JP4337161B2 - デジタルカメラおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
本発明は、デジタルカメラおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、撮影レンズを通過する被写体像がクイックリターンミラーによって導かれるファインダ装置と、クイックリターンミラーの後段に配置され被写体像を撮像して画像データを出力するＣＣＤのような撮像装置と、撮像装置から出力される画像データに対してホワイトバランスやγ補正などの画像処理を施す画像処理回路と、画像処理後のデータをＪＰＥＧなどの方式で圧縮してフラッシュメモリなどの記憶媒体に記憶する圧縮回路と、画像処理後のデータを表示するモニタとを備えるデジタルスチルカメラが知られている。画像処理回路では、撮像装置から出力される画像データに基づいて、あらかじめ定めたアルゴリズムによりホワイトバランス調整用のＲゲインやＢゲイン、あるいはγ補正用の階調カーブなどのパラメータを算出する。また、ＪＰＥＧ方式で圧縮するために画像データをそれぞれ１６×８の輝度データＹとそれぞれ８×８の色差データＣｒ，Ｃｂに変換する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のデジタルスチルカメラの撮像装置では、あらかじめ決定したホワイトバランス調整係数を用いてホワイトバランス調整を行なうようにしているので、そのホワイトバランス調整係数の調整不良が生じると色かぶり画像が発生するおそれがある。一般に、画素数を増やすために所定の面積にたくさんの画素を収めたＣＣＤは、一画素あたりの面積が小さいのでＣＣＤ上にオンチップマイクロレンズを形成して集光率を高めている。このようなＣＣＤでは、マイクロレンズを通してフォトダイオードが受光する光のＲ、ＧおよびＢ成分の強さがマイクロレンズに入射される角度により変化する。このため、撮影レンズを通過した光をＣＣＤに導いて光電変換するデジタルスチルカメラでは、撮影レンズの瞳位置や絞り値によってＣＣＤ上のマイクロレンズへの入射角が変化するので、受光される光のＲ、Ｇ、Ｂ成分の強さが変化してホワイトバランス調整不良が生じやすい。とくに、２００万画素を超えるような高画質タイプのデジタルカメラで問題となりやすい。また、撮影レンズの収差によってホワイトバランス調整が微妙に影響を受けることもある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、撮影レンズを通過する被写体像を撮像して画像データを出力する撮像装置と、あらかじめプリセットホワイトバランス調整値を決定するプリセットホワイトバランス設定回路と、撮像装置から出力される画像データに対してプリセットホワイトバランス調整値に基づいてホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整回路とを備えたデジタルカメラに適用される。そして、プリセットホワイトバランス調整値を決定した際の撮影レンズの瞳位置および絞り値の少なくとも一方を含むレンズ撮影条件と、撮影時の撮影レンズの瞳位置および絞り値の少なくとも一方を含むレンズ撮影条件とに基づいてプリセットホワイトバランス調整値を微調整するホワイトバランス微調整手段と、撮像装置で撮像された画像データに対して、ホワイトバランス微調整手段で微調整されたホワイトバランス調整値に基づいてホワイトバランス調整を行うようにホワイトバランス調整回路を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
本発明によるコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、あらかじめプリセットホワイトバランス調整値を決定するプリセットホワイトバランス設定処理と、プリセットホワイトバランス調整値を決定した際の撮影レンズの瞳位置および絞り値の少なくとも一方を含むレンズ撮影条件と、撮影時の撮影レンズの瞳位置および絞り値の少なくとも一方を含むレンズ撮影条件とに基づいてプリセットホワイトバランス調整値を微調整するホワイトバランス微調整演算処理と、撮像装置で撮像された画像データに対して、微調整演算処理で微調整されたホワイトバランス調整値に基づいてホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整処理とをコンピュータに実行させるための画像信号処理用プログラムが格納されていることを特徴とする。
【０００６】
なお、本発明の構成を説明する上記課題を解決するための手段の項では、本発明を分かり易くするために実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が実施の形態に限定されるものではない。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１に示すように、この実施の形態による一眼レフデジタルスチルカメラは、カメラ本体７０と、カメラ本体７０に着脱されるファインダ装置８０と、レンズ９１と絞り９２を内蔵してカメラ本体７０に着脱される交換ズームレンズ９０とを備える。被写体光は交換レンズ９０を通ってカメラ本体７０に入射し、レリーズ前は点線で示す位置にあるクイックリターンミラー７１でファインダ装置８０に導かれてファインダマット８１に結像するとともに、焦点検出装置３６にも結像する。ファインダーマット８１上の被写体像はさらにペンタプリズム８２で接眼レンズ８３に導かれる。また、レリーズ前に、プリズム８４と結像レンズ８５を通って被写体像がホワイトバランスセンサ８６に入射して、被写体像の色温度を検出する。レリーズ後はクイックリターンミラー７１が実線で示す位置に回動し、被写体光はシャッタ７２を介して撮像装置７３上に結像する。
【０００８】
図２は本発明によるデジタルカメラの一実施の形態の回路を示すブロック図である。ＣＰＵ２１にはレリーズ釦に連動する半押しスイッチ２２と全押しスイッチ２３から半押し信号と全押し信号がそれぞれ入力される。半押しスイッチ２２が操作されて半押し信号が入力されると、ＣＰＵ２１からの指令により焦点検出装置３６が交換レンズ９０の焦点検出状態を検出し、交換レンズ９０に入射する被写体光が撮像装置７３上で結像するようにレンズ９１を合焦位置へ駆動する。また、タイミングジェネレータ２４とドライバ２５を介して撮像装置７３のＣＣＤ２６が駆動制御される。そして、タイミングジェネレータ２４によりアナログ処理回路２７とＡ／Ｄ変換回路２８の動作タイミングが制御される。
【０００９】
半押しスイッチ２２のオン操作に引続いて全押しスイッチ２３がオン操作されるとクイックリターンミラー７１が上方に回動し、交換レンズ９０からの被写体光はＣＣＤ２６の受光面上で結像し、ＣＣＤ２６には被写体像の明るさに応じた信号電荷が蓄積される。ＣＣＤ２６に蓄積された信号電荷はドライバ２５により吐き出され、ＡＧＣ回路やＣＤＳ回路などを含むアナログ信号処理回路２７に入力される。アナログ信号処理回路２７でアナログ画像信号に対してゲインコントロール、雑音除去等のアナログ処理が施された後、Ａ／Ｄ変換回路２８によってデジタル信号に変換される。デジタル変換された信号はたとえばＡＳＩＣとして構成される画像処理回路２９に導かれ、そこでホワイトバランス調整、輪郭補償、ガンマ補正等の画像前処理が行われる。
【００１０】
画像前処理が行なわれた画像データに対してはさらに、ＪＰＥＧ圧縮のためのフォーマット処理（画像後処理）が行なわれ、その後、その画像データはバッファメモリ３０に一時的に格納される。
【００１１】
バッファメモリ３０に記憶された画像データは、表示画像作成回路３１により表示用の画像データに処理され、ＬＣＤ等の外部モニタ３２に撮影結果として表示される。また、バッファメモリ３０に記憶された画像データは、圧縮回路３３によりＪＰＥＧ方式で所定の比率にデータ圧縮を受け、フラッシュメモリ等の記憶媒体（ＰＣカード）３４に記録される。
【００１２】
図３は上述したように動作するデジタルカメラにおける画像処理回路２９の詳細を示すブロック図である。図３はＣＣＤ２６からの画像データに対してラインごとに信号処理するライン処理回路１００であり、上述した画像前処理を行う。このライン処理回路１００は、Ａ／Ｄ変換回路２８から出力される１２ビットのＲ、Ｇ、Ｂ信号に対して後述する各種の信号処理を行なうものであり、デジタルクランプ回路１０１と、ゲイン回路１０２と、ホワイトバランス回路１０３と、黒レベル回路１０４と、γ補正回路１０５とを有する。
【００１３】
