となるようにホワイトバランスを調節することができる。
本発明では、撮影目的や好みにより、撮影時の光源色に応じて所定の設定値(制限値)を設定すると、ホワイトバランスを調節するときに、この設定値(制限値)に従い、所定レベルを超える色信号の増幅時に適用されるゲイン値を、黒体軌跡に沿って平行移動させて、設定値(制限値)となるように調整するので、各色信号のレベルが必ずしも同じにならず、光源色を保持した状態となるようにホワイトバランスの調節が行われるため、撮影時における光源色の色味を持った自然な色の画像を撮影することができるという優れた効果を奏するものである。
次に、本発明の撮像装置及び撮像方法による実施の形態について図面を参照して説明する。但し、図面は専ら解説のためのものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
図1は、本発明に係る撮像装置における主要部の構成を簡略化して示したブロック図であり、撮像レンズ101、撮像素子102、S/H(Sample/Hold)回路103、AGC(Automatic Gain Control)回路104、A/D(Analog/Digital)変換回路105、ホワイトバランスアンプ106(以下、WBアンプ106)、ホワイトバランスゲイン設定部107(以下、WBゲイン設定部107)、アンプゲイン調整部108などを備えている。
撮像素子102は、光を電気信号に変換する素子(画素)が配列されたCCD(Charge
Coupled Device)などであり、撮像レンズ101を通過してくる光が結像して生成される画像を電気信号に変換し、アナログ信号としてS/H回路103に送出する。
Coupled Device)などであり、撮像レンズ101を通過してくる光が結像して生成される画像を電気信号に変換し、アナログ信号としてS/H回路103に送出する。
S/H回路103は、撮像素子102から送られてくるアナログ信号をサンプリングしてAGC回路104に送出し、サンプリングした値をA/D変換回路105の処理が終了するまで保持し、この処理が終了すると次のサンプリング値をAGC回路104に送出する。
AGC回路104は、S/H回路103でサンプリングされたアナログ信号を増幅して、A/D変換回路105へ送出する。
A/D変換回路105は、AGC回路104で増幅されたアナログ信号をデジタルの画像信号(以下、色信号(R信号[赤],G信号[緑],B信号[青]))に変換してWBアンプ106及びアンプゲイン調整部108へ送出する。
WBアンプ106は、各色信号のレベルを個別に増幅するRアンプ,Gアンプ,Bアンプから構成され、アンプゲイン調整部108により調整されるゲイン値に従って、A/D変換回路105から送られてくる色信号(R信号[赤],G信号[緑],B信号[青])を所定のレベルに増幅して次段回路へ出力する。
WBゲイン設定部107は、ユーザによる所定の設定操作(例えば、メニュー画面による選択操作など)に応じて、WBアンプ106の各アンプ(Rアンプ,Gアンプ,Bアンプ)のゲイン値に対する制限値(例えば、最大ゲイン値、最小ゲイン値のいずれか一方、又は両方)が設定される。
アンプゲイン調整部108は、白色画像に対して、A/D変換回路105から送られてくる各色信号(R信号[赤],G信号[緑],B信号[青])のレベルが等しくなるように、WBアンプ106のRアンプ,Gアンプ,Bアンプそれぞれのゲイン値を調整する。
また、アンプゲイン調整部108は、各アンプのゲイン値を調整するときの基準となる黒体軌跡のデータをROM(Read Only Memory)などに記憶しており、WBゲイン設定部107で制限値が設定されている場合、この制限値の基づき、所定レベルを超える色信号(R信号[赤],G信号[緑],B信号[青])を増幅するときに適用するWBアンプ106(Rアンプ,Gアンプ,Bアンプ)のゲイン値を、色度座標上において、黒体軌跡に沿って平行移動し、設定された制限値(最大ゲイン値や最小ゲイン値)となる位置に調整する。
