JP4720771B2 - 撮像装置及び撮像方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＮＤフィルタなどの光学フィルタを選択的に配置可能なビデオカメラに適用される撮像装置、及びその撮像装置に適用される撮像方法に関し、特に色温度の設定技術に関する。

ビデオカメラで撮像を行う際には、撮像信号に対して基準となる色温度をどの温度とするのかの設定が必要である。色温度の設定とは、例えば白色の被写体を撮像したときに、再生映像でも、その白色の部分が白色となるように設定（補正）するものである。太陽光線の下で撮像を行う場合と、照明光の下で撮像を行う場合とで色温度が異なり、照明光の場合でも、照明の種類によって色温度は異なる。太陽光線の下で撮像を行う場合でも、朝日や夕日がある状況と日中とでは、適正な色温度が異なる場合がある。

ビデオカメラでの色温度補正は、光学フィルタを使用して、撮像光に対して光学的に行う場合と、イメージセンサで撮像して得た撮像信号に対して、３原色信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ信号）のバランスを調整して行う電気的な補正とがある。

一方、ビデオカメラのレンズ部に取り付けられる光学フィルタとして、ＮＤフィルタ(Neutral Density：減光フィルタ)と称されるものがある。ＮＤフィルタは、イメージセンサに入射する光の量を減少させるフィルタであり、基本的に色特性は変化させないフィルタである。例えば、光量の減少量として、１／４，１／１６，１／６４などのＮＤフィルタが使用されている。
ＮＤフィルタを使用して光量を減少させる場合としては、例えば日中の屋外などのように、非常に明るい環境で撮像を行う場合が想定される。或いは、室内で撮像する場合でも、レンズの被写界深度を浅くして撮像を行うために絞りを開放に近い状態にして撮像したい場合など、撮像条件によって使用する場合がある。

これらのＮＤフィルタは、カメラのレンズ鏡筒の先端部分に、別体のＮＤフィルタを外付けで手動で取り付ける場合と、カメラ内に予めＮＤフィルタが組み込んであり、その組み込まれたＮＤフィルタの光路の途中への配置が、スイッチ操作などで選択的に行えるようにした場合とがある。別体のＮＤフィルタを外付けで取り付ける場合には、カメラのユーザが手動でフィルタを着脱するものであり、着脱にはかなり手間がかかる。これに対して、カメラ内に予めＮＤフィルタが組み込んであるタイプのカメラの場合には、ワンタッチでＮＤフィルタを使用して撮像する場合と、使用しないで撮像する場合とが、スイッチ操作などにより簡単に選択できる。

さらに、カメラ内に予めＮＤフィルタが組み込んであるタイプのカメラの場合には、複数枚のＮＤフィルタを内蔵させて、そのＮＤフィルタを選択できるようにしたものもある。このような複数枚のＮＤフィルタを内蔵させる場合には、例えば回転できる状態にカメラ内に配置された板（回転板）に、一定の角度間隔で複数枚のＮＤフィルタを配置して、回転板の回転角度位置の設定で、フィルタの選択が行えるようにしてある。

上述した色温度補正を行う色補正フィルタ（ＣＣフィルタ：Color Compensating）についても、同様の回転板に組み込んで、その回転板の回転角度位置の設定で、複数種類の色温度補正が光学的に行えるようにしたビデオカメラも存在する。

特許文献１には、色温度補正が可能なビデオカメラの例についての記載がある。
特開平５−１３７１４７号公報

ところで、ＮＤフィルタはそのときの周囲の明るさに応じて選択され、色温度フィルタは、撮影場所の環境による色温度（屋外、室内など）に応じて選択され、２種類のフィルタの選択操作が必要である。

特に、撮影者が肩に担いで撮影を行うようなハンディタイプのビデオカメラの場合には、歩きながら撮影を行うケースが多く、撮影中に屋外から室内へ移動するなど、撮影途中で撮影条件が変化する場合があるが、そのような撮影途中においては、極力簡単な操作であることが好ましい。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、撮像光量の調整と色温度補正とを連携させて簡単に行えるようにすることを目的とする。

本発明は、撮像光を得る光学系の途中に、１枚又は複数枚のＮＤフィルタを選択的に配置して撮像を行う場合に適用する。その処理としては、光学系に配置されたＮＤフィルタの種類を検出すると共にＮＤフィルタの光学系の途中への配置の有無を検出し、撮像して得た撮像信号の色温度の設定値を、ＮＤフィルタの配置ありを検出した場合に、屋外撮像および検出したＮＤフィルタの種類に適した第１の色温度に設定し、ＮＤフィルタの配置なしを検出した場合に、屋内撮像に適した第２の色温度に設定するようにした。