Ａ／Ｄ変換回路２８から出力される１２ビットのＲ，Ｇ，Ｂ信号は、ＣＣＤ２６の出力に対して１ラインごとに点順次で、欠陥のある画素（そのアドレスがあらかじめ特定されてレジスタにセットされている）からのデータを補正したのちデジタルクランプ回路１０１に入力される。デジタルクランプ回路１０１は、ＣＣＤ２６の出力に対して１ラインごとに点順次で、オプティカルブラックとして使用する複数の画素データの加重平均をそのラインの各画素データから減算する。
【００１４】
ゲイン回路１０２はホワイトバランス調整用ゲインを設定する。本実施の形態によるホワイトバランス調整は、あらかじめ白基準となる被写体を撮像して、その画像データに基づいてホワイトバランス調整用ゲインを算出するプリセット処理と、プリセットしたホワイトバランス調整用ゲインに対して補正を行う微調整処理とに分けられる。ゲイン回路１０２は、後述するプリセット処理により記憶されているホワイトバランス調整値を読み出して、微調整処理が必要と判定すれば読み出した調整値に対して補正を行い、不要と判定すれば補正をしないでホワイトバランス調整用ゲインをホワイトバランス回路１０３に設定する。
【００１５】
−プリセット処理−
図２のホワイトバランス検出処理回路３５は、色温度センサであるホワイトバランスセンサ３５Ａ（図１のホワイトバランスセンサ８６）と、ホワイトバランスセンサ３５Ａからのアナログ信号をデジタル信号とするＡ／Ｄ変換回路３５Ｂと、デジタル色温度信号に基づいてホワイトバランス調整信号を生成するＣＰＵ３５Ｃとを含む。ホワイトバランスセンサ３５Ａはたとえば赤色Ｒと青色Ｂと緑色Ｇとにそれぞれ感度を有する複数の光電変換素子からなり、被写界全体の光像を受光する。ＣＰＵ３５Ｃは、複数の光電変換素子の出力に基づいてＲゲインとＢゲインを以下に説明する手順で求める。
【００１６】
プリセット処理は、ホワイトバランス調整値を決定するために白い被写体を撮像して行う。そして、撮像された全領域の画像データの中から、たとえば、焦点検出装置３６が焦点検出を行うエリアを中心とした５１２×５１２の領域の画像データを抽出して、Ｒ信号用のホワイトバランス調整用ゲインＲgainとＢ信号用のホワイトバランス調整用ゲインＢgainをたとえば、次式（１）、（２）により算出する。このとき、５１２×５１２の画素領域上に、たとえば、図４に示すようにカラーフィルタが配置されている場合、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号の平均値を（３）〜（５）式で算出し、（１）、（２）式に示すように、Ｇ信号の平均値ＧaveとＲ信号の平均値Ｒaveとの比およびＧ信号の平均値ＧaveとＢ信号の平均値Ｂaveとの比からホワイトバランス調整用ゲインＲgainとＢgainを算出する。
【００１７】
【数１】
【００１８】
算出されたこれらのゲインＲgainとＢgainは、レンズ情報入力部３８から入力される交換レンズ９０の焦点距離と露出演算で得られた絞り値とともに、プリセットホワイトバランス調整値としてＣＰＵ２１のレジスタに格納される。このような平均値方式によると、画像データのＲ、Ｇ、Ｂの各信号の階調の平均値を求めたことになり、経験的にホワイトバランスの調整結果（全体的なホワイトバランス）が良好となる。すなわち、画面の平均色温度を白に近づけるようにホワイトバランス調整用のＲゲインやＢゲインなどの調整値を算出し、このホワイトバランス調整値に基づいたホワイトバランス調整を行う。
【００１９】
レンズ情報入力部３８から入力されるレンズ情報は、交換レンズ９０の焦点距離（瞳位置）に関するものであり、レンズの焦点距離は図示しないズームスイッチからの信号により変更され、レンズ内蔵のズームエンコーダからの信号によりレンズの焦点距離を認識できる。
【００２０】
−微調整処理−
図５（ａ）、（ｂ）は、交換レンズ９０に入射する平行光が絞り９２を介してＣＣＤ２６に入射する様子を示す図である。図５（ａ）に示すように、一般の交換レンズ９０は、絞り９２の設定値を大きくして絞り込むと射出瞳Ｐａが小さくなり、レンズ９１の開口角Ａａが狭くなる。このとき、ＣＣＤ２６に入射される光の入射角Ｉａはほとんど変化しないので、ＣＣＤ２６から出力されるＲ、Ｇ、Ｂ信号レベルの変化も少ない。
【００２１】
ところが、図５（ｂ）に示すように絞り９２の設定値を開放に近づけると射出瞳Ｐｂが大きくなり、開口角Ａｂが大きくなる。そして、開口角Ａｂの広がりに応じてＣＣＤ２６に入射される光の入射角Ｉｂが変化する。ＣＣＤ２６上に形成されたマイクロレンズの透過損失が入射角に対して波長依存性をもつとき、あるいは、ＣＣＤ２６上に図４のように形成されたカラーフィルタの特性が入射角に応じて変化するときは、ＣＣＤ２６から出力されるＲ、Ｇ、Ｂ信号レベルがそれぞれ変化する。
【００２２】
したがって、撮影時の交換レンズ９０の絞り値が、プリセットホワイトバランス調整値をＣＰＵ２１のレジスタに格納したときの絞り値と異なるときは、ホワイトバランス微調整処理が必要になる。すなわち、絞り９２の設定値に応じてＣＣＤ２６上のマイクロレンズおよびカラーフィルタを透過する光のＲ、Ｇ、Ｂ成分の強さが変化するので、変化した分を補正するためにホワイトバランス微調整処理を行う。
【００２３】
また、交換レンズ９０の焦点距離が変わると射出瞳の位置が異なるので、この場合もプリセットホワイトバランス調整係数の補正が必要となる。以上説明したように、ホワイトバランス微調整処理は、レンズ情報入力部３８から入力される交換レンズ９０の焦点距離および露出演算で得られた絞り値に基づいて、プリセットホワイトバランス調整値を補正してホワイトバランス調整用ゲインを決定する。
【００２４】
ホワイトバランス微調整処理は次のように行われる。まず、上述したプリセット処理によりＣＰＵ２１のレジスタにあらかじめ格納されているホワイトバランス調整値、およびそのホワイトバランス調整値を決定したときの交換レンズ９０の焦点距離と絞り値を読み出す。読み出した交換レンズ９０の焦点距離と絞り値を、装着されている交換レンズ９０の焦点距離および絞り値と比較する。両者が一致すると判定されたときは、読み出したホワイトバランス調整用ゲインをそのままホワイトバランス回路１０３に設定する。一方、両者が一致しないと判定されたときは、交換レンズ９０の焦点距離および絞り値に基づいて、あらかじめＣＰＵ２１のレジスタ内に格納されているホワイトバランス微調整係数を読み出してプリセットホワイトバランス調整値を補正する。
【００２５】
図６(ａ)は、カメラ本体７０に装着される交換レンズ９０の絞り値に対するＣＣＤ２６から出力される信号量の変化例を表すグラフであり、図６(ｂ)はその数値をまとめた表である。このデータは、交換レンズ９０の絞り値を変化させてもＣＣＤ２６が載置される位置の輝度が一定になるように交換レンズ９０への入射光量を調節して測定したもので、たとえば、焦点検出を行うエリアを中心とした領域に対応するＣＣＤ２６の出力を示したものである。そして、図６(ａ)のグラフの縦軸は、絞り値＝Ｆ８のときにＣＣＤ２６から出力される値で基準化して表している。図の例では、交換レンズ９０の絞り９２を開放側にすると信号量が減り、その減少量は光のＲ、Ｇ、Ｂ成分により異なる。すなわち、絞り値がＦ８より大きいときは各信号量に変化がないが、Ｆ５．６以下ではＲ、Ｇ、Ｂの信号量がそれぞれ変化するのでＲ信号用ホワイトバランス微調整係数ｒＲgainとＢ信号用ホワイトバランス微調整係数ｒＢgainを次式(６)、(７)を用いて算出する。
【００２６】
【数２】
ｒＲgain＝（ＰR−ＸR)・ＸG／ＰG （６）
ｒＢgain＝（ＰB−ＸB)・ＸG／ＰG （７）
ただし、ＰRはプリセット時の絞り値におけるＲ成分の信号量(％)、ＸRは撮影時の絞り値におけるＲ成分の信号量(％)、ＸGは撮影時の絞り値におけるＧ成分の信号量(％)、ＰGはプリセット時の絞り値におけるＧ成分の信号量(％)、ＰBはプリセット時の絞り値におけるＢ成分の信号量(％)、ＸBは撮影時の絞り値におけるＢ成分の信号量(％)である。
【００２７】
たとえば、ホワイトバランス調整値をプリセットした時の絞り値がＦ８で、撮影時の絞り値がＦ１．４の場合のＲ成分のホワイトバランス微調整係数ｒＲgainは、上式(６)と図６(ｂ)より２４と求められる。したがって、Ｒ成分のプリセットホワイトバランス調整値Ｒgainを２４％高く設定するように補正する。同様に、Ｂ成分のホワイトバランス微調整係数ｒＢgainは上式(７)と図６(ｂ)より２０と求められるので、Ｂ成分のプリセットホワイトバランス調整値Ｂgainを２０％高く設定するように補正する。補正後のホワイトバランス調整用ゲインは、Ｒ成分がＲgain×ｒＲgain、Ｂ成分がＢgain×ｒＢgainと表すことができる。