なお、黒体軌跡(Black Body Locus)とは、完全放射体(黒体)というエネルギーを完全に吸収する仮想的な物体において、温度が上昇していくときに発せされる光の色の変化の様子を色温度と色の変化の軌跡で色度座標に表したものであり、色温度の低いうちは赤みの強い光、色温度が上がるにつれて黄色、白、青白い光へというように変化し、一般的な光源(太陽光、白熱灯など)の色は、この黒体軌跡上に存在している。
また、蛍光灯などの蛍光物質が励起されて可視光線を発生させるような光源の色は、黒体軌跡上にはないが、ヒトの目には黒体軌跡上にある光源と区別できないため、画像に赤み、青みを加える際には黒体軌跡方向に平行移動させると自然な色の画像となる。
続いて、ホワイトバランスの調節時、図1に示す撮像装置のWBアンプを構成する各アンプのゲイン値を調整するときの動作について、図2のフローチャートを参照しながら説明する。
なお、WBアンプ106における各アンプ(Rアンプ,Gアンプ,Bアンプ)のゲイン値は、個別に調整することが可能であるが、以降の説明では、Gアンプのゲイン値を固定し、Rアンプ,Bアンプのゲイン値を制限する場合を例にして説明する。
まず、ユーザによって、所定の設定操作(例えば、メニュー画面による選択操作など)が行われると、WBゲイン設定部107には、WBアンプ106のRアンプ,Bアンプ(のゲイン値)に対する制限値(最大ゲイン値、最小ゲイン値のいずれか一方又は両方)が設定される(ST10)。
そして、ホワイトバランスの調節が開始されると、撮像レンズ101を通過してくる光が結像して生成される画像を撮像素子102によって電気信号に変換し、S/H回路103及びAGC回路104によってサンプリングして増幅し、A/D変換回路105によりデジタルの色信号(R信号[赤],G信号[緑],B信号[青])に変換して、WBアンプ106及びアンプゲイン調整部108に送る。
アンプゲイン調整部108では、白色画像に対して、A/D変換回路105から送られてくる色信号(R信号[赤],G信号[緑],B信号[青])のレベルが等しくなるように、WBアンプ106のRアンプ,Gアンプ,Bアンプそれぞれのゲイン値を調整する(ST11)。
次に、アンプゲイン調整部108は、ROMなどにデータとして記憶している黒体軌跡を読み出す(ST12)。
次に、アンプゲイン調整部108は、WBゲイン設定部107にBアンプ(のゲイン値)に対する制限値が設定されているか否かを確認する(ST13)。
Bアンプ(のゲイン値)に対する制限値が設定されていないときは、ステップST16の処理へ移行する(ST13→ST16)。
一方、Bアンプ(のゲイン値)に対する制限値が設定されているとき、アンプゲイン調整部108は、WBゲイン設定部107に設定されている制限値(最大値BMAX/最小値Bmin)を読み込む(ST13→ST14)。
そして、アンプゲイン調整部108は、この制限値に基づき、所定レベルを超えた色信号を増幅するとき適用するWBアンプ106のゲイン値(Rアンプ及びBアンプのゲイン値)を、色度座標上において、黒体軌跡に沿って平行移動し、設定された制限値(最大値BMAX/最小値Bmin)となる位置に調整する(ST15)。
次に、アンプゲイン調整部108は、WBゲイン設定部107にRアンプ(のゲイン値)に対する制限値が設定されているか否かを確認する(ST16)。
Rアンプ(のゲイン値)に対する制限値が設定されていないとき、処理は終了となる(ST16→終了)。
一方、Rアンプ(のゲイン値)に対する制限値が設定されているとき、アンプゲイン調整部108は、WBゲイン設定部107に設定されている制限値(最大値RMAX/最小値Rmin)を読み込む(ST16→ST17)。
