JP4070909B2

JP4070909B2 - 電子カメラのホワイトバランス制御量算出装置

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Publication number: JP4070909B2
Application number: JP20113699A
Authority: JP
Inventors: 公一佐藤
Original assignee: ペンタックス株式会社
Priority date: 1999-07-15
Filing date: 1999-07-15
Publication date: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2019-07-15
Also published as: JP2001028762A; US6958773B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子によって得られた撮像信号を記録する電子カメラに関し、特に、撮像信号から得られるカラー画像の色合いを調整するためのホワイトバランス制御量を算出する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子カメラのホワイトバランス制御量算出装置において、１つの画像を構成する全ての撮像信号から無彩色の部分のみを検出し、これに基づいてホワイトバランス制御量を求めるものが知られている。すなわち、この無彩色の部分の撮像信号には、撮影したい被写体以外の画像も含まれている。一方、無彩色の部分だけではなく、１つの画像を構成する全ての撮像信号を用いてホワイトバランス制御量を算出する装置も従来知られており、この装置でも、前者と同様に、撮影したい被写体以外の画像も含まれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
撮影したい被写体の画像と、それ以外の画像との色調が近い場合、撮影したい被写体以外の部分を含む画像を用いてもホワイトバランス制御量は適切な値となる。しかし画像全体の色調が部分毎に大きく変化している場合等にあっては、特に、撮影したい被写体の画像に関して、ホワイトバランス調整が適切に行なわれない可能性がある。
【０００４】
本発明は、画像全体の色調に関係なく、撮影したい被写体の画像に対して常に適切なホワイトバランス調整を行なうことを可能にするホワイトバランス制御量算出装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電子カメラのホワイトバランス制御量算出装置は、撮像素子の受光面に形成された画像に対応した撮像信号を生成する撮像信号生成手段と、電子カメラから所定の距離にある被写体を含む少なくとも１つの画像領域を、画像から抽出する画像領域抽出手段と、少なくとも１つの画像領域に関する撮像信号に基づいて、ホワイトバランス調整のための制御量を算出する手段とを備えたことを特徴としている。
【０００６】
好ましくは、画像領域抽出手段が１つの画像領域のみを抽出し、制御量算出手段が抽出された画像領域に関する撮像信号のみに基づいて制御量を算出する。このような構成によれば、撮影したい被写体を含む画像領域のみについてホワイトバランス制御量を算出することができ、被写体に対するホワイトバランス調整の精度が確実に向上する。
【０００７】
画像領域抽出手段が複数の画像領域を抽出し、制御量算出手段が、各画像領域毎に制御量を算出するように構成されてもよい。この構成によれば、画像領域毎に適切なホワイトバランス調整を行なうことが可能となる。
【０００８】
制御量算出手段は、画像領域抽出手段によって抽出された画像領域の画像から、無彩色の画像を抽出し、無彩色の画像のみから制御量を算出することが好ましい。
【０００９】
画像領域抽出手段は、好ましくは、電子カメラから被写体の表面の各点までの距離を示す３次元画像データを検出する３次元画像データ検出手段を備える。この構成によれば、合焦している被写体に関するホワイトバランス制御量を算出することができる。
【００１０】