【００２８】
図６(ｃ)は、カメラ本体７０に装着される交換レンズ９０の射出瞳の位置に対するＣＣＤ２６から出力される信号量の変化の例を表すグラフであり、図６(ｄ)はその数値をまとめた表である。このデータは、交換レンズ９０の瞳位置を変化させてもＣＣＤ２６が載置される位置の輝度が一定になるように交換レンズ９０への入射光量を調節して測定したもので、たとえば、焦点検出を行うエリアを中心とした領域に対応するＣＣＤ２６の出力を示したものである。そして、図６(ｃ)のグラフの縦軸は、ＣＣＤ２６の周辺部から出力される信号量とＣＣＤ２６の中央部から出力される信号量との比をとって表している。図の例では、交換ズームレンズ９０の焦点距離を変えると射出瞳の位置が変わり、射出瞳位置が短くなるとＣＣＤ２６の中央部に対するＣＣＤ２６の周辺部から出力される信号量の比が小さくなる。そして、信号量の減少比はＲ、Ｇ、Ｂ成分により異なる。すなわち、射出瞳位置が９０ｍｍ以上のときは信号量の減少比の変化がみられないが、８５ｍｍ以下ではＲ、Ｇ、Ｂの信号量の減少比が変化するのでホワイトバランス微調整係数を次式(８)、(９)を用いて算出する。
【００２９】
【数３】
ｒ'Ｒgain＝（Ｐ'R−Ｘ'R)・Ｘ'G／Ｐ'G （８）
ｒ'Ｂgain＝（Ｐ'B−Ｘ'B)・Ｘ'G／Ｐ'G （９）
ただし、Ｐ'Rはプリセット時の瞳位置において、ＣＣＤ２６の中央部に対するＣＣＤ２６の周辺部から出力されるＲ成分の信号量の比(％)、Ｘ'Rは撮影時の瞳位置において、ＣＣＤ２６の中央部に対するＣＣＤ２６の周辺部から出力されるＲ成分の信号量の比(％)、Ｘ'Gは撮影時の瞳位置において、ＣＣＤ２６の中央部に対するＣＣＤ２６の周辺部から出力されるＧ成分の信号量の比(％)、Ｐ'Gはプリセット時の瞳位置において、ＣＣＤ２６の中央部に対するＣＣＤ２６の周辺部から出力されるＧ成分の信号量の比(％)、Ｐ'Bはプリセット時の瞳位置において、ＣＣＤ２６の中央部に対するＣＣＤ２６の周辺部から出力されるＢ成分の信号量の比(％)、Ｘ'Bは撮影時の瞳位置において、ＣＣＤ２６の中央部に対するＣＣＤ２６の周辺部から出力されるＢ成分の信号量の比(％)である。補正後のホワイトバランス調整用ゲインは、Ｒ成分がＲgain×ｒ'Ｒgain、Ｂ成分がＢgain×ｒ'Ｂgainと表すことができる。
【００３０】
ゲイン回路１０２は、上述したように決定したホワイトバランス調整用ゲインを、ＣＣＤ２６から出力されるＲ，Ｇ，Ｂ信号の各々に対して１ラインごとに点順次で、ホワイトバランス調整を行うようにホワイトバランス回路１０３に設定する。絞り値に基づいて補正したホワイトバランス調整用ゲイン(Ｒgain×ｒＲgain、Ｂgain×ｒＢgain)を用いてホワイトバランス調整を行うときは、ＣＣＤ２６から出力される全データに対してホワイトバランス調整を行うようにする。
【００３１】
また、射出瞳の位置に基づいて補正したホワイトバランス調整用ゲインによるホワイトバランス調整は次のようにして行う。ＣＣＤ２６の周辺部から出力される画像データについては補正したホワイトバランス調整用ゲイン(Ｒgain×ｒ'Ｒgain、Ｂgain×ｒ'Ｂgain)を用いてホワイトバランス調整を行う。ＣＣＤ２６のその他の部分から出力される画像データについては、プリセットホワイトバランス調整用ゲイン(Ｒgain、Ｂgain)を用いてホワイトバランス調整を行う。ＣＣＤ２６の周辺部とは、ＣＣＤ２６上の撮像面において、レンズ９１の光軸を中心とした所定の円の外側部分とする。
【００３２】
さらにまた、上述した絞り値に基づいたホワイトバランス調整用ゲインの補正と瞳位置に基づいたホワイトバランス調整用ゲインの補正とを同時に行うときは、上式(６)と(８)、上式(７)と(９)をそれぞれかけ合わせてホワイトバランス微調整用係数を算出し、ホワイトバランス調整用ゲインを補正する。
【００３３】
そして、ホワイトバランス調整用ゲインを設定するとき、使用されるＣＣＤ２６のばらつきを補正するためにあらかじめ用意されている所定の補正値による補正も合わせて行う。これらの補正には、Ｇ信号に対する感度のばらつき補正とＲ，Ｂ信号に対する感度比のばらつき補正とがある。したがって、ホワイトバランス調整用ゲインは、Ｒ成分については(１)式×(６)式×(８)式×(Ｇ信号に対する感度比のばらつき補正)、Ｂ成分については(２)式×(７)式×(９)式×(Ｇ信号に対する感度比のばらつき補正)となる。
【００３４】
ホワイトバランス回路１０３は、ゲイン回路１０２で設定されたホワイトバランス調整用ゲインであるＲゲインとＢゲインをＲ，Ｂ信号にかけ合わせる。黒レベル回路１０４は、ＣＣＤ２６の出力に対して１ラインごとに点順次で、あらかじめ決定されてＣＰＵ２１のレジスタに格納されている値をＲ，Ｇ，Ｂ信号に対して加算する。γ補正回路１０５は、ＣＣＤ２６の出力に対して１ラインごとに点順次で、階調ルックアップテーブルを用いてγ補正を行なう。
【００３５】
次に、図７を参照して焦点検出装置３６の構成およびこの焦点検出装置３６による焦点検出動作の原理について説明する。焦点検出装置３６は、赤外光カットフィルタ７００、視野マスク９００、フィールドレンズ３００、開口マスク４００、再結像レンズ５０１および５０２、そしてイメージセンサ３１０などで構成される。領域８００はレンズ９１（図１）の射出瞳である。また、領域８０１、８０２は、開口マスク４００に穿設される開口部４０１、４０２をフィールドレンズ３００によって領域８００上に逆投影した像の存在する領域である。なお、赤外光カットフィルタ７００の位置は視野マスク９００の右側でも左側でも構わない。領域８０１、８０２を介して入射した光束は、撮像装置等価面６００上で焦点を結んだ後、赤外光カットフィルタ７００、視野マスク９００、フィールドレンズ３００、開口部４０１、４０２および再結像レンズ５０１、５０２を通りイメージセンサアレイ３１０ａ、３１０ｂ上に結像する。
【００３６】
これらイメージセンサアレイ３１０ａ、３１０ｂ上に結像した一対の被写体像は、レンズ９１が撮像装置等価面６００よりも前（被写体側）に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる前ピン状態では互いに近づき、逆に撮像装置等価面６００よりも後に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる後ピン状態では互いに遠ざかる。そして、イメージセンサアレイ３１０ａ、３１０ｂ上に結像した被写体像が所定の間隔となるときに被写体の鮮鋭像は撮像装置等価面６００上に位置する。したがってこの一対の被写体像をイメージセンサアレイ３１０ａ、３１０ｂで光電変換して電気信号に換え、これらの信号を演算処理して一対の被写体像の相対距離を求めることによりレンズ９１の焦点調節状態、つまりレンズ９１により鮮鋭な像が形成される位置が、撮像装置等価面６００に対してどの方向にどれだけ離れているか、つまりずれ量が求められる。図７において焦点検出領域は、イメージセンサアレイ３１０ａ、３１０ｂが再結像レンズ５０１、５０２によって逆投影されて、撮像装置等価面６００の近傍で重なった部分に相当する。こうして上記撮影画面内の焦点検出領域について焦点を検出する。
【００３７】
焦点検出装置３６は焦点検出領域の焦点を検出したのち、この焦点検出データによりレンズ９１を合焦位置へ駆動する。なお、焦点検出装置３６で選択された領域を中心とした５１２×５１２の画像データを利用して、前述したプリセットホワイトバランス調整値ＲgainとＢgainを算出する。
【００３８】
このように構成されたデジタルスチルカメラの動作について説明する。図８は、半押しスイッチで起動されるプログラムを示すフローチャートである。図８において、半押しスイッチ２２が操作されるとステップＳ２０で測光装置３７により被写体の輝度を測定して露出演算し、焦点検出装置３６により焦点検出領域の焦点調節状態を検出する。ステップＳ２１Ａにおいて、レンズ情報入力部３８から出力されている交換レンズ９０の焦点距離および露出演算で得られた絞り値に基づいて、上述したようにホワイトバランス微調整係数を決定する。続いて、ＣＰＵ２１のレジスタ内に格納されているホワイトバランス調整値をホワイトバランス微調整係数を用いて補正する（ステップＳ２１Ｂ）。ステップＳ２２において全押しスイッチ２３が操作されたと判断されると、クイックリターンミラーが跳ね上がり、図８に示す撮影シーケンスのプログラムが実行される。ステップＳ２３では、ＣＣＤ２６の各画素が受光信号を蓄積し、蓄積終了後、全画素の蓄積電荷を順次に読み出す。ステップＳ２４において、読み出された画像データはアナログ信号処理回路２７で処理された後、Ａ／Ｄ変換回路２８でデジタル画像データに変換され、画像処理回路２９に入力される。次にステップＳ２５に進み、上述したホワイトバランス調整、γ階調補正、ＪＰＥＧフォーマット化処理などが画像処理回路２９で行なわれる。画像処理が終了するとステップＳ２６に進み、画像処理後の画像データをいったんバッファメモリ３０に記憶する。ステップＳ２７において、バッファメモリ３０から画像データを読み込んでＪＰＥＧ圧縮回路３３でデータを圧縮する。ステップＳ２８では、圧縮した画像データをＰＣカード３４に記憶する。
