JP4458114B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像素子を用いたビデオカメラや電子スチルカメラなどの撮像装置に係り、特に、ホワイトバランス機能を有する撮像装置に関する。

近年、ビデオカメラが普及してきており、これとともに、より良好な画質の画像を簡単に撮影できる使い勝手の良いビデオカメラが望まれている。かかる画像を良好な画質とするための重要な要件の１つとして、被写体の色ずれ（以下、ホワイトバランスずれという）が画像に生じないようにすることである。例えば、画像の白色の部分に色が付いてしまう色ずれ（所謂、色付き）が生じないことが重要である。このため、ビデオカメラには、色ずれ（ホワイトバランスずれ）を自動的に補正するオートホワイトバランス機能が搭載されている。

ビデオカメラなどに用いられるオートホワイトバランス機能としては、ホワイトバランス制御は、色温度センサなどによって照明光源の色温度を直接検出し、その検出結果に基づいてホワイトバランスずれを補正するための制御（以下、ホワイトバランス制御という）を行なう、所謂、外部測光型と、映像信号などから被写体のホワイトバランスずれを検出し、その検出結果に基づいてホワイトバランス制御を行なう、所謂、内部測光型との２つに大別することができ、近年では、構成の容易さやコストなどの点から、内部測光型が主流となっている。

内部測光型のホワイトバランス制御の方法としては、被写体を撮像して得られる信号（即ち、撮像信号）から色差信号などの色信号を生成し、かかる色信号から白色部を判定して画像の白色部範囲を設定し、この白色部範囲に含まれる色信号を抽出して積分することによってホワイトバランスずれを検出し、その検出結果に基づいて原色信号Ｒ（赤色），原色信号（青色）などの色信号の利得を制御
するという帰還ループを構成することにより、ホワイトバランスずれの補正を行なうものが一般的な方法である。

その一例としては、例えば、特許３１９３４５６号（特許文献１）に記載の技術がある。かかる技術におけるホワイトバランス制御は、撮像素子から出力される撮像信号を色分離して得られるＲ，Ｇ（緑），Ｂの各原色信号から２つの色差信号（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−Ｙ）及び輝度信号Ｙを生成し、さらに、これら色差信号（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−Ｙ）を加減算処理にして色差信号を軸変換した色信号（Ｒ−Ｂ），（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）を生成し、輝度信号Ｙのレベルに応じて設けられた閾値と色信号（Ｒ−Ｂ），（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）夫々とをレベル比較することにより、被写体中の無彩色
部分（白色部分）を判別して色信号（Ｒ−Ｂ），（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）の抽出領域（
白色部抽出範囲）を設定し、この抽出領域内の色信号（Ｒ−Ｂ），（Ｒ＋Ｂ−２
Ｙ）信号を抽出して夫々積分し、これによって得られる信号から被写体の無彩色部分（白色部分）のホワイトバランスずれを検出するようにしている。そして、この検出されたホワイトバランスずれに応じて原色信号Ｒ，Ｂの利得を変化させるホワイトバランス制御を行なうことにより、ホワイトバランスずれを補正するようにしている。

このようなホワイトバランス制御は、白色部抽出範囲に含まれる色信号を被写体の無彩色部分のホワイトバランスずれに応じた信号とみなして、かかる信号に基づいてホワイトバランスずれを補正するように帰還制御を行なっているために、この白色部抽出範囲の中に被写体の色が付いている有彩色部分の信号が含まれていた場合にも（撮影環境が変化して光源の色温度が変化すると、例えば、薄く色が付いた有彩色部分でも、色信号（Ｒ−Ｂ），（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）のレベルが上
記の閾値以下となる場合がある）、かかる有彩色部分を無彩色部分とみなしてホ
ワイトバランスずれの補正動作を行なってしまうという誤動作が生じる場合がある。

このような誤動作を軽減するために、上記特許３１９３４５６号に記載の技術でのホワイトバランス制御では、例えば、色温度など毎のように、白色部抽出範囲をきめ細かく複数の領域に設定し、これら領域を順次切り替えることにより、白色部抽出範囲に被写体の有彩色部分の信号が含まれるのを避ける方法が取られている。

しかしながら、実際には、上記のように、光源の色温度が異なるために生ずる被写体の無彩色部分のホワイトバランスずれと薄い色が付いている有彩色部分とを正確に分離するのは、難しい場合がある。例えば、人物の顔（薄い肌色の被写体）が画面全体を占めるようにして撮影したような場合には、この人物の顔の部分を無彩色（白色）の部分と誤判別してホワイトバランスずれを補正することになり、この結果、人物の顔が青色気味に色あせた画像となるといったホワイトバランスずれの補正の誤動作が生じる。