そして、アンプゲイン調整部108は、この制限値に基づき、所定レベルを超えた色信号を増幅するとき適用するWBアンプ106のゲイン値(Rアンプ及びBアンプのゲイン値)を、色度座標上において、黒体軌跡に沿って平行移動し、設定された制限値(最大値Rmax/最小値Rmin)となる位置に調整する(ST18)。
このようにして、アンプゲイン調整部108によって、所定レベルを超えた色信号を増幅するときに適用する該当アンプ(Bアンプ,Rアンプ)のゲイン値を、色度座標上において、黒体軌跡に沿って平行移動し、WBゲイン設定部107で設定した制限値になる位置に調整する。
ホワイトバランスを調節するとき、一般的には、撮影時の光源下における白色被写体に対して、各色信号(R信号[赤],G信号[緑],B信号[青])のレベルが全て等しくなるように各アンプのゲイン値を調整するが、本発明では、該当する色信号のアンプのゲイン値を、色度座標上において、黒体軌跡に沿って平行移動し、所定の制限値となる位置に調整するので、各色信号のレベルが必ずしも等しくなるとは限らない。しかしながら、光源の色の変化の基準となる黒体軌跡に沿った位置に該当する色に調整されるので、光源色を保持した状態となるようにホワイトバランスが調節される。
なお、Gアンプに対する制限値を設定することも可能であることは勿論であり、また、上記フローチャートでは、Bアンプ、Rアンプの順で処理が行われているが、処理の順序は任意である。
例えば、図3に示すように、Bアンプのゲイン値に対する制限値として最大値及び最小値が設定されている場合、アンプゲイン調整部108は、a,bやe,fのゲイン値で増幅するような所定レベルを超える色信号(B信号[青])が送られてくると、色度座標上において、a,bやe,fを黒体軌跡に沿って平行移動し、a→a1、b→b1、e→e1、f→f1となる位置にBアンプ及びRアンプのゲイン値を調整する。
また、図4に示すように、Rアンプのゲイン値に対する制限値として最大値及び最小値が設定されている場合、アンプゲイン調整部108は、a,bやe,fのゲイン値で増幅するような所定レベルを超える色信号(R信号[赤])が送られてくると、色度座標上において、a,bやe,fを黒体軌跡に沿って平行移動し、a→a1、b→b1、e→e1、f→f1となる位置にBアンプ及びRアンプのゲイン値を調整する。
続いて、図1に示した撮像装置において、WBアンプに対して制限値を設定したときに撮影される画像の色の変化について、図5〜図13を参照しながら具体的に説明する。
なお、WBアンプを構成する各アンプのゲイン値は、個別に調整することが可能であるが、以降の説明では、Gアンプのゲイン値を固定し、Bアンプに対する制限値を設定したときを例にして説明する。
図5〜図13は、Bアンプ及びRアンプのゲイン値と黒体軌跡との関係を示す図であり、a〜f(図中の白丸)は、Bアンプ及びRアンプに対して制限値が設定していないときの各アンプのゲイン値を例示したものである。
このa〜fのゲイン値によって色信号(B信号[青]及びR信号[赤])を調整すると、ホワイトバランスが適正に調整されて光源に対する白色が正しく撮像されるが、光源の色味が反映されない画像となり、a〜fの位置からずれたゲイン値になるほど、白色(ホワイトバランス)がずれたゲイン値で増幅され、全体に色フィルタがかかったような画像になる。
a1〜f1(図中の黒丸)は、Bアンプに制限値(最大ゲイン値や最小ゲイン値)が設定されているとき、a〜fのゲイン値を、色度座標上において、黒体軌跡に沿うように平行移動し、所定の制限値となる位置にBアンプ及びRアンプを調整したときのゲイン値を表している。
a2〜f2(図中の二重丸)は、黒体軌跡とは無関係に、単にBアンプに設定された制限値(最大ゲイン値や最小ゲイン値)となる位置にa〜fを垂直方向に移動させる、すなわち、Bアンプのみを調整したときのゲイン値を表している。