【００３９】
この実施の形態の作用効果について説明する。
（１）あらかじめ決定したプリセットホワイトバランス調整値であるＲゲインおよびＢゲインを、プリセットホワイトバランス調整値を決定した時の交換レンズ９０の焦点距離と絞り値とともに記憶するようにした。そして、撮影時にプリセットホワイトバランス調整値とともにその焦点距離と絞り値を読み出し、装着されている交換レンズ９０の焦点距離と絞り値と比較して、これらの値が一致しているときはプリセットホワイトバランス調整値を用いてホワイトバランス調整を行う。異なっているときは交換レンズ９０の焦点距離と絞り値に基づいて、あらかじめＣＰＵ２１内に格納されているホワイトバランス微調整係数を読み出してプリセットホワイトバランス調整値を補正する。したがって、異なる焦点距離や絞り値で撮影する場合において、あらかじめ決定されているプリセットホワイトバランス調整値の調整不良が発生しても、色かぶり画像が発生することが防止される。
【００４０】
上述したホワイトバランス微調整係数は、ホワイトバランスに影響が出ない範囲内において交換レンズ９０の焦点距離のみ、あるいは絞り値のみに基づいて決めてもよい。
【００４１】
また、ホワイトバランス微調整係数は、交換レンズ９０の種類ごとに、レンズの光学特性データに基づいた補正情報としてＣＰＵ２１内に格納するようにすれば、撮影画面の周辺部にレンズの収差によるホワイトバランスの調整不良が発生する場合にも、このレンズ収差に対する補正をホワイトバランス微調整係数に含めて行うことができる。この結果、格納された補正情報に基づいてプリセットホワイトバランス調整値を補正することができるので、焦点距離および絞り値に対する補正とレンズ収差に対する補正を同時に行うことができる。すなわち、同一の焦点距離と絞り値であっても装着される交換レンズ９０ごとにホワイトバランス微調整係数を異なる値とするのが好ましい。
【００４２】
以上の発明の実施の形態ではデジタルスチルカメラについて説明したが、ライン処理回路１００をソフトウエハエアの形態でＣＤ−ＲＯＭやフロッピデイスクなどの記憶媒体に画像処理プログラムとして格納し、パソコンで画像処理する際に使用することもできる。この場合、ＣＣＤ２６で撮像してデジタル化された画像データを大容量の画像データ用記憶媒体に記憶し、この記憶媒体をパソコンにセットして画像データを取込んだ上で、上記画像処理プログラムにより上述のようなライン処理を行うようにする。たとえば、図３において、黒レベル回路１０４の出力データを生データとしてＰＣカード３４に記憶し、そのＰＣカード３４をパソコンにセットして生データの画像処理を行なうことができる。
【００４３】
上述したようにパソコン上で画像処理する際、上記画像データ用記憶媒体に記憶された画像データが既にホワイトバランス調整を施されている場合には、ホワイトバランス微調整処理だけを行なうようにプログラムを作成する。この場合、上記画像データ用記憶媒体には、交換レンズ９０の焦点距離と絞り値も合わせて記憶しておき、上記パソコン上で画像処理を行う際にホワイトバランス微調整処理を行うための情報として使用する。一方、上記画像データ用記憶媒体に記憶された画像データがホワイトバランス調整を施されていない場合には、ホワイトバランス調整処理とホワイトバランス微調整処理を行なうようにプログラムを作成する。その場合、画像データ用記憶媒体にはＣＣＤ２６からの撮像データとホワイトバランスセンサ３５Ａで検出した被写体の色温度情報もしくは、この色温度情報に基づいて算出されたプリセットホワイトバランス調整値、さらに上述した交換レンズ９０の焦点距離と絞り値も合せて記憶しておき、これらのデータに基づいたホワイトバランス調整処理を行なう。
【００４４】
以上の説明では、一眼レフデジタルスチルカメラについて説明したが、レンズに絞りを設けている場合は、レンズ交換ができないデジタルスチルカメラ、動画像も取込めるデジタルビデオカメラにも本発明を適用できる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、あらかじめプリセットホワイトバランス調整値を決定したときの撮影レンズの撮影条件が、撮影時に変更されることにより生じるホワイトバランス調整誤差による色かぶり現象を十分に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一眼レフデジタルスチルカメラの一実施の形態の構成を示す図
【図２】一眼レフデジタルスチルカメラの信号処理系統の一実施の形態を示すブロック図
【図３】図２に示した信号処理系統のうちライン処理を行なう回路を説明するブロック図
【図４】ＣＣＤ上に設けられたカラーフィルタの配列を示す図
【図５】撮影レンズに入射する平行光が絞りを介してＣＣＤに入射する様子を示す図
【図６】（ａ）交換レンズの絞り値に対するＣＣＤから出力される信号量の変化を表すグラフ、（ｂ）上記の数値例を示す図、（ｃ）交換レンズの射出瞳の位置に対するＣＣＤの中央部から出力される信号量と周辺部から出力される信号量との比を表すグラフ、（ｄ）上記の数値例を示す図
【図７】焦点検出装置を説明する図
【図８】半押しスイッチで起動されるプログラムを示すフローチャート
【符号の説明】
２１…ＣＰＵ、２２…半押しスイッチ、２３…全押しスイッチ、２６…ＣＣＤ、２９…画像処理回路、３３…ＪＰＥＧ圧縮回路、３５…ホワイトバランス検出処理回路、３５Ａ…ホワイトバランスセンサ、３６…焦点検出装置、３７…測光装置、３８…レンズ情報入力部、７３…ＣＣＤ、９０…交換レンズ、９１…撮影レンズ、９２…絞り、１００…ライン処理回路、１０２…ゲイン回路、１０３…ホワイトバランス回路、ＰａおよびＰｂ…射出瞳、ＡａおよびＢｂ…開口角、ＩａおよびＩｂ…入射角
本発明は、デジタルカメラおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、撮影レンズを通過する被写体像がクイックリターンミラーによって導かれるファインダ装置と、クイックリターンミラーの後段に配置され被写体像を撮像して画像データを出力するＣＣＤのような撮像装置と、撮像装置から出力される画像データに対してホワイトバランスやγ補正などの画像処理を施す画像処理回路と、画像処理後のデータをＪＰＥＧなどの方式で圧縮してフラッシュメモリなどの記憶媒体に記憶する圧縮回路と、画像処理後のデータを表示するモニタとを備えるデジタルスチルカメラが知られている。画像処理回路では、撮像装置から出力される画像データに基づいて、あらかじめ定めたアルゴリズムによりホワイトバランス調整用のＲゲインやＢゲイン、あるいはγ補正用の階調カーブなどのパラメータを算出する。また、ＪＰＥＧ方式で圧縮するために画像データをそれぞれ１６×８の輝度データＹとそれぞれ８×８の色差データＣｒ，Ｃｂに変換する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のデジタルスチルカメラの撮像装置では、あらかじめ決定したホワイトバランス調整係数を用いてホワイトバランス調整を行なうようにしているので、そのホワイトバランス調整係数の調整不良が生じると色かぶり画像が発生するおそれがある。一般に、画素数を増やすために所定の面積にたくさんの画素を収めたＣＣＤは、一画素あたりの面積が小さいのでＣＣＤ上にオンチップマイクロレンズを形成して集光率を高めている。このようなＣＣＤでは、マイクロレンズを通してフォトダイオードが受光する光のＲ、ＧおよびＢ成分の強さがマイクロレンズに入射される角度により変化する。このため、撮影レンズを通過した光をＣＣＤに導いて光電変換するデジタルスチルカメラでは、撮影レンズの瞳位置や絞り値によってＣＣＤ上のマイクロレンズへの入射角が変化するので、受光される光のＲ、Ｇ、Ｂ成分の強さが変化してホワイトバランス調整不良が生じやすい。とくに、２００万画素を超えるような高画質タイプのデジタルカメラで問題となりやすい。また、撮影レンズの収差によってホワイトバランス調整が微妙に影響を受けることもある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、撮影レンズを通過する被写体像を撮像して画像データを出力する撮像装置と、あらかじめプリセットホワイトバランス調整値を決定するプリセットホワイトバランス設定回路と、撮像装置から出力される画像データに対してプリセットホワイトバランス調整値に基づいてホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整回路とを備えたデジタルカメラに適用される。そして、プリセットホワイトバランス調整値を決定した際の撮影レンズの瞳位置および絞り値の少なくとも一方を含むレンズ撮影条件と、撮影時の撮影レンズの瞳位置および絞り値の少なくとも一方を含むレンズ撮影条件とに基づいてプリセットホワイトバランス調整値を微調整するホワイトバランス微調整手段と、撮像装置で撮像された画像データに対して、ホワイトバランス微調整手段で微調整されたホワイトバランス調整値に基づいてホワイトバランス調整を行うようにホワイトバランス調整回路を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