このように、従来のホワイトバランス制御は、画面内に様々な彩度を持った被写体に対しては、有効であるが、偏った彩度を持った被写体、特に、薄い色の付いている有彩色被写体が占める割合が大きい画面に対しては、適切なホワイトバランスずれの補正を行なえない場合があった。

このような偏った彩度を持った被写体に対するホワイトバランスずれの補正の誤動作を軽減する方法として、例えば、特許第２５３２９６８号（特許文献２）に記載の技術が知られている。かかる技術によるホワイトバランス制御は、カメラレンズの画角と被写体までの距離とを求めて撮像画面の実効面積を求め、この実効面積に応じて色信号の利得制御の時定数を変化させるものであって、実効面積が小さい場合には、色信号の利得制御を制限または停止する方法が取られている。そこで、人物の顔をほとんど撮像画面全体にして撮影する場合には、かかる撮影はズームによって画角が狭くなっているか、被写体までの距離が近いかである。このため、この場合の実効面積は小さくなり、そのときには、色信号の制御を制限または停止させる。従って、人物の顔が青色気味に色あせてしまうといったことを回避できる。
特許第３１９３４５６号公報 特許第２５３２９６８号公報

しかしながら、上記特許第２５３２９６８号に記載の従来技術では、白色もしくは光源の被写体が画面全体をほとんど占めるようにして撮影した場合には、実効面積が小さいため、ホワイトバランスずれの補正動作が制限または停止されてしまう。即ち、白色の被写体が存在するにもかかわらず、ホワイトバランス制御がなされないことになる。このため、白色の部分にホワイトバランスずれが生ずることになり、画像の画質が劣化する場合があるという問題があった。

被写体距離が遠くて画面内に様々な彩度を持った被写体が存在する場合には、その画面内で色成分が必ずしも均等にあるというわけではないため、かかる状態でホワイトバランス制御が行なわれたときには、多少のホワイトバランスずれが生じてしまうが、白色の部分は、画面上では小さいため、ほとんど目立たない。これに対し、ズームしたり、被写体に近づいたりして画面全体がほとんど白色の被写体だけになるような撮影状態では、ホワイトバランス制御がなされないと、少しのホワイトバランスずれでも、この被写体の画面上で占める割合が大きいので、ホワイトバランスずれが目立ってしまう。

本発明の目的は、かかる問題を解消し、ほぼ画面全体を占めて撮影される被写体が白色もしくは光源である場合でも、ホワイトバランスずれの最適な補正ができるようにした撮像装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、光学系を介した撮像素子の出力信号から生成された色信号に基づいて被写体像の無彩色部分を検出し、該無彩色部分から検出したホワイトバランスのずれ量に応じて該色信号の利得を制御するホワイトバランス制御手段と、被写体までの距離を検出する被写体距離検出手段と、該光学系のズーム値を検出するズーム値検出手段とを備え、ホワイトバランスずれの補正動作を行なう撮像装置において、被写体の明度を検出する被写体明度検出手段と、該被写体明度検出手段が検出した被写体明度情報と、該被写体距離検出手段が検出した被写体距離検出情報と、該ズーム値検出手段が検出したズーム値情報とに基づいて、前記ホワイトバランス制御手段でのホワイトバランス制御量を調整するホワイトバランス制御量調整値を生成するホワイトバランス制御量調整値設定手段とを設け、該ホワイトバランス制御量調整値により、該ホワイトバランス制御手段の制御量を調整するものである。

そして、このホワイトバランス制御量調整手段は、被写体明度情報とズーム値情報に基づいて、被写体までの距離の大きさを判定するための被写体距離閾値を生成する被写体距離閾値設定手段と、被写体距離検出情報と被写体距離閾値情報とを比較し、その比較結果に応じたホワイトバランス制御量調整値を求めるホワイトバランス制御量調整値設定手段とを有するものである。これにより、画面全体に撮影された被写体が白色もしくは光源の場合にも、最適なホワイトバランスずれの補正ができる。

また、ホワイトバランス制御量は、色信号の利得を制御するときの速度や利得の変化量であるものである。これにより、色信号の利得を制御するときの制御速度及びまたは制御量を可変できる。

また、被写体距離閾値設定手段で生成される被写体距離閾値は、ズーム値が高くなるに従って大きくなり、かつ被写体明度が暗くなるに従って大きくなるものである。これにより、被写体距離が近い場合でも、明るい被写体のときは、ホワイトバランス制御の制御量を調整できる。

また、ホワイトバランス制御量調整値は、２値もしくは多段階的に変化するものである。これにより、ホワイトバランス制御の制御量を細かく可変できる。

また、ホワイトバランス制御量調整値は、被写体距離の変化に応じてヒステリシス特性的に変化するものである。これにより、被写体までの距離、ズーム値、明るさが変化して被写体距離検出情報と被写体距離閾値情報とが近い値の場合でも、ホワイトバランス制御の制御量の小刻みな切り替え動作がなくなる。