なお、黒体軌跡は、図中の太線で表され、Bアンプのゲイン値が大きくなるほど赤みが多くて色温度が低くなり、一方、Rアンプのゲイン値が大きくなるほど青みが多くて色温度が高くなることを表している。
まず、図5〜図7を参照し、Bアンプの最小ゲイン値を制限したときの色の変化について説明する。
図5は、Bアンプの最小ゲイン値(min)を制限して設定したときのBアンプ及びRアンプのゲイン値と黒体軌跡との関係を示す図であり、アンプゲイン調整部108は、a〜dに相当するゲイン値で増幅する色信号のときは、各アンプのゲイン値をそのままにして調整は行わず、eやfに相当するゲイン値で増幅する色信号の場合、eやfを色度座標上において、黒体軌跡に沿って平行移動させ、設定された最小ゲイン値(min1)となる位置e1やf1に相当するゲイン値になるようにBアンプ及びRアンプを調整する。
このとき、Bアンプのゲイン値のみを調整(制限)すると、eやfはe2やf2となり、B信号[青]のレベルのみが増した青い画像となるが、実際の光源色は黒体軌跡に沿ったシアン色方向にある。そこで、Rアンプのゲイン値も調整し、色度座標上において、黒体軌跡に沿って移動させたe1やf1の位置にすると、光源のシアン色(寒色)の色味がわずかに残った画像となる。
このような場合、色温度の低い光源の下で撮像すると、通常のホワイトバランス(R,G,B信号のレベルが同じ)で撮影したときと同様に光源の色味のない画像となるが、色温度のかなり高い光源(min1以下)、例えば、晴天時の日陰の下などで撮影するときに光源の色味を残した画像を撮影することができる。
図6は、図5の最小ゲイン値をさらに制限したときの図を示したものであり、アンプゲイン調整部108は、図5と同様に、a〜dに相当するゲイン値で増幅する色信号のときは、ゲイン値をそのままにして調整は行わず、eやfに相当するゲイン値で増幅する色信号の場合、eやfを色度座標上において、黒体軌跡に沿って平行移動させ、図5のmin1よりもさらに制限された最小ゲイン値(min2)となる位置e1'やf1'に相当するゲイン値になるようにBアンプ及びRアンプを調整する。
このとき、Bアンプのゲイン値のみを調整(制限)すると、eやfはe2'やf2'の位置となり、B信号[青]のレベルのみが増した更に青い画像になり、青みは図5の状態より強くなる。
図5と同様に、色温度の低い光源の下で撮像すると、通常のホワイトバランス(R,G,B信号のレベルが同じ)で撮影したときと同様に光源の色味のない画像となるが、色温度のある程度高い光源(min1〜min2間)、例えば、曇天下などにおいて撮影したときも光源の色味を残した画像を撮影することができる。
図7は、図6の最小ゲイン値をさらに制限したときの図を示したものであり、制限値を大きくしたことによりdに相当する色信号も制限対象となり、アンプゲイン調整部108は、a〜cに相当するゲイン値で増幅する色信号のときは、各アンプのゲイン値をそのままにして調整は行わず、eやfに加え、dに相当するゲイン値で増幅する色信号の場合、dやeやfを色度座標上において、黒体軌跡に沿って平行移動させ、図6のmin2よりもさらに制限された最小ゲイン値(min3)となる位置d1"やe1"やf1"に相当するゲイン値になるようにBアンプ及びRアンプを調整する。
このとき、Bアンプのゲイン値のみを調整(制限)すると、dやeやfはd2"やe2"やf2"の位置となり、更にB信号[青]のレベルのみが増した青い画像になる。d2"はdとの差が少ないためわずかに青みのある画像となっているが、e2"やf2"の青みは図6の状態より更に強くなる。