本発明によるコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、あらかじめプリセットホワイトバランス調整値を決定するプリセットホワイトバランス設定処理と、プリセットホワイトバランス調整値を決定した際の撮影レンズの瞳位置および絞り値の少なくとも一方を含むレンズ撮影条件と、撮影時の撮影レンズの瞳位置および絞り値の少なくとも一方を含むレンズ撮影条件とに基づいてプリセットホワイトバランス調整値を微調整するホワイトバランス微調整演算処理と、撮像装置で撮像された画像データに対して、微調整演算処理で微調整されたホワイトバランス調整値に基づいてホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整処理とをコンピュータに実行させるための画像信号処理用プログラムが格納されていることを特徴とする。
【０００６】
なお、本発明の構成を説明する上記課題を解決するための手段の項では、本発明を分かり易くするために実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が実施の形態に限定されるものではない。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１に示すように、この実施の形態による一眼レフデジタルスチルカメラは、カメラ本体７０と、カメラ本体７０に着脱されるファインダ装置８０と、レンズ９１と絞り９２を内蔵してカメラ本体７０に着脱される交換ズームレンズ９０とを備える。被写体光は交換レンズ９０を通ってカメラ本体７０に入射し、レリーズ前は点線で示す位置にあるクイックリターンミラー７１でファインダ装置８０に導かれてファインダマット８１に結像するとともに、焦点検出装置３６にも結像する。ファインダーマット８１上の被写体像はさらにペンタプリズム８２で接眼レンズ８３に導かれる。また、レリーズ前に、プリズム８４と結像レンズ８５を通って被写体像がホワイトバランスセンサ８６に入射して、被写体像の色温度を検出する。レリーズ後はクイックリターンミラー７１が実線で示す位置に回動し、被写体光はシャッタ７２を介して撮像装置７３上に結像する。
【０００８】
図２は本発明によるデジタルカメラの一実施の形態の回路を示すブロック図である。ＣＰＵ２１にはレリーズ釦に連動する半押しスイッチ２２と全押しスイッチ２３から半押し信号と全押し信号がそれぞれ入力される。半押しスイッチ２２が操作されて半押し信号が入力されると、ＣＰＵ２１からの指令により焦点検出装置３６が交換レンズ９０の焦点検出状態を検出し、交換レンズ９０に入射する被写体光が撮像装置７３上で結像するようにレンズ９１を合焦位置へ駆動する。また、タイミングジェネレータ２４とドライバ２５を介して撮像装置７３のＣＣＤ２６が駆動制御される。そして、タイミングジェネレータ２４によりアナログ処理回路２７とＡ／Ｄ変換回路２８の動作タイミングが制御される。
【０００９】
半押しスイッチ２２のオン操作に引続いて全押しスイッチ２３がオン操作されるとクイックリターンミラー７１が上方に回動し、交換レンズ９０からの被写体光はＣＣＤ２６の受光面上で結像し、ＣＣＤ２６には被写体像の明るさに応じた信号電荷が蓄積される。ＣＣＤ２６に蓄積された信号電荷はドライバ２５により吐き出され、ＡＧＣ回路やＣＤＳ回路などを含むアナログ信号処理回路２７に入力される。アナログ信号処理回路２７でアナログ画像信号に対してゲインコントロール、雑音除去等のアナログ処理が施された後、Ａ／Ｄ変換回路２８によってデジタル信号に変換される。デジタル変換された信号はたとえばＡＳＩＣとして構成される画像処理回路２９に導かれ、そこでホワイトバランス調整、輪郭補償、ガンマ補正等の画像前処理が行われる。
【００１０】
画像前処理が行なわれた画像データに対してはさらに、ＪＰＥＧ圧縮のためのフォーマット処理（画像後処理）が行なわれ、その後、その画像データはバッファメモリ３０に一時的に格納される。
【００１１】
バッファメモリ３０に記憶された画像データは、表示画像作成回路３１により表示用の画像データに処理され、ＬＣＤ等の外部モニタ３２に撮影結果として表示される。また、バッファメモリ３０に記憶された画像データは、圧縮回路３３によりＪＰＥＧ方式で所定の比率にデータ圧縮を受け、フラッシュメモリ等の記憶媒体（ＰＣカード）３４に記録される。
【００１２】
図３は上述したように動作するデジタルカメラにおける画像処理回路２９の詳細を示すブロック図である。図３はＣＣＤ２６からの画像データに対してラインごとに信号処理するライン処理回路１００であり、上述した画像前処理を行う。このライン処理回路１００は、Ａ／Ｄ変換回路２８から出力される１２ビットのＲ、Ｇ、Ｂ信号に対して後述する各種の信号処理を行なうものであり、デジタルクランプ回路１０１と、ゲイン回路１０２と、ホワイトバランス回路１０３と、黒レベル回路１０４と、γ補正回路１０５とを有する。
【００１３】
Ａ／Ｄ変換回路２８から出力される１２ビットのＲ，Ｇ，Ｂ信号は、ＣＣＤ２６の出力に対して１ラインごとに点順次で、欠陥のある画素（そのアドレスがあらかじめ特定されてレジスタにセットされている）からのデータを補正したのちデジタルクランプ回路１０１に入力される。デジタルクランプ回路１０１は、ＣＣＤ２６の出力に対して１ラインごとに点順次で、オプティカルブラックとして使用する複数の画素データの加重平均をそのラインの各画素データから減算する。
【００１４】
ゲイン回路１０２はホワイトバランス調整用ゲインを設定する。本実施の形態によるホワイトバランス調整は、あらかじめ白基準となる被写体を撮像して、その画像データに基づいてホワイトバランス調整用ゲインを算出するプリセット処理と、プリセットしたホワイトバランス調整用ゲインに対して補正を行う微調整処理とに分けられる。ゲイン回路１０２は、後述するプリセット処理により記憶されているホワイトバランス調整値を読み出して、微調整処理が必要と判定すれば読み出した調整値に対して補正を行い、不要と判定すれば補正をしないでホワイトバランス調整用ゲインをホワイトバランス回路１０３に設定する。
【００１５】
−プリセット処理−
図２のホワイトバランス検出処理回路３５は、色温度センサであるホワイトバランスセンサ３５Ａ（図１のホワイトバランスセンサ８６）と、ホワイトバランスセンサ３５Ａからのアナログ信号をデジタル信号とするＡ／Ｄ変換回路３５Ｂと、デジタル色温度信号に基づいてホワイトバランス調整信号を生成するＣＰＵ３５Ｃとを含む。ホワイトバランスセンサ３５Ａはたとえば赤色Ｒと青色Ｂと緑色Ｇとにそれぞれ感度を有する複数の光電変換素子からなり、被写界全体の光像を受光する。ＣＰＵ３５Ｃは、複数の光電変換素子の出力に基づいてＲゲインとＢゲインを以下に説明する手順で求める。
【００１６】
プリセット処理は、ホワイトバランス調整値を決定するために白い被写体を撮像して行う。そして、撮像された全領域の画像データの中から、たとえば、焦点検出装置３６が焦点検出を行うエリアを中心とした５１２×５１２の領域の画像データを抽出して、Ｒ信号用のホワイトバランス調整用ゲインＲgainとＢ信号用のホワイトバランス調整用ゲインＢgainをたとえば、次式（１）、（２）により算出する。このとき、５１２×５１２の画素領域上に、たとえば、図４に示すようにカラーフィルタが配置されている場合、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号の平均値を（３）〜（５）式で算出し、（１）、（２）式に示すように、Ｇ信号の平均値ＧaveとＲ信号の平均値Ｒaveとの比およびＧ信号の平均値ＧaveとＢ信号の平均値Ｂaveとの比からホワイトバランス調整用ゲインＲgainとＢgainを算出する。