このように、撮像画面全体をほとんど占めるような被写体が白色もしくは光源の被写体である場合でも、被写体明度の情報に基づいてホワイトバランス制御量を調整する調整値を変化させることにより、ホワイトバランスずれの制御量を変化させ、最適なホワイトバランスずれの補正ができる。

以上説明したように、本発明によれば、撮像画面全体をほとんど占めるような被写体が白色もしくは光源である場合でも、かかる被写体の明度情報に基づいてホワイトバランス制御量調整値を変化させるようにしたものであるから、ホワイトバランスずれの補正のための制御量を適宜変化させることができ、ホワイトバランスずれの最適な補正が可能となってさらに良好な画質の画像を得ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面により説明する。
図１は本発明による撮像装置の一実施形態を示す構成図であって、１はカメラレンズ、２は撮像素子、３はＡＧＣ回路（自動利得制御回路）、４はＡ／Ｄ変換
回路、５は信号処理回路、６はエンコーダ、７はＤ／Ａ変換回路、８はホワイトバランス制御回路、９はホワイトバランス制御量調整値設定回路、１０は被写体距離閾値設定回路、１１は被写体距離検出回路、１２はズーム値検出回路、１３は被写体明度検出回路である。

同図において、カメラレンズ１はフォーカスレンズやズームレンズからなるものである。撮像素子２は、ＣＣＤ撮像素子などであって、カメラレンズ１によって撮像面に結像した被写体像を光電変換してアナログ形態の撮像信号（アナログ撮像信号）を出力する。ＡＧＣ回路３はこのアナログ撮像信号を所定の信号レベルに増幅する。Ａ／Ｄ変換回路４はＡＧＣ回路３で増幅されたアナログ撮像信号をデジタル形態の撮像信号（デジタル撮像信号）に変換する。信号処理回路５はこのデジタル撮像信号からデジタル輝度信号とデジタル色信号を生成し、ガンマ補正など各種の信号処理を行なう。エンコーダ６は信号処理回路５から出力されたデジタル輝度信号とデジタル色信号とからＮＴＳＣ方式などの標準テレビジョン方式に準じたデジタルテレビジョン信号を生成する。Ｄ／Ａ変換回路７はこのデジタルテレビジョン信号をアナログ形態の標準テレビジョン信号に変換する。ホワイトバランス制御回路８は、ホワイトバランスずれの情報に応じて、信号処理回路５で原色信号の利得を制御するための利得制御信号を生成する。被写体距離検出回路１１はカメラレンズ１のフォーカスレンズにより焦点が合っている被写体までの距離を検出し、その検出結果から距離情報（ここでは、被写体距離検出値とする）を生成する。ズーム値検出回路１２はカメラレンズ１のズームレンズによるズーム値（倍率，焦点距離，画角など）を検出してズーム値情報（ここでは、ズーム倍率とする）を生成する。被写体明度検出回路１３は被写体の明るさ（照度，輝度など）を検出して明度情報（ここでは、被写体照度とする）を生成する。被写体距離閾値設定回路１０は、これらズーム倍率，被写体照度に基づいて、被写体距離検出回路１１からの被写体距離検出値の大きさを判定するための閾値情報（ここでは、被写体距離閾値とする）を生成し、これを設定する。ホワイトバランス制御量調整値設定回路９は、上記の被写体距離検出値と被写体距離閾値とを比較し、その比較結果に基づいてホワイトバランス制御の制御量（原色信号の利得を制御するときの速度や利得の変化など：以下、ホワイトバランス制御量という）を調整するための情報（以下、ホワイトバランス制御量調整値という）を生成し、これを設定する。

次に、この実施形態の動作について説明する。

撮像素子２は、カメラレンズ１によって撮像面に結像された被写体像を電気信号に光電変換することにより、この被写体像に応じてアナログ撮像信号を生成して出力する。このアナログ撮像信号は、ＡＧＣ回路３で所定の信号レベルに増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路４でデジタル撮像信号に変換されて信号処理回路５に供給される。

この信号処理回路５では、この入力されたデジタル撮像信号からデジタル原色信号Ｒ，Ｇ，Ｂが生成されて、これらのうちのデジタル原色信号Ｒ，Ｂの利得制御がなされてホワイトバランスずれの補正がなされ、さらに、ホワイトバランスずれの補正がなされたこれらデジタル原色信号Ｒ，Ｇ，Ｂがガンマ補正などの処理がなされる。そして、以上の補正処理がなされたデジタル原色信号Ｒ，Ｇ，Ｂから、上記のように、デジタル輝度信号とデジタル色差信号（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−
Ｙ）が生成され、エンコーダ６に出力される。また、これらデジタル色差信号（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−Ｙ）を用いて、従来の技術と同様の手法により、被写体の無彩色（白色）部分が抽出されてこの無彩色部分のホワイトバランスずれが検出され、ホワイトバランスずれ情報Ａとしてホワイトバランス制御回路８に供給される。