この場合も、図5、6と同様に、色温度の低い光源の下で撮像すると、通常のホワイトバランス(R,G,B信号のレベルが同じ)で撮影したときと同様に、光源の色味のない画像となるが、色温度のやや高い光源(min2〜min3間)にも制限が加わるので、例えば、北方からの太陽光の下で撮影したときであっても光源の色味を残した画像となる。
なお、dに比べてeやfに該当する位置の方がシアン色(寒色)は強くなり、シアン色が強いほど寒色の多い場面を表現したい時などに適した画像となる。
次に、図8〜図10を参照し、Bアンプの最大ゲイン値を制限したときの色の変化について説明する。
図8は、Bアンプの最大ゲイン値(MAX)を制限して設定したときのBアンプ及びRアンプのゲイン値と黒体軌跡との関係を示す図であり、アンプゲイン調整部108は、c〜fに相当するゲイン値で増幅する色信号のときは、各アンプのゲイン値をそのままにして調整は行わず、aやbに相当するゲイン値で増幅する色信号の場合、aやbを色度座標上において、黒体軌跡に沿って平行移動させ、設定された最大ゲイン値(MAX1)となる位置a1やb1に相当するゲイン値になるようにBアンプ及びRアンプを調整する。
このとき、Bアンプのゲイン値のみを調整(制限)すると、aやbはa2やb2の位置となり、B信号[青]のレベルのみが減少した黄色い画像になるが、実際の光源色は黒体軌跡に沿ったオレンジ色方向にある。そこで、Rアンプのゲイン値も調整し、色度座標上において、黒体軌跡に沿って移動させたa1やb1の位置にすると、光源のオレンジ色(暖色)の色味がわずかに残った画像となる。
このような場合、色温度の高い光源の下で撮像すると、通常のホワイトバランス(R,G,B信号のレベルが同じ)で撮影したときと同様に光源の色味のない画像となるが、色温度のかなり低い光源(MAX1以上)、例えば、夕日の下などで撮影するときに光源の色味を残した画像を撮影することができる。
図9は、図8の最大ゲイン値をさらに制限したときの図を示したものであり、アンプゲイン調整部108は、図8と同様に、c〜fに相当するゲイン値で増幅する色信号のときは、各アンプのゲイン値をそのままにして調整は行わず、aやbに相当するゲイン値で増幅する色信号の場合、aやbを色度座標上において、黒体軌跡に沿って平行移動させ、図8のMAX1よりもさらに制限された最大ゲイン値(MAX2)となる位置a1'やb1'に相当するゲイン値になるようにBアンプ及びRアンプを調整する。
このとき、Bアンプのゲイン値のみを調整(制限)すると、aやbはa2'やb2'の位置となり、B信号[青]のレベルのみが減少した更に黄色い画像になり、黄色みは図8の状態より強くなる。
図8と同様に、色温度の高い光源の下(eやfなど)で撮像すると、通常のホワイトバランス(R,G,B信号のレベルが同じ)で撮影したときと同様に光源の色味のない画像となるが、色温度のある程度低い光源(MAX1〜MAX2間)、例えば、ろうそくの灯の下などにおいて撮影したときも光源の色味を残した画像を撮影することができる。
図10は、図9の最大ゲイン値をさらに制限したときの図を示したものであり、最大値の制限を大きくしたことによりcに相当する色信号も制限対象となり、アンプゲイン調整部108は、d〜fに相当するゲイン値で増幅する色信号のときは、各アンプのゲイン値をそのままにして調整は行わず、aやbに加え、cに相当するゲイン値で増幅する色信号の場合、aやbやcを色度座標上において、黒体軌跡に沿って平行移動させ、図9のMAX2よりもさらに制限された最大ゲイン値(MAX3)となる位置a1"やb1"やc1"に相当するゲイン値になるようにBアンプ及びRアンプを調整する。
このとき、Bアンプのゲイン値のみを調整(制限)すると、aやbやcはa2"やb2"やc2"の位置となり、更にB信号[青]のレベルのみが減少した黄色い画像になる。c2"の位置はcとの差が少ないため、わずかに黄色みのある画像となっているが、a2"やb2"の黄色みは図9の状態より更に強くなる。