【００１７】
【数１】
算出されたこれらのゲインＲgainとＢgainは、レンズ情報入力部３８から入力される交換レンズ９０の焦点距離と露出演算で得られた絞り値とともに、プリセットホワイトバランス調整値としてＣＰＵ２１のレジスタに格納される。このような平均値方式によると、画像データのＲ、Ｇ、Ｂの各信号の階調の平均値を求めたことになり、経験的にホワイトバランスの調整結果（全体的なホワイトバランス）が良好となる。すなわち、画面の平均色温度を白に近づけるようにホワイトバランス調整用のＲゲインやＢゲインなどの調整値を算出し、このホワイトバランス調整値に基づいたホワイトバランス調整を行う。
【００１９】
レンズ情報入力部３８から入力されるレンズ情報は、交換レンズ９０の焦点距離（瞳位置）に関するものであり、レンズの焦点距離は図示しないズームスイッチからの信号により変更され、レンズ内蔵のズームエンコーダからの信号によりレンズの焦点距離を認識できる。
【００２０】
−微調整処理−
図５（ａ）、（ｂ）は、交換レンズ９０に入射する平行光が絞り９２を介してＣＣＤ２６に入射する様子を示す図である。図５（ａ）に示すように、一般の交換レンズ９０は、絞り９２の設定値を大きくして絞り込むと射出瞳Ｐａが小さくなり、レンズ９１の開口角Ａａが狭くなる。このとき、ＣＣＤ２６に入射される光の入射角Ｉａはほとんど変化しないので、ＣＣＤ２６から出力されるＲ、Ｇ、Ｂ信号レベルの変化も少ない。
【００２１】
ところが、図５（ｂ）に示すように絞り９２の設定値を開放に近づけると射出瞳Ｐｂが大きくなり、開口角Ａｂが大きくなる。そして、開口角Ａｂの広がりに応じてＣＣＤ２６に入射される光の入射角Ｉｂが変化する。ＣＣＤ２６上に形成されたマイクロレンズの透過損失が入射角に対して波長依存性をもつとき、あるいは、ＣＣＤ２６上に図４のように形成されたカラーフィルタの特性が入射角に応じて変化するときは、ＣＣＤ２６から出力されるＲ、Ｇ、Ｂ信号レベルがそれぞれ変化する。
【００２２】
したがって、撮影時の交換レンズ９０の絞り値が、プリセットホワイトバランス調整値をＣＰＵ２１のレジスタに格納したときの絞り値と異なるときは、ホワイトバランス微調整処理が必要になる。すなわち、絞り９２の設定値に応じてＣＣＤ２６上のマイクロレンズおよびカラーフィルタを透過する光のＲ、Ｇ、Ｂ成分の強さが変化するので、変化した分を補正するためにホワイトバランス微調整処理を行う。
【００２３】
また、交換レンズ９０の焦点距離が変わると射出瞳の位置が異なるので、この場合もプリセットホワイトバランス調整係数の補正が必要となる。以上説明したように、ホワイトバランス微調整処理は、レンズ情報入力部３８から入力される交換レンズ９０の焦点距離および露出演算で得られた絞り値に基づいて、プリセットホワイトバランス調整値を補正してホワイトバランス調整用ゲインを決定する。
【００２４】
ホワイトバランス微調整処理は次のように行われる。まず、上述したプリセット処理によりＣＰＵ２１のレジスタにあらかじめ格納されているホワイトバランス調整値、およびそのホワイトバランス調整値を決定したときの交換レンズ９０の焦点距離と絞り値を読み出す。読み出した交換レンズ９０の焦点距離と絞り値を、装着されている交換レンズ９０の焦点距離および絞り値と比較する。両者が一致すると判定されたときは、読み出したホワイトバランス調整用ゲインをそのままホワイトバランス回路１０３に設定する。一方、両者が一致しないと判定されたときは、交換レンズ９０の焦点距離および絞り値に基づいて、あらかじめＣＰＵ２１のレジスタ内に格納されているホワイトバランス微調整係数を読み出してプリセットホワイトバランス調整値を補正する。
【００２５】
図６(ａ)は、カメラ本体７０に装着される交換レンズ９０の絞り値に対するＣＣＤ２６から出力される信号量の変化例を表すグラフであり、図６(ｂ)はその数値をまとめた表である。このデータは、交換レンズ９０の絞り値を変化させてもＣＣＤ２６が載置される位置の輝度が一定になるように交換レンズ９０への入射光量を調節して測定したもので、たとえば、焦点検出を行うエリアを中心とした領域に対応するＣＣＤ２６の出力を示したものである。そして、図６(ａ)のグラフの縦軸は、絞り値＝Ｆ８のときにＣＣＤ２６から出力される値で基準化して表している。図の例では、交換レンズ９０の絞り９２を開放側にすると信号量が減り、その減少量は光のＲ、Ｇ、Ｂ成分により異なる。すなわち、絞り値がＦ８より大きいときは各信号量に変化がないが、Ｆ５．６以下ではＲ、Ｇ、Ｂの信号量がそれぞれ変化するのでＲ信号用ホワイトバランス微調整係数ｒＲgainとＢ信号用ホワイトバランス微調整係数ｒＢgainを次式(６)、(７)を用いて算出する。
【００２６】
【数２】
ｒＲgain＝（ＰR−ＸR)・ＸG／ＰG （６）
ｒＢgain＝（ＰB−ＸB)・ＸG／ＰG （７）
ただし、ＰRはプリセット時の絞り値におけるＲ成分の信号量(％)、ＸRは撮影時の絞り値におけるＲ成分の信号量(％)、ＸGは撮影時の絞り値におけるＧ成分の信号量(％)、ＰGはプリセット時の絞り値におけるＧ成分の信号量(％)、ＰBはプリセット時の絞り値におけるＢ成分の信号量(％)、ＸBは撮影時の絞り値におけるＢ成分の信号量(％)である。
【００２７】
たとえば、ホワイトバランス調整値をプリセットした時の絞り値がＦ８で、撮影時の絞り値がＦ１．４の場合のＲ成分のホワイトバランス微調整係数ｒＲgainは、上式(６)と図６(ｂ)より２４と求められる。したがって、Ｒ成分のプリセットホワイトバランス調整値Ｒgainを２４％高く設定するように補正する。同様に、Ｂ成分のホワイトバランス微調整係数ｒＢgainは上式(７)と図６(ｂ)より２０と求められるので、Ｂ成分のプリセットホワイトバランス調整値Ｂgainを２０％高く設定するように補正する。補正後のホワイトバランス調整用ゲインは、Ｒ成分がＲgain×ｒＲgain、Ｂ成分がＢgain×ｒＢgainと表すことができる。
【００２８】
図６(ｃ)は、カメラ本体７０に装着される交換レンズ９０の射出瞳の位置に対するＣＣＤ２６から出力される信号量の変化の例を表すグラフであり、図６(ｄ)はその数値をまとめた表である。このデータは、交換レンズ９０の瞳位置を変化させてもＣＣＤ２６が載置される位置の輝度が一定になるように交換レンズ９０への入射光量を調節して測定したもので、たとえば、焦点検出を行うエリアを中心とした領域に対応するＣＣＤ２６の出力を示したものである。そして、図６(ｃ)のグラフの縦軸は、ＣＣＤ２６の周辺部から出力される信号量とＣＣＤ２６の中央部から出力される信号量との比をとって表している。図の例では、交換ズームレンズ９０の焦点距離を変えると射出瞳の位置が変わり、射出瞳位置が短くなるとＣＣＤ２６の中央部に対するＣＣＤ２６の周辺部から出力される信号量の比が小さくなる。そして、信号量の減少比はＲ、Ｇ、Ｂ成分により異なる。すなわち、射出瞳位置が９０ｍｍ以上のときは信号量の減少比の変化がみられないが、８５ｍｍ以下ではＲ、Ｇ、Ｂの信号量の減少比が変化するのでホワイトバランス微調整係数を次式(８)、(９)を用いて算出する。
【００２９】
【数３】
ｒ'Ｒgain＝（Ｐ'R−Ｘ'R)・Ｘ'G／Ｐ'G （８）
ｒ'Ｂgain＝（Ｐ'B−Ｘ'B)・Ｘ'G／Ｐ'G （９）
ただし、Ｐ'Rはプリセット時の瞳位置において、ＣＣＤ２６の中央部に対するＣＣＤ２６の周辺部から出力されるＲ成分の信号量の比(％)、Ｘ'Rは撮影時の瞳位置において、ＣＣＤ２６の中央部に対するＣＣＤ２６の周辺部から出力されるＲ成分の信号量の比(％)、Ｘ'Gは撮影時の瞳位置において、ＣＣＤ２６の中央部に対するＣＣＤ２６の周辺部から出力されるＧ成分の信号量の比(％)、Ｐ'Gはプリセット時の瞳位置において、ＣＣＤ２６の中央部に対するＣＣＤ２６の周辺部から出力されるＧ成分の信号量の比(％)、Ｐ'Bはプリセット時の瞳位置において、ＣＣＤ２６の中央部に対するＣＣＤ２６の周辺部から出力されるＢ成分の信号量の比(％)、Ｘ'Bは撮影時の瞳位置において、ＣＣＤ２６の中央部に対するＣＣＤ２６の周辺部から出力されるＢ成分の信号量の比(％)である。補正後のホワイトバランス調整用ゲインは、Ｒ成分がＲgain×ｒ'Ｒgain、Ｂ成分がＢgain×ｒ'Ｂgainと表すことができる。
【００３０】