ホワイトバランス制御回路８では、信号処理回路５から供給されるホワイトバランスずれ情報Ａを基に、ホワイトバランス制御量を表わす制御信号（以下、ホワイトバランス制御信号という）が生成される。また、このホワイトバランス制御回路８には、被写体距離検出回路１１から現在撮像している被写体の距離を表わす被写体距離検出値Ｄが、また、被写体距離閾値設定回路１０から被写体距離閾値Ｇが夫々供給され、これら被写体距離検出値Ｄと被写体距離閾値Ｇに基づいてホワイトバランス制御量調整値が生成される。上記のホワイトバランス制御信号は、このホワイトバランス制御量調整値により、そのホワイトバランス制御量が調整され、かかる調整がなされたホワイトバランス制御信号に応じた原色信号Ｒ，Ｂの利得制御信号Ｂが生成される。この利得制御信号Ｂが信号処理回路５に供給され、この信号処理回路５で、上記のように、ホワイトバランスずれの補正のための原色信号Ｒ，Ｂの利得制御が行なわれる。

このようにして、特許第２５３２９６８号に記載の技術と同様にして、原色信号Ｒ，Ｂの利得を制御してホワイトバランスずれの補正がなされた原色信号Ｒ，Ｇ，Ｂから得られる色差信号を基にホワイトバランスずれの情報が検出され、この情報を基に原色信号Ｒ，Ｂの利得を制御してホワイトバランスずれを補正するというように帰還ループを構成して、ホワイトバランスずれの補正が行なわれるが、この実施形態では、ホワイトバランス制御回路８において、信号処理回路５から供給されるホワイトバランスずれ情報Ａを基に原色信号Ｒ，Ｂの利得制御信号Ｂを生成する際に、上記のホワイトバランス制御量調整値Ｃを用いてホワイトバランス制御信号を制御することにより、ホワイトバランス制御量を調整し、これによって原色信号Ｒ，Ｂの利得制御量を調整するものであり、これにより、画面全体をほとんど占める被写体に対しても、ホワイトバランスずれの補正が精度良く行なわれるようにしているものである。

次に、かかるホワイトバランス制御量の調整について説明する。

ズーム値検出回路１２で検出されたカメラレンズ１のズームレンズのズーム倍率の情報Ｅと被写体明度検出回路１３で検出された被写体照度の情報Ｆとは被写体距離閾値設定回路１０に供給され、これらを基に被写体距離閾値Ｇが生成されて設定され、ホワイトバランス制御量調整値設定回路９に供給される。ホワイトバランス制御量調整値設定回路９では、また、被写体距離検出回路１１で検出された被写体距離検出値Ｄも供給されて、これと被写体距離閾値Ｇとが比較され、その比較結果に基づいてホワイトバランス制御量を調整するためのホワイトバランス制御量調整値Ｃが生成され、ホワイトバランス制御回路８に供給される。ホワイトバランス制御回路８では、このホワイトバランス制御量調整値Ｃに基づいて、ホワイトバランス制御信号のホワイトバランス制御量が調整され、これに基づいて信号処理回路５で原色信号Ｒ，Ｂの利得を制御するための利得制御信号Ｂが生成される。

ここで、実際のホワイトバランスずれの例とこれに対する被写体距離閾値Ｇの一具体例について、図２及び図３により説明する。

図２（ａ）は被写体距離が遠い場合の撮像画面２０ａを示すものである。この撮像画面２０ａ内には、様々な彩度を持つ被写体２１，２２などがあり、このため、上記のように、ホワイトバランス制御を行なうには有効な状態である。

これに対して、図２（ｂ）は被写体２１の距離が近い場合の撮像画面２０ｂを示したものであり、この撮像画面２０ｂ内で人物２１の顔（薄い肌色の被写体）が占める割合が多い場合を示している。この場合には、上記特許３１９３４５６号に記載の従来技術によるホワイトバランス制御を行なうと、人物２１の顔が青色気味に色あせて表示されてしまうことになる。また、上記特許第２５３２９６８号に記載の技術のように、薄い色付きの有彩色被写体に対する誤動作を抑制するホワイトバランス制御によると、被写体２１の距離が近い（画面内の色情報の信頼性が比較的低い）場合では、この制御を停止させるようにすることにより、人物２１の顔が青色気味に色あせてしまうことを回避できる。

また、図２（ｃ）は被写体２２の距離が近い場合の撮像画面２０ｃを示すものであり、この撮像画面２０ｃ内で白色の犬（白色の被写体）２２が占める割合が多い。このような状態のとき、上記特許２５３２９６８号に記載の従来技術では、実行面積が小さいとして、ホワイトバランス制御がなされないので、わずかなホワイトバランスずれが生じても、白色の犬２２が白色からの目立つホワイトバランスずれを起こってしまうことになる。