この場合も、図8、9と同様に、色温度の高い光源の下(eやfなど)で撮像すると、通常のホワイトバランス(R,G,B信号のレベルが同じ)で撮影したときと同様に、光源の色味のない画像となるが、色温度のやや低い光源(MAX2〜MAX3間)にも制限が加わるので、例えば、白熱電球の下で撮影したときであっても光源の色味を残した画像となる。
なお、cに比べてaやbに該当する位置の方がオレンジ色(暖色)は強くなる。オレンジ色が強いほど暖色の多い場面や夕景を表現したい時などに適した画像となる。
続いて、図11〜図13を参照し、Bアンプの最大ゲイン値と最小ゲイン値を制限したときの色の変化について説明する。
図11は、Bアンプの最大ゲイン値(MAX)と最小ゲイン値(min)を制限して設定したときのBアンプ及びRアンプのゲイン値と黒体軌跡との関係を示す図であり、アンプゲイン調整部108は、cやdに相当するゲイン値で増幅する色信号のときは、各アンプのゲイン値をそのままにして調整は行わず、aやb、eやfに相当するゲイン値で増幅する色信号の場合、aやb又はeやfを色度座標上において、黒体軌跡に沿って平行移動させ、それぞれ設定された最大ゲイン値(MAX1)となる位置a1やb1、最小ゲイン値(min1)となる位置e1やf1に相当するゲイン値になるようにBアンプ及びRアンプを調整する。
このとき、Bアンプのゲイン値のみを調整(制限)すると、aやbはa2やb2の位置となり、B信号[青]のレベルのみが減少した黄色い画像になる。一方、eやfはe2やf2の位置となり、B信号[青]のレベルのみが増した青い画像になる。
実際の光源色は、それぞれ黒体軌跡に沿ったオレンジ色方向又はシアン色方向であるので、Rアンプのゲイン値も調整し、黒体軌跡に沿って移動させたa1やb1又はe1やf1のゲイン値にすると、それぞれ、光源のオレンジ色又はシアン色の色味がわずかに残った画像となる。
このような場合、色温度の高い光源の下(min1以下)や色温度の低い光源下(MAX1以上)で撮像すると、例えば、晴天時の日陰の下又は夕日の下などで撮影するときに、光源の色味を残した画像で撮影することができる。
図12は、図11の最大ゲイン値と最小ゲイン値をさらに制限したときの図を示したものであり、アンプゲイン調整部108は、図11と同様に、cやdに相当するゲイン値で増幅する色信号のときは、各アンプのゲイン値をそのままにして調整は行わず、aやb、eやfに相当するゲイン値で増幅する色信号の場合、aやb、eやfを色度座標上において、黒体軌跡に沿って平行移動させ、図11のMAX1やmin1よりもさらに制限された最大ゲイン値(MAX2)となる位置a1'やb1'、最小ゲイン値(min2)となる位置e1'やf1'に相当するゲイン値になるようにBアンプ及びRアンプを調整する。
このとき、Bアンプのゲイン値のみを調整(制限)すると、aやbはa2'やb2'の位置となり、B信号[青]のレベルのみが減少した黄色い画像になり、一方、eやfはe2'やf2'の位置となり、B信号[青]のレベルのみが増した更に青い画像になる。
このような場合、色温度のある程度高い光源(min1〜min2間)の下や色温度のある程度低い光源(MAX1〜MAX2間)の下、例えば、曇天下又はろうそくの灯の下などで撮影するときに、光源のシアン色又はオレンジ色の色味を残した画像を撮影することができる。
図13は、図12の最大ゲイン値と最小ゲイン値をさらに制限したときの図を示したものであり、制限値を大きくしたことによりcやdに相当する色信号も制限対象となり、アンプゲイン調整部108は、aやb、eやfに加え、cやdに相当するゲイン値で増幅する色信号の場合に、a,b,c,d,e,fを色度座標上において、黒体軌跡に沿って平行移動させ、図12のMAX2よりもさらに制限された最大ゲイン値(MAX3)となる位置a1",b1",c1"、最小ゲイン値(min3)となる位置d1",e1",f1"に相当するゲイン値になるようにBアンプ及びRアンプを調整する。