３次元画像データ検出手段は例えば、被写体に測距光を照射する光源と、撮像信号生成手段とを備える。この撮像信号生成手段は、例えば、被写体からの反射光を受け、受光量に応じた電荷が蓄積する複数の光電変換素子と、光電変換素子に隣接して設けられた信号電荷保持部と、光電変換素子に蓄積した不要電荷を光電変換素子から掃出すことにより、光電変換素子における信号電荷の蓄積動作を開始させる蓄積電荷掃出手段と、光電変換素子に蓄積した信号電荷を信号電荷保持部に転送する信号電荷転送手段と、蓄積電荷掃出手段と信号電荷転送手段とを交互に駆動することにより信号電荷保持部において信号電荷を積分する信号電荷積分手段とを備える。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は第１の実施形態のホワイトバランス制御量算出装置を備えた電子カメラのブロック図である。
【００１２】
この電子カメラは一眼レフカメラであり、交換レンズ１１はマウントピン１２、１３を介して、カメラ本体内に設けられた電気回路と電気的に接続される。交換レンズ１１のレンズ鏡筒内には前群レンズ１４と後群レンズ１５が設けられ、これらのレンズ１４、１５の間には絞り１６が配設されている。各レンズ１４、１５はレンズ制御回路１７の制御によって光軸方向に変位し、焦点調節が行なわれる。レンズ制御回路１７は、カメラ本体内に設けられたシステムコントローラ３１からマウントピン１２を介して送られてくる制御信号に従って動作する。絞り１６は、カメラ本体内に設けられた絞り駆動回路３２からマウントピン１３を介して送られてくる制御信号に従って動作し、絞り１６の開度が調節される。絞り駆動回路３２はシステムコントローラ３１によって制御される。
【００１３】
カメラ本体内において、レンズ１４、１５の光軸上には、クイックリターンミラー２１が設けられている。クイックリターンミラー２１は、図示された傾斜状態と上方へ回動した水平状態との間において回動自在である。クイックリターンミラー２１の上方にはピント板２２が設けられ、ピント板２２の上方にはペンタプリズム２３が設けられている。ペンタプリズム２３の後方にはファインダの接眼レンズ２４が配設されている。
【００１４】
クイックリターンミラー２１の後方には、シャッタ２５が設けられ、シャッタ２５の後方には赤外カットフィルタ２６と光学ローパスフィルタ２７が設けられている。光学ローパスフィルタ２７の後方にはＣＣＤ（撮像素子）３３が設けられている。すなわち、クイックリターンミラー２１、シャッタ２５、赤外カットフィルタ２６、光学ローパスフィルタ２７、ＣＣＤ３３は、レンズ１４、１５の光軸上に配置されている。
【００１５】
クイックリターンミラー２１の回転動作はミラー駆動回路３４によって駆動され、シャッタ２５の開閉動作はシャッタ駆動回路３５によって駆動される。ミラー駆動回路３４とシャッタ駆動回路３５はシステムコントローラ３１によって制御される。
【００１６】
通常、ミラー２１は傾斜状態に定められており、交換レンズ１１から取込まれた光をペンタプリズム２３側に導く。このときシャッタ２５は閉じており、ＣＣＤ３３に向かう光路を閉塞している。これに対し撮影が行なわれる時、ミラー２１はミラー駆動回路３４の制御により上方に回動せしめられ、水平状態となる。このミラー２１の回動にともない、シャッタ２５はシャッタ駆動回路３５の制御により開口せしめられ、交換レンズ１１から取込まれた光はＣＣＤ３３の受光面に照射される。すなわち、受光面にはレンズ１４、１５によって得られた画像が形成され、ＣＣＤ３３では、画像に対応した撮像信号が生成される。
【００１７】
システムコントローラ３１にはパルス信号発生回路（ＰＰＧ）３６が接続され、パルス信号発生回路３６はシステムコントローラ３１の制御によって種々のパルス信号を発生する。これらのパルス信号に基づいて、ＣＣＤ駆動回路３７とＡ／Ｄ変換器３８と画像信号処理回路３９とが駆動され、ＣＣＤ駆動回路３７によりＣＣＤ３３の動作が制御される。すなわちＣＣＤ３３から読み出された撮像信号は、Ａ／Ｄ変換器３８によってデジタル信号に変換され、画像信号処理回路３９において、所定の画像処理を施される。画像信号処理回路３９には、１つの画像に対応したデジタルの画像信号を格納するための容量の数倍の容量を備えたメモリ４０が接続されている。
【００１８】