この実施形態は、図２（ｃ）に示すような撮像画面２０ｃのような場合には、この白色の被写体２２を白色であることを検知してホワイトバランス制御の動作を行なうものであり、これにより、最適なホワイトバランス制御がなされるものである。

次に、このための図１における被写体距離閾値設定回路１０について説明するが、被写体距離閾値Ｇは、ホワイトバランス制御を動作させるのと停止させるのとの被写体距離の境界を設定するための閾値であって、図３はこの被写体距離閾値Ｇの設定方法の一具体例を示すものである。

この実施形態においては、被写体距離閾値Ｇがズーム倍率（撮像画面の画角）Ｅと被写体照度（被写体の明るさ）Ｆとで決定するようにする。そこで、まず、ズーム倍率Ｅについて説明する。

図２（ｂ），（ｃ）の撮像画面２０ｂ，２０ｃは、図２（ａ）に示す撮像画像
２０ａから所定のズーム倍率（画角）Ｅのズームでも実現できる。例えば、ズーム倍率＝１倍，かつ被写体距離＝３ｍで図２（ａ）に示す撮像画面２０ａが得られるものとし、撮像状態から被写体距離＝０．３ｍで撮像して図２（ｂ），（ｃ）に示す撮像画面２０ｂ，２０ｃが得られたとすると、被写体距離＝３ｍとして、ズーム倍率＝１０倍で撮像しても、図２（ｂ），（ｃ）に示す同じ撮像画面２０ｂ，２０ｃが得られることになる。仮に、図２（ｂ），（ｃ）に示す撮像画面
２０ｂ，２０ｃを基準にして被写体距離閾値Ｇを設定する場合、ズーム倍率＝１倍で被写体距離閾値＝０．３ｍ，ズーム倍率＝２倍で被写体距離閾値＝０．６ｍ，……，ズーム倍率＝Ｍ倍で被写体距離閾値＝Ｍ×０．３ｍというように、ズーム倍率に比例して被写体距離閾値Ｇを設定することができる。

このように、ズーム倍率Ｅに応じて設定する被写体距離閾値Ｇを変化させ、検出される被写体距離検出値Ｄがこの被写体距離閾値Ｇ以下である場合、ホワイトバランスずれの補正動作を停止するという方法だけでも、図２（ｂ）に示す撮像画面２０ｂのように、薄い色付きの有彩色被写体２１が画面全体をほぼ占めている場合には、ホワイトバランスずれの補正動作を停止させるように被写体距離閾値Ｇの設定が可能であって、これに対応できて有効であるが、図２（ｃ）に示す撮像画面２０ｃのように、被写体２２が白色（無彩色）の被写体である場合には、これに対応できず、有効でないことになる。この被写体２２は、実際には、白色であっても、色温度によって薄い色が付いている場合、この被写体２２の距離がズーム倍率Ｅに応じて設定する被写体距離閾値Ｇ以下であると、ホワイトバランスずれの補正動作が停止するから、色ずれした被写体として表示される。

この実施形態では、検出される被写体距離が上記の被写体距離閾値Ｇ以下であっても、図２（ｃ）に示すような白色（無彩色）の被写体２２や光源といった明るい被写体に対しては、ホワイトバランスずれの補正動作が行なわれて対応できるようにするものであり、以下、この点について説明する。

被写体距離が遠い場合、即ち、撮像画面内に様々な彩度を持つ被写体が出現し易い（撮像画面内の色情報の信頼性が比較的高い）場合には、ホワイトバランスずれの補正動作を行なわせ、被写体距離が近い、即ち、偏った彩度を持つ被写体が出現し易い（画面内の色情報の信頼性が比較的低い）場合には、ホワイトバランス制御を停止もしくは減速させるだけでは、撮像画面内に様々な彩度を持つ被写体があっても、その色成分が必ずしも均等にあるというわけではないから、被写体距離が遠い場合にホワイトバランスずれの補正動作を行なわせても、多少のホワイトバランスずれ（色ずれ）が生じてしまうものの、ほとんど目立たないが、撮像画面内で白色の被写体が占める割合が多い場合には、ホワイトバランス制御を停止もしくは減速させると、その色ずれが目立ち易くなる。また、一般的に、撮像画面に光源被写体がある場合には、光源の色温度に基づいてホワイトバランス制御を行なうことが必要である。

このことからして、この実施形態では、白色もしくは光源の被写体は有彩色の被写体に比して明るいことから、撮像画面全体を占める割合が大きい被写体であっても、この被写体が、白色もしくは光源などのように、比較的明るい被写体である場合には、ホワイトバランスずれの補正動作をその明るさに応じて許可するように、被写体距離閾値Ｇをこの明るさに応じて変化させるものである。ここで、許可とは、ホワイトバランスずれの補正動作の停止解除やホワイトバランス制御量を調整することである。