ゲイン回路１０２は、上述したように決定したホワイトバランス調整用ゲインを、ＣＣＤ２６から出力されるＲ，Ｇ，Ｂ信号の各々に対して１ラインごとに点順次で、ホワイトバランス調整を行うようにホワイトバランス回路１０３に設定する。絞り値に基づいて補正したホワイトバランス調整用ゲイン(Ｒgain×ｒＲgain、Ｂgain×ｒＢgain)を用いてホワイトバランス調整を行うときは、ＣＣＤ２６から出力される全データに対してホワイトバランス調整を行うようにする。
【００３１】
また、射出瞳の位置に基づいて補正したホワイトバランス調整用ゲインによるホワイトバランス調整は次のようにして行う。ＣＣＤ２６の周辺部から出力される画像データについては補正したホワイトバランス調整用ゲイン(Ｒgain×ｒ'Ｒgain、Ｂgain×ｒ'Ｂgain)を用いてホワイトバランス調整を行う。ＣＣＤ２６のその他の部分から出力される画像データについては、プリセットホワイトバランス調整用ゲイン(Ｒgain、Ｂgain)を用いてホワイトバランス調整を行う。ＣＣＤ２６の周辺部とは、ＣＣＤ２６上の撮像面において、レンズ９１の光軸を中心とした所定の円の外側部分とする。
【００３２】
さらにまた、上述した絞り値に基づいたホワイトバランス調整用ゲインの補正と瞳位置に基づいたホワイトバランス調整用ゲインの補正とを同時に行うときは、上式(６)と(８)、上式(７)と(９)をそれぞれかけ合わせてホワイトバランス微調整用係数を算出し、ホワイトバランス調整用ゲインを補正する。
【００３３】
そして、ホワイトバランス調整用ゲインを設定するとき、使用されるＣＣＤ２６のばらつきを補正するためにあらかじめ用意されている所定の補正値による補正も合わせて行う。これらの補正には、Ｇ信号に対する感度のばらつき補正とＲ，Ｂ信号に対する感度比のばらつき補正とがある。したがって、ホワイトバランス調整用ゲインは、Ｒ成分については(１)式×(６)式×(８)式×(Ｇ信号に対する感度比のばらつき補正)、Ｂ成分については(２)式×(７)式×(９)式×(Ｇ信号に対する感度比のばらつき補正)となる。
【００３４】
ホワイトバランス回路１０３は、ゲイン回路１０２で設定されたホワイトバランス調整用ゲインであるＲゲインとＢゲインをＲ，Ｂ信号にかけ合わせる。黒レベル回路１０４は、ＣＣＤ２６の出力に対して１ラインごとに点順次で、あらかじめ決定されてＣＰＵ２１のレジスタに格納されている値をＲ，Ｇ，Ｂ信号に対して加算する。γ補正回路１０５は、ＣＣＤ２６の出力に対して１ラインごとに点順次で、階調ルックアップテーブルを用いてγ補正を行なう。
【００３５】
次に、図７を参照して焦点検出装置３６の構成およびこの焦点検出装置３６による焦点検出動作の原理について説明する。焦点検出装置３６は、赤外光カットフィルタ７００、視野マスク９００、フィールドレンズ３００、開口マスク４００、再結像レンズ５０１および５０２、そしてイメージセンサ３１０などで構成される。領域８００はレンズ９１（図１）の射出瞳である。また、領域８０１、８０２は、開口マスク４００に穿設される開口部４０１、４０２をフィールドレンズ３００によって領域８００上に逆投影した像の存在する領域である。なお、赤外光カットフィルタ７００の位置は視野マスク９００の右側でも左側でも構わない。領域８０１、８０２を介して入射した光束は、撮像装置等価面６００上で焦点を結んだ後、赤外光カットフィルタ７００、視野マスク９００、フィールドレンズ３００、開口部４０１、４０２および再結像レンズ５０１、５０２を通りイメージセンサアレイ３１０ａ、３１０ｂ上に結像する。
【００３６】
これらイメージセンサアレイ３１０ａ、３１０ｂ上に結像した一対の被写体像は、レンズ９１が撮像装置等価面６００よりも前（被写体側）に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる前ピン状態では互いに近づき、逆に撮像装置等価面６００よりも後に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる後ピン状態では互いに遠ざかる。そして、イメージセンサアレイ３１０ａ、３１０ｂ上に結像した被写体像が所定の間隔となるときに被写体の鮮鋭像は撮像装置等価面６００上に位置する。したがってこの一対の被写体像をイメージセンサアレイ３１０ａ、３１０ｂで光電変換して電気信号に換え、これらの信号を演算処理して一対の被写体像の相対距離を求めることによりレンズ９１の焦点調節状態、つまりレンズ９１により鮮鋭な像が形成される位置が、撮像装置等価面６００に対してどの方向にどれだけ離れているか、つまりずれ量が求められる。図７において焦点検出領域は、イメージセンサアレイ３１０ａ、３１０ｂが再結像レンズ５０１、５０２によって逆投影されて、撮像装置等価面６００の近傍で重なった部分に相当する。こうして上記撮影画面内の焦点検出領域について焦点を検出する。
【００３７】
焦点検出装置３６は焦点検出領域の焦点を検出したのち、この焦点検出データによりレンズ９１を合焦位置へ駆動する。なお、焦点検出装置３６で選択された領域を中心とした５１２×５１２の画像データを利用して、前述したプリセットホワイトバランス調整値ＲgainとＢgainを算出する。
【００３８】
このように構成されたデジタルスチルカメラの動作について説明する。図８は、半押しスイッチで起動されるプログラムを示すフローチャートである。図８において、半押しスイッチ２２が操作されるとステップＳ２０で測光装置３７により被写体の輝度を測定して露出演算し、焦点検出装置３６により焦点検出領域の焦点調節状態を検出する。ステップＳ２１Ａにおいて、レンズ情報入力部３８から出力されている交換レンズ９０の焦点距離および露出演算で得られた絞り値に基づいて、上述したようにホワイトバランス微調整係数を決定する。続いて、ＣＰＵ２１のレジスタ内に格納されているホワイトバランス調整値をホワイトバランス微調整係数を用いて補正する（ステップＳ２１Ｂ）。ステップＳ２２において全押しスイッチ２３が操作されたと判断されると、クイックリターンミラーが跳ね上がり、図８に示す撮影シーケンスのプログラムが実行される。ステップＳ２３では、ＣＣＤ２６の各画素が受光信号を蓄積し、蓄積終了後、全画素の蓄積電荷を順次に読み出す。ステップＳ２４において、読み出された画像データはアナログ信号処理回路２７で処理された後、Ａ／Ｄ変換回路２８でデジタル画像データに変換され、画像処理回路２９に入力される。次にステップＳ２５に進み、上述したホワイトバランス調整、γ階調補正、ＪＰＥＧフォーマット化処理などが画像処理回路２９で行なわれる。画像処理が終了するとステップＳ２６に進み、画像処理後の画像データをいったんバッファメモリ３０に記憶する。ステップＳ２７において、バッファメモリ３０から画像データを読み込んでＪＰＥＧ圧縮回路３３でデータを圧縮する。ステップＳ２８では、圧縮した画像データをＰＣカード３４に記憶する。
【００３９】
この実施の形態の作用効果について説明する。
（１）あらかじめ決定したプリセットホワイトバランス調整値であるＲゲインおよびＢゲインを、プリセットホワイトバランス調整値を決定した時の交換レンズ９０の焦点距離と絞り値とともに記憶するようにした。そして、撮影時にプリセットホワイトバランス調整値とともにその焦点距離と絞り値を読み出し、装着されている交換レンズ９０の焦点距離と絞り値と比較して、これらの値が一致しているときはプリセットホワイトバランス調整値を用いてホワイトバランス調整を行う。異なっているときは交換レンズ９０の焦点距離と絞り値に基づいて、あらかじめＣＰＵ２１内に格納されているホワイトバランス微調整係数を読み出してプリセットホワイトバランス調整値を補正する。したがって、異なる焦点距離や絞り値で撮影する場合において、あらかじめ決定されているプリセットホワイトバランス調整値の調整不良が発生しても、色かぶり画像が発生することが防止される。
【００４０】
上述したホワイトバランス微調整係数は、ホワイトバランスに影響が出ない範囲内において交換レンズ９０の焦点距離のみ、あるいは絞り値のみに基づいて決めてもよい。
【００４１】
また、ホワイトバランス微調整係数は、交換レンズ９０の種類ごとに、レンズの光学特性データに基づいた補正情報としてＣＰＵ２１内に格納するようにすれば、撮影画面の周辺部にレンズの収差によるホワイトバランスの調整不良が発生する場合にも、このレンズ収差に対する補正をホワイトバランス微調整係数に含めて行うことができる。この結果、格納された補正情報に基づいてプリセットホワイトバランス調整値を補正することができるので、焦点距離および絞り値に対する補正とレンズ収差に対する補正を同時に行うことができる。すなわち、同一の焦点距離と絞り値であっても装着される交換レンズ９０ごとにホワイトバランス微調整係数を異なる値とするのが好ましい。