また画像信号処理回路３９には、モニタインターフェース４１とカードインターフェース４２とＰＣインターフェース４３とが接続されている。これらのインターフェース４１、４２、４３はシステムコントローラ３１によって制御される。モニタインターフェース４１には、液晶駆動回路４４を介して、バックライト４５と液晶表示素子（ＬＣＤ）４６が接続されている。メモリ４０から読み出された画像信号に基づいて、液晶駆動回路４４が制御され、液晶表示素子４６によって画像が表示される。カードインターフェース４２にはカードコネクタ４７が接続され、ＰＣインターフェース４３にはＰＣコネクタ４８が接続されている。カードコネクタ４７にはＩＣメモリカードが装着可能であり、ＰＣコネクタ４８にはパーソナルコンピュータが接続可能である。
【００１９】
システムコントローラ３１には、ＡＦセンサ５１と測光センサ５２と投光ユニット５３が接続されている。ＡＦセンサ５１は従来公知の構成を有し、ＡＦセンサ５１によって、レンズ１４、１５の焦点調節状態が測定される。測光センサ５２によって、絞り１６の開度とＣＣＤ３３における電荷蓄積時間（シャッタースピード）とを決定するための測光が行なわれる。投光ユニット５３は、電子カメラから被写体の表面の各点までの距離を計測するために測距光を照射するものである。
【００２０】
システムコントローラ３１には、操作スイッチ５４と状態表示装置５５が接続されている。操作スイッチ５４は、測光スイッチとレリーズスイッチ等を備えている。測光スイッチは図示しないレリーズボタンを半押しすることによってオン状態となり、これにより、測光センサ５２によって測光が行なわれる。レリーズスイッチはレリーズボタンを全押しすることによってオン状態となり、これにより、シャッタ２５が開閉駆動される。すなわちＣＣＤ３３が露光され、ＣＣＤ３３には画像に対応した撮像信号が発生する。状態表示装置５５は液晶表示素子を有し、この液晶表示素子には、電子カメラの種々の設定状態が表示される。
【００２１】
図２は投光ユニット５３の構成を示すブロック図である。
投光ユニット５３は、赤外レーザ光を出力する発光素子５３ａと、発光素子５３ａの前方に設けられた投光レンズ５３ｂとを有する。発光素子５３ａの発光動作は発光素子制御回路５３ｃによって制御され、発光素子制御回路５３ｃはシステムコントローラ３１から出力される指令信号に基づいて動作する。
【００２２】
図３は交換レンズ１１の外観と、この交換レンズ１１に装着された焦点調節環６１を分解して示す図である。焦点調節環６１は、交換レンズ１１のレンズ鏡筒６２の外周面に回動自在に設けられる。焦点調節環６１はレンズ鏡筒６２内に設けられた、従来公知のカム環等から成るレンズ移動機構に連結されており、焦点調節環６１を回動させることにより、レンズ１４、１５が光軸方向に移動して焦点調節が行なわれる。
【００２３】
焦点調節環６１の内壁面には、電子カメラから被写体までの距離を示す２次元バーコード６３が設けられている。レンズ鏡筒６２内には、レンズ１４、１５を収容するレンズ支持筒（図示せず）が設けられている。レンズ支持筒はレンズ鏡筒６２に対して固定されており、レンズ支持筒の外周面にはフォトセンサ６４が取付けられている。フォトセンサ６４は発光素子と受光素子とを有し、２次元バーコード６３に常に対向している。
【００２４】
発光素子から照射された光は２次元バーコード６３において反射し、受光素子によって受光される。フォトセンサ６４はレンズ制御回路１７（図１）に接続されており、受光素子において、受光された光に応じて生じる信号は、レンズ制御回路１７に入力され、被写体までの距離を示す距離信号としてカメラ本体内に設けられたシステムコントローラ３１に入力される。すなわち、発光素子から照射され、２次元バーコードにおいて反射された光が受光素子によって検出されることにより、電子カメラから被写体までの距離が測定される。
【００２５】
図４は、ファインダを介して観察される画像Ｐ０の一例を示している。この画像Ｐ０には、電子カメラの近くに位置する被写体Ｐ１と、遠方に位置する被写体Ｐ２と、これらの被写体Ｐ１、Ｐ２の中間に位置する被写体Ｐ３とが含まれている。本実施形態では後述するように、合焦している被写体を含む画像領域のみを抽出し、この画像領域に関する撮像信号に基づいてホワイトバランス調整が行なわれる。このような画像領域は、レンズ１４、１５がいずれかの被写体に合焦している状態において、各被写体Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３までの距離をそれぞれ測定し、被写体距離が、フォトセンサ６４を介して得られた距離信号に対応している画像領域を検出することによって得られる。