次に、かかる被写体距離閾値Ｇの設定方法について、図３により説明する。なお、図３はズーム倍率Ｅ及び被写体照度Ｆに応じた被写体距離閾値Ｇの一具体例を示す図である。また、ここでは、設定された被写体距離閾値Ｇより被写体までの距離（被写体距離検出値）Ｄが小さいとき、ホワイトバランスずれの補正動作を停止または制限させるものである。

同図において、特性Ｌ１，Ｌ２，……，Ｌｎは夫々、被写体照度Ｆ毎のズーム倍率Ｅに対する被写体距離閾値Ｇの変化を示すものであって、いずれもズーム倍率Ｅが高くなる（画角が狭くなる）につれて被写体距離閾値Ｇを大きくする。また、被写体照度Ｆが明るくなるにつれて、被写体距離閾値Ｇを、Ｌ１，Ｌ２，……，Ｌｎといったように、小さくする。被写体距離閾値Ｇのいずれの特性Ｌ１，Ｌ２，……，Ｌｎにおいても、被写体距離検出値Ｄがこの被写体距離閾値Ｇの特性の下側にあると、ホワイトバランスずれの補正動作を停止または制限させる。

このように、被写体距離閾値Ｇを、ズーム倍率Ｅが大きくなるにつれて、大きくなるようにするとともに、被写体照度Ｆが明るくなるにつれて小さくなるようにすることにより、白色の被写体や光源のような明るい被写体の場合には、被写体距離閾値Ｇが下げられることになり、これにより、かかる被写体までの距離が近くなっても、ホワイトバランスずれの補正動作を許可できるようになる。これにより、図２（ｃ）に示すような白色の犬２２が撮像画面２０ｃ全体に表示されるように撮像した場合でも、ホワイトバランスずれの補正動作が行なわれ、かかる被写体２２の色ずれを回避できる。

なお、図３では、被写体距離閾値Ｇをズーム倍率Ｅに比例したものとしたが、これに限ったものでなく、多段的にもしくは曲線的に変化させるようにしてもよい。

このように、この実施形態では、ズーム倍率Ｅ、さらには、被写体照度Ｆに応じた値に被写体距離閾値Ｇを設定することにより、薄い色付きの有彩色被写体に対しては、ホワイトバランス制御を停止もしくは制限して誤った色補正を行なわないようにし、かつ、白色（無彩色）もしくは光源の被写体に対しては、適切なホワイトバランス制御により、色補正を行なうようにすることができる。

次に、図１でのホワイトバランス制御量調整値設定回路９で設定されるホワイトバランス制御量調整値Ｃについて説明する。

ホワイトバランス制御量調整値Ｃの一例として、０〜１の係数とすることができ、これを、ホワイトバランス制御回路８において、このホワイトバランス制御量調整値Ｃをホワイトバランス制御量（ここでは、速度に係る量とする）に掛け合わせることにより、ホワイトバランス制御量の調整を行なうことができる。ここで、ホワイトバランス制御としては、ホワイトバランス制御量調整値Ｃ＝１のとき、通常のホワイトバランスずれの補正動作が行なわれ、ホワイトバランス制御量調整値Ｃ＝０のとき、ホワイトバランスずれの補正動作が停止され、０＜ホワイトバランス制御量調整値Ｃ＜１のとき、ホワイトバランスずれの補正動作が制限されるものである。かかる点について、以下、図４及び図５を用いて説明する。

図４はホワイトバランス制御量調整値設定回路９によるホワイトバランス制御量調整値Ｃの設定方法の具体例を示す図であり、横軸に後述のカウンタのカウント値、縦軸にホワイトバランス制御量調整値Ｃを夫々とっている。

図１に示すホワイトバランス制御量調整値設定回路９には、図示しないが、供給される被写体距離検出値Ｄと被写体距離閾値Ｇとを比較する比較手段と、この比較結果が供給されて被写体距離を判定する被写体距離判定カウンタとが設けられており、この被写体距離判定カウンタは、比較手段での比較結果が、被写体距離が遠くて、
被写体距離検出値Ｄ＞被写体距離閾値Ｇ ……（１）
のとき、カウント値をインクリメント（増加）し、被写体距離が近くて、
被写体距離検出値Ｄ≦被写体距離閾値Ｇ ……（２）
のとき、カウント値をデクリメント（減少）する。この被写体距離判定カウンタのカウンタ値に応じてホワイトバランス制御量調整値Ｃを０〜１に設定する。この被写体距離判定カウンタは、電源投入または録画開始などの所定の動作開始とともに動作を開始し、所定の時間間隔（例えば、３０フレーム／秒として、５フレーム毎）で比較手段からの被写体距離検出値Ｄと被写体距離閾値Ｇとの比較結果に応答してカウントする。また、かかる被写体距離判定カウンタでは、カウント値の上限と下限とを、あるいはそれらのいずれか一方を限界値として決められており、この限界値までカウントがなされると、それ以上増加（上限値が設定されている場合），それより以下に減少（下限値が設定されている場合）しないようにする。