【００４２】
以上の発明の実施の形態ではデジタルスチルカメラについて説明したが、ライン処理回路１００をソフトウエハエアの形態でＣＤ−ＲＯＭやフロッピデイスクなどの記憶媒体に画像処理プログラムとして格納し、パソコンで画像処理する際に使用することもできる。この場合、ＣＣＤ２６で撮像してデジタル化された画像データを大容量の画像データ用記憶媒体に記憶し、この記憶媒体をパソコンにセットして画像データを取込んだ上で、上記画像処理プログラムにより上述のようなライン処理を行うようにする。たとえば、図３において、黒レベル回路１０４の出力データを生データとしてＰＣカード３４に記憶し、そのＰＣカード３４をパソコンにセットして生データの画像処理を行なうことができる。
【００４３】
上述したようにパソコン上で画像処理する際、上記画像データ用記憶媒体に記憶された画像データが既にホワイトバランス調整を施されている場合には、ホワイトバランス微調整処理だけを行なうようにプログラムを作成する。この場合、上記画像データ用記憶媒体には、交換レンズ９０の焦点距離と絞り値も合わせて記憶しておき、上記パソコン上で画像処理を行う際にホワイトバランス微調整処理を行うための情報として使用する。一方、上記画像データ用記憶媒体に記憶された画像データがホワイトバランス調整を施されていない場合には、ホワイトバランス調整処理とホワイトバランス微調整処理を行なうようにプログラムを作成する。その場合、画像データ用記憶媒体にはＣＣＤ２６からの撮像データとホワイトバランスセンサ３５Ａで検出した被写体の色温度情報もしくは、この色温度情報に基づいて算出されたプリセットホワイトバランス調整値、さらに上述した交換レンズ９０の焦点距離と絞り値も合せて記憶しておき、これらのデータに基づいたホワイトバランス調整処理を行なう。
【００４４】
以上の説明では、一眼レフデジタルスチルカメラについて説明したが、レンズに絞りを設けている場合は、レンズ交換ができないデジタルスチルカメラ、動画像も取込めるデジタルビデオカメラにも本発明を適用できる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、あらかじめプリセットホワイトバランス調整値を決定したときの撮影レンズの撮影条件が、撮影時に変更されることにより生じるホワイトバランス調整誤差による色かぶり現象を十分に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一眼レフデジタルスチルカメラの一実施の形態の構成を示す図
【図２】一眼レフデジタルスチルカメラの信号処理系統の一実施の形態を示すブロック図
【図３】図２に示した信号処理系統のうちライン処理を行なう回路を説明するブロック図
【図４】ＣＣＤ上に設けられたカラーフィルタの配列を示す図
【図５】撮影レンズに入射する平行光が絞りを介してＣＣＤに入射する様子を示す図
【図６】（ａ）交換レンズの絞り値に対するＣＣＤから出力される信号量の変化を表すグラフ、（ｂ）上記の数値例を示す図、（ｃ）交換レンズの射出瞳の位置に対するＣＣＤの中央部から出力される信号量と周辺部から出力される信号量との比を表すグラフ、（ｄ）上記の数値例を示す図
【図７】焦点検出装置を説明する図
【図８】半押しスイッチで起動されるプログラムを示すフローチャート
【符号の説明】
２１…ＣＰＵ、２２…半押しスイッチ、２３…全押しスイッチ、２６…ＣＣＤ、２９…画像処理回路、３３…ＪＰＥＧ圧縮回路、３５…ホワイトバランス検出処理回路、３５Ａ…ホワイトバランスセンサ、３６…焦点検出装置、３７…測光装置、３８…レンズ情報入力部、７３…ＣＣＤ、９０…交換レンズ、９１…撮影レンズ、９２…絞り、１００…ライン処理回路、１０２…ゲイン回路、１０３…ホワイトバランス回路、ＰａおよびＰｂ…射出瞳、ＡａおよびＢｂ…開口角、ＩａおよびＩｂ…入射角
Claims (7)
- 撮影レンズを通過する被写体像を撮像して画像データを出力する撮像装置と、あらかじめプリセットホワイトバランス調整値を決定するプリセットホワイトバランス設定回路と、前記撮像装置から出力される画像データに対して前記プリセットホワイトバランス調整値に基づいてホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整回路とを備えたデジタルカメラにおいて、
前記プリセットホワイトバランス調整値を決定した際の前記撮影レンズの瞳位置および絞り値の少なくとも一方を含むレンズ撮影条件と、撮影時の前記撮影レンズの瞳位置および絞り値の少なくとも一方を含むレンズ撮影条件とに基づいて前記プリセットホワイトバランス調整値を微調整するホワイトバランス微調整手段と、
前記撮像装置で撮像された画像データに対して、前記ホワイトバランス微調整手段で微調整されたホワイトバランス調整値に基づいてホワイトバランス調整を行うように前記ホワイトバランス調整回路を制御する制御手段とを備えることを特徴とするデジタルカメラ。 - 請求項１に記載のデジタルカメラにおいて、
前記ホワイトバランス微調整手段は、
前記プリセットホワイトバランス調整値を決定した際の前記撮影レンズの瞳位置および絞り値の少なくとも一方を含むレンズ撮影条件と、撮影時の前記撮影レンズの瞳位置および絞り値の少なくとも一方を含むレンズ撮影条件とに基づいてホワイトバランス微調整係数を設定するホワイトバランス微調整係数設定手段と、
前記ホワイトバランス微調整係数設定手段で設定されたホワイトバランス微調整係数を用いて、前記プリセットホワイトバランス調整値に対し微調整を行うホワイトバランス微調整演算手段とを含むことを特徴とするデジタルカメラ。 - 請求項２に記載のデジタルカメラにおいて、
前記ホワイトバランス微調整係数設定手段は、前記撮影レンズの瞳位置および絞り値の少なくとも一方を含むレンズ撮影条件に対応して記憶したホワイトバランス微調整係数を、撮影時の前記撮影レンズの瞳位置および絞り値の少なくとも一方を含むレンズ撮影条件に基づいて読み出すことを特徴とするデジタルカメラ。 - 請求項２または３に記載のデジタルカメラにおいて、
前記ホワイトバランス微調整係数設定手段は、前記撮像装置のマイクロレンズへ入射する被写体光の入射角度に依存したホワイトバランス微調整係数を設定することを特徴とするデジタルカメラ。 - あらかじめプリセットホワイトバランス調整値を決定するプリセットホワイトバランス設定処理と、
前記プリセットホワイトバランス調整値を決定した際の撮影レンズの瞳位置および絞り値の少なくとも一方を含むレンズ撮影条件と、撮影時の前記撮影レンズの瞳位置および絞り値の少なくとも一方を含むレンズ撮影条件とに基づいて前記プリセットホワイトバランス調整値を微調整するホワイトバランス微調整演算処理と、
撮像装置で撮像された画像データに対して、前記微調整演算処理で微調整されたホワイトバランス調整値に基づいてホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整処理とをコンピュータに実行させるための画像信号処理用プログラムが格納されていることを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 - 請求項５に記載の記録媒体において、
前記ホワイトバランス微調整演算処理は、
前記プリセットホワイトバランス調整値を決定した際の前記撮影レンズの瞳位置および絞り値の少なくとも一方を含むレンズ撮影条件と、撮影時の前記撮影レンズの瞳位置および絞り値の少なくとも一方を含むレンズ撮影条件とに基づいてホワイトバランス微調整係数を設定するホワイトバランス微調整係数設定処理と、
前記ホワイトバランス微調整係数設定処理で設定されたホワイトバランス微調整係数を用いて、前記プリセットホワイトバランス調整値に対し微調整を行うホワイトバランス微調整演算処理とを含むことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 - 請求項６に記載の記録媒体において、
前記ホワイトバランス微調整係数設定処理は、前記撮影レンズの瞳位置および絞り値の少なくとも一方を含むレンズ撮影条件に対応して記憶したホワイトバランス微調整係数を、前記画像を撮影した時の前記撮影レンズの瞳位置および絞り値の少なくとも一方を含むレンズ撮影条件に基づいて読み出してホワイトバランス微調整係数の設定を行うことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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