【００２６】
図５および図６を参照して、被写体距離の測定の原理を説明する。なお図６において横軸は時間ｔである。
【００２７】
距離測定装置Ｂ（図１に示された投光ユニット５３に相当する）から出力された測距光は被写体Ｐにおいて反射し、ＣＣＤ３３（図１）によって受光される。測距光は所定のパルス幅Ｈを有するパルス状の光であり、したがって被写体Ｐからの反射光も、同じパルス幅Ｈを有するパルス状の光である。また反射光のパルスの立ち上がりは、測距光のパルスの立ち上がりよりも時間δ・ｔ（δは遅延係数）だけ遅れる。測距光と反射光は距離測定装置Ｂと被写体Ｐの間の２倍の距離ｒを進んだことになるから、その距離ｒは
ｒ＝δ・ｔ・Ｃ／２・・・（１）
により得られる。ただしＣは光速である。
【００２８】
例えば測距光のパルスの立ち上がりから反射光を検知可能な状態に定め、測距光のそのパルスに対応した反射光のパルスが被写体距離の如何に関わらず立ち上がりの状態を保持している時点で検知不可能な状態に切換えるようにすると、すなわち反射光検知期間Ｔを設けると、この反射光検知期間Ｔをパルス幅とするゲートパルスによる受光量Ａは距離ｒの関数となる。すなわち受光量Ａは、距離ｒが大きくなるほど（時間δ・ｔが大きくなるほど）小さくなる。
【００２９】
本実施形態では上述した原理を利用して、ＣＣＤ３３に設けられ、２次元的に配列された複数のフォトダイオード（光電変換素子）においてそれぞれ受光量Ａを検出することにより、電子カメラから被写体Ｐの表面の各点までの距離をそれぞれ検出し、被写体Ｐの表面形状に関する３次元画像のデータを一括して入力している。
【００３０】
図７は、ＣＣＤ３３に設けられるフォトダイオード７１と垂直転送部７２の配置を示す図である。図８は、ＣＣＤ３３を基板７３に垂直な平面で切断して示す断面図である。このＣＣＤ３３は従来公知のインターライン型ＣＣＤであり、不要電荷の掃出しにＶＯＤ（縦型オーバーフロードレイン）方式を用いたものである。
【００３１】
フォトダイオード７１と垂直転送部（信号電荷保持部）７２はｎ型基板７３の面に沿って形成されている。フォトダイオード７１は２次元的に格子状に配列され、垂直転送部７２は所定の方向（図７において上下方向）に１列に並ぶフォトダイオード７１に隣接して設けられている。垂直転送部７２は、１つのフォトダイオード７１に対して４つの垂直転送電極７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄを有している。したがって垂直転送部７２では、４つのポテンシャルの井戸が形成可能であり、従来公知のように、これらの井戸の深さを制御することによって、信号電荷をＣＣＤ３３から出力することができる。
【００３２】
基板７３の表面に形成されたｐ型井戸の中にフォトダイオード７１が形成され、ｐ型井戸とｎ型基板７３の間に印加される逆バイアス電圧によってｐ型井戸が完全空乏化される。この状態において、入射光（被写体からの反射光）の光量に応じた電荷がフォトダイオード７１において蓄積される。基板電圧Ｖsub を所定値以上に大きくすると、フォトダイオード７１に蓄積した電荷は、基板７３側に掃出される。これに対し、転送ゲート部７４に電荷転送信号（電圧信号）が印加されたとき、フォトダイオード７１に蓄積した電荷は垂直転送部７２に転送される。すなわち電荷掃出し信号によって電荷を基板７３側に掃出した後、フォトダイオード７１に蓄積した信号電荷が、電荷転送信号によって垂直転送部７２側に転送される。このような動作を繰り返すことにより、垂直転送部７２において信号電荷が積分され、電子シャッタ動作が実現される。
【００３３】
図９は、被写体の表面の各点までの距離に関するデータを検出する距離情報検出動作のタイミングチャートである。図１、図７〜図９を参照して距離情報検出動作を説明する。
【００３４】
垂直同期信号Ｓ１の出力に同期して電荷掃出し信号（負極性のパルス信号）Ｓ２が出力され、これによりフォトダイオード７１に蓄積していた不要電荷が基板７３の方向に掃出される。電荷掃出し信号Ｓ２の出力の終了と略同時に投光ユニット５３が起動され、一定のパルス幅を有するパルス状の測距光Ｓ３が出力される。測距光Ｓ３は被写体において反射し、ＣＣＤ３３に入射する。すなわちＣＣＤ３３によって被写体からの反射光Ｓ４が受光される。測距光Ｓ３の出力から一定時間が経過したとき、電荷転送信号（負極性のパルス信号）Ｓ５が出力され、これによりフォトダイオード７１に蓄積された電荷が垂直転送部７２に転送される。なお、電荷転送信号Ｓ５の出力は、測距光の出力パルスの立ち下がりよりも前に行なわれる。