このとき、Bアンプのゲイン値のみを調整(制限)すると、a,b,cはそれぞれa2",b2",c2"の位置となり、更にB信号[青]のレベルのみが減少した黄色い画像になる。一方、d,e,fはそれぞれd2",e2",f2"の位置となり、B信号[青]のレベルのみが増した更に青い画像になる。
このような場合、色温度のやや高い光源(min2〜min3間)の下や色温度のやや低い光源(MAX2〜MAX3間)の下、例えば、北方からの太陽光の下又は白熱電球の下などで撮影するときに、光源のシアン色又はオレンジ色の色味を残した画像を撮影することができる。
なお、cに比べてaやbに該当する位置の方がオレンジ色(暖色)は強くなる。オレンジ色が強いほど暖色の多い場面や夕景を表現したい時などに適した画像となり、dに比べてeやfに該当する位置の方がシアン色(寒色)は強くなり、シアン色が強いほど寒色の多い場面を表現したい時などに適した画像となる。
101;撮像レンズ
102;撮像素子
103;S/H(Sample/Hold)回路
104;AGC(Automatic Gain Control)回路
105;A/D(Analog/Digital)変換回路
106;WBアンプ(ホワイトバランスアンプ)
107;WBゲイン設定部(ホワイトバランスゲイン設定部)
108;アンプゲイン調整部
102;撮像素子
103;S/H(Sample/Hold)回路
104;AGC(Automatic Gain Control)回路
105;A/D(Analog/Digital)変換回路
106;WBアンプ(ホワイトバランスアンプ)
107;WBゲイン設定部(ホワイトバランスゲイン設定部)
108;アンプゲイン調整部
Claims (3)
- カラー画像を構成する色信号のレベルを調整することによりホワイトバランスを調節することができる撮像装置であって、
前記色信号のレベルを調整するゲイン値に対して制限値を設定できるゲイン設定手段と、
色度座標における完全放射体の色温度の変化の軌跡を示す黒体軌跡をデータとして備え、前記ゲイン値を調整することができるゲイン調整手段と、
前記ゲイン調整手段で調整されたゲイン値に基づいて前記色信号のレベルを増幅する色信号増幅手段と、を具備し、
前記ゲイン調整手段は、前記ゲイン設定手段で設定された制限値に従い、所定レベルを超える色信号を増幅するときに、該色信号に適用する前記色信号増幅手段のゲイン値を、前記色度座標上において、前記黒体軌跡に沿って平行移動し、前記設定された制限値となる位置に調整することを特徴とする撮像装置。 - 前記ゲイン設定手段は、前記制限値として、前記ゲイン値の最大値及び最小値の何れか一方又は両方を設定できることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- カラー画像を構成する色信号のレベルを調整することによりホワイトバランスを調節することができる撮像方法であって、
前記色信号のレベルを調整するゲイン値に対して制限値を設定するゲイン設定過程と、
色度座標における完全放射体の色温度の変化の軌跡を示す黒体軌跡をデータとして備え、前記ゲイン値を調整するゲイン調整過程と、
前記ゲイン調整手段で調整されたゲイン値に基づいて前記色信号のレベルを増幅する色信号増幅過程と、を具備し、
前記ゲイン調整過程は、前記ゲイン設定過程で設定された制限値に従い、所定レベルを超える色信号を増幅するときに、該色信号に適用する前記色信号増幅手段のゲイン値を、前記色度座標上において、前記黒体軌跡に沿って平行移動し、前記設定された制限値となる位置に調整することを特徴とする撮像方法。
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