図４（ａ）に示す第１の具体例は、ホワイトバランス制御量調整値Ｃが「０」，「１」の値しか採り得ない場合である。

即ち、被写体距離判定カウンタが動作を開始したとき、被写体距離が遠い場合には、上記式（１）が満足されているから、この被写体距離判定カウンタはカウントアップして行き、そのカンタ値が大きくなっていく。そして、そのカウント値が所定の閾値Ｎ₀になると、被写体距離が遠いと判定し、ホワイトバランス制
御量調整値Ｃを「１」とする。この状態になるまでは、被写体距離判定カウンタからは「０」のホワイトバランス制御量調整値Ｃが出力され、これが、ホワイトバランス制御回路８（図１）に供給されて、ホワイトバランス制御量と乗算されることにより、原色信号Ｒ，Ｂの利得制御信号Ｂは生成されず、ホワイトバランスずれの補正動作は行なわれないが、「１」のホワイトバランス制御量調整値Ｃが被写体距離判定カウンタから出力され始めると、ホワイトバランスずれの補正動作が行なわれるようになる。

また、かかる状態から被写体が近づいてきて、上記式（２）を満足するように近くなると、被写体距離判定カウントは、比較手段から比較結果が上記の周期で供給される毎にダウンカウントし、そのカウント値は小さくなっていく。そして、そのカウント値が上記の閾値Ｎ₀以下になると、被写体距離が近いと判定し、ホワイトバランス制御量調整値Ｃを「０」とする。そこで、上記のことからして、ホワイトバランスずれの補正動作が停止される。

ここで、比較及び判定する時間間隔や動作切替えの閾値Ｎ₀を変えることにより、ホワイトバランスずれの補正動作の追従性を変えることができ、カメラレンズ１（図１）のフォーカスレンズ（例えば、オートフォーカスレンズ）による被写体距離の変化及び突発的に発生した被写体距離や被写体照度の変化に対しても、安定したホワイトバランスずれの補正動作がなされるようにできる。

図４（ａ）に示す第１の具体例は、ホワイトバランス制御量調整値（この場合、ホワイトバランス制御速度）Ｃを２値的に変化させるものであったが、図４（ｂ）に示す第２の具体例は、ホワイトバランス制御量調整値（この場合、ホワイトバランス制御速度）を多段階（比例も含む）的に変化させるようにしたものである。この第２の具体例では、被写体距離判定カウントのカウント値が閾値Ｎ₁からＮ₂までの間では、ホワイトバランス制御量調整値Ｃを「０」から「１」の
間の値とするものであり、これにより、ホワイトバランス制御量を制限することができるようにしている。

さらに、図４（ｃ），（ｄ）に示す具体例は夫々、図４（ａ），（ｂ）に示す
具体例にヒステリシス特性を持たせ、被写体距離判定カウントのカウント値がアップするときとダウンするときとでホワイトバランス制御量調整値Ｃの変化の経路を異ならせ、ホワイトバランスずれの補正が小刻みに切り替わるのを防止して、被写体距離や被写体照度の変化に対するホワイトバランスずれの補正動作の安定性をさらに向上させるようにしたものである。

なお、図４に示す具体例では、ホワイトバランス制御量調整値Ｃの下限を「０」、即ち、ホワイトバランスずれの補正動作を停止させるようにしているが、本発明は、これに限らず、０＜ホワイトバランス制御量調整値Ｃ＜１、即ち、ホワイトバランスずれの補正の減速動作として、ホワイトバランスずれの補正動作が停止しないようにしてもよい。

また、上記の被写体距離判定カウントを省いて簡略化し、被写体距離検出値Ｄと被写体距離閾値Ｇの比較結果（被写体距離検出値Ｄ＞被写体距離閾値Ｇならば、「１」、被写体距離検出値Ｄ≦被写体距離閾値Ｇならば、「０」）をそのまま
ホワイトバランス制御量調整値Ｃとして用いてもよく、同様の効果が得られる。

また、上記実施形態では、図１に示すホワイトバランス制御回路８において、図５（ａ）に示すように、乗算回路３０により、ホワイトバランス制御信号Ｈにホワイトバランス制御量調整値Ｃを乗算することにより、ホワイトバランス制御量を調整するものであったが、図５（ｂ）に示すように、複数個のホワイトバランス制御量に対するホワイトバランス制御信号を予め設定しておき、ホワイトバランス制御量調整値Ｃに応じてそのうちの適切なホワイトバランス制御信号を選択回路３１で選択するようにしてもよい。