【００３５】
このように電荷掃出し信号Ｓ２の出力パルスの終了から電荷転送信号Ｓ５の出力パルスの開始までの期間Ｔ_U1の間、フォトダイオード７１には、被写体までの距離に対応した信号電荷が蓄積される。すなわち測距光Ｓ３の出力パルスの立ち下がりから立ち上がりまでの期間Ｔ_Sと電荷蓄積期間Ｔ_U1は略同時に開始するが、電荷蓄積期間Ｔ_U1の方が早く終了し、反射光Ｓ４の一部のみがＣＣＤ３３によって検知され、検知された光によって生じる信号電荷Ｓ６は被写体までの距離に対応している。換言すれば、被写体からの反射光Ｓ４のうち、電荷蓄積期間Ｔ_U1内にフォトダイオード７１に到達した光に対応した信号電荷Ｓ６がフォトダイオード７１に蓄積される。この信号電荷Ｓ６は、電荷転送信号Ｓ５によって垂直転送部７２に転送される。なお測距光Ｓ３の出力期間Ｔ_Sは電荷蓄積期間Ｔ_U1よりも早く開始してもよい。
【００３６】
電荷転送信号Ｓ５の出力から一定時間が経過した後、再び電荷掃出し信号Ｓ２のパルスが出力され、垂直転送部７２への信号電荷の転送後にフォトダイオード７１に蓄積された不要電荷が基板７３の方向へ掃出される。すなわち、フォトダイオード７１において新たに信号電荷の蓄積が開始する。そして、上述したのと同様に、電荷蓄積期間Ｔ_U1が経過したとき、信号電荷は垂直転送部７２へ転送される。
【００３７】
このような信号電荷Ｓ６の垂直転送部７２への転送動作は、次の垂直同期信号Ｓ１が出力されるまで、繰り返し実行される。これにより垂直転送部７２において、信号電荷Ｓ６が積分され、１フィールドの期間（２つの垂直同期信号Ｓ１によって挟まれる期間）に積分された信号電荷Ｓ６は、その期間被写体が静止していると見做せれば、被写体までの距離に対応している。
【００３８】
以上説明した信号電荷Ｓ６の検出動作は１つのフォトダイオード７１に関するものであり、全てのフォトダイオード７１においてこのような検出動作が行なわれる。１フィールドの期間の検出動作の結果、各フォトダイオード７１に隣接した垂直転送部７２の各部位には、そのフォトダイオード７１によって検出された距離情報が保持される。この距離情報は垂直転送部７２における垂直転送動作におよび図示しない水平転送部における水平転送動作によってＣＣＤ３３から出力され、Ａ／Ｄ変換器３８においてデジタルデータに変換された後、画像信号処理回路３９を介してメモリ４０に格納される。
【００３９】
図１０および図１１は、合焦している被写体を含む画像領域を抽出し、その画像領域に関する撮像信号に基づいてホワイトバランス調整を行なうルーチンのフローチャートである。このルーチンはシステムコントローラ３１において実行される。図１、図３、図１０および図１１を参照してホワイトバランス調整ルーチンを説明する。
【００４０】
ステップ１０１では、操作スイッチ５４に設けられた測光スイッチがオン状態に切換えられたか否かが判定される。測光スイッチがオン状態に定められると、ステップ１０２へ進み、測光センサ５２によって得られた測光値に基づいて、露出演算が行なわれる。すなわち絞り値とシャッタスピードが求められる。
【００４１】
ステップ１０３では、レンズ１４、１５が光軸に沿って駆動され、焦点調節（ＡＦ）動作が行なわれる。焦点調節状態はＡＦセンサ５１によって検出され、レンズ制御回路１７の作用により、レンズ１４、１５が合焦する位置に定められる。ＡＦ動作は、レンズ１４、１５を介して得られた画像の例えば中央にある被写体像が合焦するように行なわれる。ステップ１０４では、焦点調節環６１の回転角度位置、すなわちフォトセンサ６４と２次元バーコード６３の相対位置に基づいて、合焦している被写体までの距離が得られる。フォトセンサ６４を介して得られた距離信号すなわち合焦距離データは、システムコントローラ３１に設けられたメモリ（図示せず）に格納される。
【００４２】
ステップ１０５では、操作スイッチ５４に設けられたレリーズスイッチがオン状態に定められたか否かが判定される。レリーズスイッチがオフ状態であるとき、ステップ１０１へ戻り、上述した動作が再び実行される。レリーズスイッチがオン状態であるとき、ステップ１０６以下が実行される。
【００４３】
ステップ１０６では露出駆動が開始される。すなわち、クイックリターンミラー２１が水平状態に定められるとともに、絞り１６の開度がステップ１０２において定められた絞り値に応じた大きさに制御され、またシャッタ２５が開放される。ステップ１０７では、ステップ１０２の露出演算によって得られたシャッタースピードすなわち露出時間が経過したか否かが判定される。露出時間が経過すると、ステップ１０８へ進み、露出駆動が停止される。すなわち、シャッタ２５が閉塞されるとともに、クイックリターンミラー２１が傾斜状態に定められ、また絞り１６が開放される。
【００４４】
ステップ１０９では、ステップ１０６〜１０８の露出駆動によってＣＣＤ３３において生成された撮像信号が読み出される。撮像信号はＡ／Ｄ変換器３８においてデジタル信号に変換された後、画像信号処理回路３９において所定の処理を施され、メモリ４０に格納される。ステップ１１０では、ＣＣＤ３３からの撮像信号の読出動作が終了したか否かが判定される。読出動作が終了していないときステップ１０９が継続されるが、１画像分の全ての撮像信号がＣＣＤ３３から読み出されてメモリ４０に格納されると、ステップ１１０からステップ１１１へ移り、電子カメラから被写体の表面の各点までの距離を示す３次元画像データを検出するための処理が実行される。
【００４５】
ステップ１１１では露出駆動が再び開始される。すなわち、クイックリターンミラー２１が再び水平状態に定められ、絞り１６の開度が３次元画像データの検出動作に応じた大きさに制御される。またシャッタ２５が開放される。ステップ１１２では投光ユニット５３に対して電力が供給される。ステップ１１３では、投光ユニット５３とＣＣＤ３３の制御が開始される。すなわち、投光ユニット５３によってパルス状の測距光が出力され、ＣＣＤ３３によって、被写体からの反射光が受光され、反射光に基づいて生じる信号電荷が積分される。
【００４６】
ステップ１１４では、３次元画像データの検出動作が終了したか否か、すなわち３次元画像データがＣＣＤ３３から読み出されてメモリ４０に格納されたか否かが判定される。３次元画像データの格納動作が終了していないとき、ステップ１１３が繰り返し実行される。３次元画像データの格納動作が終了するとステップ１１５へ進み、露出駆動が停止され、シャッタ２５が閉塞されるとともに、クイックリターンミラー２１が傾斜状態に定められ、絞り１６が開放される。そしてステップ１１６では投光ユニット５３が消灯される。
【００４７】
ステップ１１７では、ステップ１０４において得られた合焦距離データとステップ１１４において求められた３次元画像データとに基づいて、１つの画像領域が抽出される。例えば、合焦距離データによって示される距離を中心として所定の距離範囲内にある画素を、ステップ１０９においてメモリ４０に格納された撮像信号から抽出することにより、その画素によって構成される画像領域が得られる。このような画像領域は、図４の例において被写体Ｐ１の像のみが合焦状態にあるとき、被写体Ｐ１と略同じ距離にある像から成る画像である。
【００４８】
ステップ１１８では、ステップ１１７において抽出された画像領域に含まれる撮像信号に基づいて得られる色差信号の値が所定の範囲内に入っている部分、すなわち無彩色の画像が抽出される。ステップ１１９では、ステップ１１８において得られた無彩色の画像のみに対応した色差信号の平均値が求められ、この平均値がホワイトバランス調整のための制御量としてメモリ４０に格納される。ステップ１２０では、ステップ１１９において得られた制御量を用いて、ステップ１０９においてメモリ４０に格納された撮像信号に対してホワイトバランス調整が施される。ホワイトバランス調整は周知であるので、その説明を省略する。
【００４９】
以上のように第１の実施形態では、合焦している被写体像と略同じ距離にある像に対応した撮像信号によって構成される画像領域のみが抽出される。そして、抽出された画像領域の画像から無彩色の画像が抽出され、この無彩色の画像のみからホワイトバランス調整の制御量が算出される。したがって常に、合焦している被写体に関してホワイトバランス調整が行なわれることとなり、被写体像に対して常に適切な色表現が達成される。
【００５０】
図１２および図１３は、第２の実施形態におけるホワイトバランス調整ルーチンのフローチャートである。その他の構成は第１の実施形態と同じである。