また、この実施形態では、まず、ズーム倍率Ｅと被写体照度Ｆとで被写体距離閾値Ｇを求めて、これを被写体距離検出値Ｄと比較してホワイトバランス制御量調整値Ｃを生成ものであったが、本発明は、これに限るものではなく、ズーム倍率Ｅ，被写体照度Ｆ及び被写体距離検出値Ｄを用いてホワイトバランス制御量調整値Ｃを生成するものであれば、どのような方法をとってもよい。

さらに、この実施形態では、ホワイトバランス制御回路８において、信号処理回路５からのホワイトバランスずれの情報Ａを基に生成したホワイトバランス制御信号を調整するようにしたが、本発明は、これに限るものではなく、例えば、ホワイトバランス制御回路８において、信号処理回路５からのホワイトバランスずれの情報Ａをホワイトバランス制御量調整値Ｃで調整した後、ホワイトバランス制御信号を生成するようにしてもよい。

さらに、この実施形態では、ホワイトバランス制御回路８やホワイトバランス制御量調整値設定回路９，被写体距離閾値設定回路１０などによるホワイトバランス制御のための処理を、マイクロコンピュータなどのソフトウエアで行なうようにしてもよい。

本発明による撮像装置の一実施形態を示す構成図である。 被写体が遠いときの撮像画面と被写体が近いときの撮像画面の例を示す図である。 図１に示した実施形態での被写体距離閾値の設定方法の一具体例を示す図である。 図１に示した実施形態でのホワイトバランス制御量調整値の具体例を示す図である。 図１に示した実施形態でのホワイトバランス制御量の調整方法の一具体例を示す図である。

符号の説明

１ カメラレンズ
２ 撮像素子
３ ＡＧＣ回路
４ Ａ／Ｄ変換回路
５ 信号処理回路
６ エンコーダ
７ Ｄ／Ａ変換回路
８ ホワイトバランス制御回路
９ ホワイトバランス制御量調整値設定回路
１０ 被写体距離閾値設定回路
１１ 被写体距離検出回路
１２ ズーム値検出回路
１３ 被写体明度検出回路
２０ａ〜２０ｃ 撮像画面
２１，２２ 被写体
３０ 乗算回路
３１ 選択回路

Claims (2)

1. 被写体までの距離を検出する被写体距離検出手段と、
   光学系のズーム値を検出するズーム値検出手段と、
   被写体の明度を検出する被写体明度検出手段と、
   該光学系を介した撮像素子の出力信号から生成された色信号に基づいて被写体像の無彩色部分を検出し、該無彩色部分から検出したホワイトバランスのずれ量に応じて該色信号の利得を制御するホワイトバランス制御手段と
   を備え、
   ズーム値情報が固定されている場合において、
   被写体明度情報が第１の値であるとき、被写体距離検出情報が変化すると、第１の境界値を境にホワイトバランスの調整の有無が切り替わり、かつ、
   該被写体明度情報が第１の値より大きい第２の値であるとき、該被写体距離検出情報が変化すると、該第１の境界値より小さい該第２の境界値を境に、ホワイトバランスの調整の有無が切り替わり、
   被写体明度情報が固定されている場合において、
   ズーム値情報が第３の値であるとき、被写体距離検出情報が変化すると、第３の境界値を境にホワイトバランスの調整の有無が切り替わり、かつ、
   該ズーム値情報が第３の値より大きい第４の値であるとき、該被写体距離検出情報が変化すると、該第３の境界値より大きい該第４の境界値を境に、ホワイトバランスの調整の有無が切り替わる
   ことを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１記載の撮像装置において、
   ズーム値情報が固定されている場合において、
   前記被写体明度情報が前記第１の値であるとき、前記被写体距離検出情報が前記第１の境界値より大きいときには、ホワイトバランスの調整をし、前記第１の境界値以下のときには、ホワイトバランスの調整をしないように制御し、
   前記被写体明度情報が前記第２の値であるとき、前記被写体距離検出情報が前記第２の境界値よりも大きいときには、ホワイトバランスの調整をし、前記第２の境界値以下のときには、ホワイトバランスの調整をしないように制御し、
   被写体明度情報が固定されている場合において、
   前記ズーム値情報が前記第３の値であるとき、前記被写体距離検出情報が前記第３の境界値より大きいときには、ホワイトバランスの調整をし、前記第３の境界値以下のときには、ホワイトバランスの調整をしないように制御し、
   前記ズーム値情報が前記第４の値であるとき、前記被写体距離検出情報が前記第４の境界値より大きいときには、ホワイトバランスの調整をし、前記第４の境界値以下のときには、ホワイトバランスの調整をしないように制御する
   ことを特徴とする撮像装置。

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