【００５１】
ステップ２０１において測光スイッチがオン状態に切換えられたことが確認されると、ステップ２０２が実行され、測光センサ５２によって得られた測光値に基づいて、露出演算が行なわれ、絞り値とシャッタスピードが求められる。ステップ２０３では、レンズ１４、１５が光軸に沿って駆動され、ＡＦ動作が行なわれてレンズ１４、１５が所定位置に定められる。ステップ２０５では、レリーズスイッチがオン状態に定められたか否かが判定される。レリーズスイッチがオフ状態であるとき、ステップ２０１へ戻るが、レリーズスイッチがオン状態であるとき、ステップ２０６以下が実行される。
【００５２】
ステップ２０６〜２１６の作用はステップ１０６〜１１６と同じである。
ステップ２１７では、ステップ２１３において得られた３次元画像データに基づいて、ステップ２０９において得られた撮像信号に対応する１つの画像が例えば３つの画像領域に分割される。すなわち、例えば図４に示されるように、１つの画像Ｐ０が、近距離の被写体Ｐ１から成る第１の画像領域Ｐ１０と、遠距離の被写体Ｐ２から成る第２の画像領域Ｐ２０と、中距離の被写体Ｐ３から成る第３の画像領域Ｐ３０とに分割される。なお、図４において３つの画像領域Ｐ１０、Ｐ２０、Ｐ３０の輪郭は元の画像Ｐ０と同じ矩形であるように示されているが、実際には各画像領域Ｐ１０、Ｐ２０、Ｐ３０は明確な境界線によって区分され、境界線は通常矩形ではない。画像領域の分割については後述する。
【００５３】
ステップ２１８では、第１の画像領域Ｐ１０の撮像信号が抽出される。ステップ２１９では、ステップ２１８において抽出された撮像信号に基づいて得られる色差信号の値が所定の範囲に入っている部分、すなわち無彩色の画像が抽出される。ステップ２２０では、ステップ２１９において得られた無彩色の画像のみに対応した色差信号の平均値が求められ、この平均値を補正量として、ホワイトバランス調整が行なわれる。
【００５４】
ステップ２２１では、第１、第２、第３の全ての画像領域についてホワイトバランス調整が終了したか否かが判定される。全画像領域について終了していないとき、ステップ２２２が実行され、次の画像領域の撮像信号が抽出される。ついでステップ２１９、２２０が再び実行され、その画像領域についてホワイトバランス調整が行なわれる。ステップ２２１において全画像領域についてホワイトバランス調整が終了していると判定されると、このルーチンは終了する。
【００５５】
図１４を参照して、図１３のステップ２１７において実行される画像領域の分割を説明する。図１４は、電子カメラから被写体までの距離ｄの逆数を横軸にとり、その距離に対応した画素数を縦軸にとって示すヒストグラムである。
【００５６】
ステップ２１４において得られた３次元画像データを構成する全ての画素について、距離情報のヒストグラムが作成される。撮影される画像には無限遠の画素も含まれていることが多いため、ヒストグラムの横軸として距離をとると、ヒストグラムの横軸は無限遠まで広がってしまう。そこで横軸として距離ｄの逆数がとられ、横座標の最大値が有限値に定められる。
【００５７】
図４の例のように、電子カメラからの距離が異なる３つの被写体Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が１つの画像に含まれているとすると、ヒストグラムには、無限遠すなわち１／ｄ＝０の点を含み、３つのピークが存在する。すなわち、被写体Ｐ２は無限遠にあり、これを含む第２の画像領域Ｐ２０は、ヒストグラムの左側のピークＰＫ０に対応する。被写体Ｐ３は中距離にあり、これを含む第３の画像領域Ｐ３０はヒストグラムの真中のピークＰＫ１に対応する。被写体Ｐ１は近距離にあり、これを含む第１の画像領域Ｐ１０の右側のピークＰＫ２に対応する。
【００５８】
隣接するピークＰＫ０、ＰＫ１から等距離にある極小点が第１の境界Ｖ１として定められ、他の隣接するピークＰＫ１、ＰＫ２から等距離にある極小点が第２の境界Ｖ２として定められる。図４において、第２の画像領域Ｐ２０は第１の境界Ｖ１よりも左側にあるヒストグラムに対応し、第３の画像領域Ｐ３０は第１および第２の境界Ｖ１、Ｖ２によって挟まれるヒストグラムに対応する。第１の画像領域Ｐ１０は、第２の境界Ｖ２よりも右側のヒストグラムに対応する。
【００５９】
以上のように第２の実施形態では、電子カメラから被写体までの距離に応じて１つの画像を複数の領域に分割し、これらの画像領域毎に、無彩色の部分の画像の撮像信号を用いてホワイトバランス調整を行なっている。したがって、画像の全体に対して適切なホワイトバランス調整を行なうことが可能になる。
【００６０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、画像全体の色調に関係なく、撮影したい被写体の画像に対して常に適切なホワイトバランス調整を行なうことを可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるホワイトバランス制御量算出装置を備えた電子カメラのブロック図である。
【図２】投光ユニットの構成を示すブロック図である。
【図３】交換レンズの外観と、この交換レンズに装着された焦点調節環を分解して示す斜視図である。
【図４】ファインダを介して観察される画像の一例を示す図である。
【図５】測距光による距離測定の原理を説明するための図である。
【図６】測距光、反射光、ゲートパルス、およびＣＣＤが受光する光量分布を示す図である。
【図７】ＣＣＤに設けられるフォトダイオードと垂直転送部の配置を示す図である。
【図８】ＣＣＤを基板に垂直な平面で切断して示す断面図である。
【図９】被計測物体までの距離に関するデータを検出する距離情報検出動作のタイミングチャートである。
【図１０】第１実施形態におけるホワイトバランス調整ルーチンの前半部分を示すフローチャートである。
【図１１】図１０に示すホワイトバランス調整ルーチンの後半部分を示すフローチャートである。
【図１２】第２の実施形態におけるホワイトバランス調整ルーチンの前半部分を示すフローチャートである。
【図１３】図１２に示すホワイトバランス調整ルーチンの後半部分を示すフローチャートである。
【図１４】電子カメラから被写体までの距離ｄの逆数を横軸にとり、その距離に対応した画素数を縦軸にとって示すヒストグラムである。
【符号の説明】
３３ＣＣＤ（撮像素子）

Claims

撮像素子の受光面に形成された画像に対応した撮像信号を生成する撮像信号生成手段と、
被写体に測距光を照射して、その反射光を前記撮像素子で受光して撮像信号を生成することにより、電子カメラから被写体の表面の各点までの距離を示す３次元画像データを画素単位で検出する３次元画像データ検出手段と、
前記３次元データに基づいて、電子カメラから所定の距離にある被写体のみを含む画像領域を少なくとも１つ前記画像から抽出する画像領域抽出手段と、
前記少なくとも１つの画像領域に関する前記撮像信号に基づいて、ホワイトバランス調整のための制御量を算出する制御量算出手段と
を備えたことを特徴とする電子カメラのホワイトバランス制御量算出装置。
前記画像領域抽出手段が１つの画像領域のみを抽出し、前記制御量算出手段が、抽出された画像領域に関する前記画像の撮像信号のみに基づいて前記制御量を算出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制御量算出装置。
前記画像領域抽出手段が複数の画像領域を抽出し、前記制御量算出手段が、各画像領域毎に前記制御量を算出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制御量算出装置。
前記制御量算出手段が、前記画像領域抽出手段によって抽出された画像領域の画像から、無彩色の画像を抽出し、前記無彩色の画像のみから前記制御量を算出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制御量算出装置。
前記撮像信号生成手段が、前記被写体からの反射光を受け、受光量に応じた電荷が蓄積する複数の光電変換素子と、前記光電変換素子に隣接して設けられた信号電荷保持部と、前記光電変換素子に蓄積した不要電荷を前記光電変換素子から掃出すことにより、前記光電変換素子における信号電荷の蓄積動作を開始させる蓄積電荷掃出手段と、前記光電変換素子に蓄積した信号電荷を前記信号電荷保持部に転送する信号電荷転送手段と、前記蓄積電荷掃出手段と前記信号電荷転送手段とを交互に駆動することにより前記信号電荷保持部において前記信号電荷を積分する信号電荷積分手段とを備えた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量算出装置。