かかる処理を行うことで、ＮＤフィルタの有無を選択するだけで、撮像信号を処理する際に設定する色温度についても、自動的に設定した色温度に設定される。従って、撮像操作を行う者は、ＮＤフィルタを選択する操作だけを行えばよく、通常の撮像時には、色温度を設定する操作が必要なくなる。

本発明によると、撮像操作を行う者は、ＮＤフィルタを選択する操作だけを行えばよく、通常の撮像時には、色温度を設定する操作が必要なくなり、撮像のための設定作業がそれだけ簡単に行えるようになる。例えば、暗い室内での撮像から、屋外での撮像に移動した場合には、ＮＤフィルタを使用しない状況から、適正なＮＤフィルタを選ぶようにすれば、自動的に屋内撮像から屋外撮像に適した色温度が設定され、撮像の操作がそれだけ簡単になる。

以下、本発明の一実施の形態の例を、図１〜図６を参照して説明する。
図１は本実施の形態の例による撮像装置の構成例を示した図である。図１に従って構成を説明すると、レンズ１１を介してイメージセンサ１２の撮像面に結像した撮像光を、イメージセンサ１２で電気信号に変換して、その変換された電気信号を、センサ出力部１３で読み出す。このセンサ出力部１３で読み出される電気信号を、撮像信号と称する。

レンズ１１は、図１では説明を簡単にするために１枚のレンズだけを示してあるが、実際には複数枚（複数群）のレンズで構成され、ズームレンズとして構成してもよい。また、図示しないが、絞り機構であるアイリスについてもレンズ１１の光路中に配置してある。イメージセンサ１２としては、例えば、ＣＣＤ型のイメージセンサ、或いはＣＭＯＳ型のイメージセンサを使用する。また、イメージセンサ１２の前段でプリズムを使用して色分解を行い、イメージセンサ１２として、３個などの複数個のイメージセンサを備える構成としてもよい。

そして本例においては、レンズ１１とイメージセンサ１２との間の撮像光の光路中に、フィルタ回転機構部２０を配置する構成としてある。
フィルタ回転機構部２０は、４つのフィルタ配置位置Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４を備えて、それぞれの位置に、異なる特性の光学フィルタを配置するようにしてある。但し、４つの位置Ｆ１〜Ｆ４の内の１つの位置Ｆ１については、何も光学フィルタを配置しない位置としてある。他の３つの位置Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４については、それぞれ光量を絞る量が異なるＮＤフィルタを配置するようにしてある。具体的には、例えば、フィルタ配置位置Ｆ２として、光量を１／４に絞るＮＤフィルタを配置してあり、フィルタ配置位置Ｆ３として、光量を１／１６に絞るＮＤフィルタを配置してあり、フィルタ配置位置Ｆ４として、１／６４を配置してある。

このように構成されるフィルタ回転機構部２０は、フィルタ切替スイッチ２１の操作でフィルタ位置を選択できる構成としてある。選択されたフィルタ位置は、フィルタ検出部２２で検出を行う。
検出されたフィルタ位置は、制御部１９で判断する構成としてある。制御部１９は、撮像装置の撮像動作を制御する手段である。制御部１９でフィルタ位置を判断した場合には、その判断したフィルタ位置のフィルタに設定された色温度を設定させる制御を行う構成としてある。その制御処理の詳細は後述する。

イメージセンサ１２で得た撮像信号を、センサ出力部１３で読み出した後の構成について説明すると、センサ出力部１３が出力する撮像信号は、アナログ／デジタル変換器１４に供給してデジタル信号に変換し、デジタル化した撮像信号を、撮像処理部１５に供給して、撮像信号に対する各種信号処理を行う。撮像処理部１５での処理は制御部１９の制御で実行され、色温度補正処理、γ（ガンマ）補正処理などの画像処理が施された後、ＲＧＢの原色信号から輝度／クロマ（Ｙ／Ｃ）信号への変換が行われ、所定の映像信号フォーマットに適合した映像信号とする。撮像処理部１５で行われる色温度補正処理の色温度値は、制御部１９からの指令で設定される。撮像処理部１５で設定可能な色温度値としては、例えば３２００ｋ、４３００ｋ、５６００ｋ、６３００ｋの４段階としてある。

撮像処理部１５が出力する映像信号は、記録部１６に供給して、ディスク、テープ、メモリなどの媒体に記録させ、表示部１７に表示させ、映像信号出力部１８から外部に出力させる。なお、表示部１７に表示させる映像としては、撮像して得た映像の他に、制御部１９からの指令によるメニュー画面などの各種設定画面や案内表示画面を表示させる場合もある。これらのメニュー画面などを表示させる映像信号は、撮像処理部１５で作成される。

この撮像装置での撮像を制御する制御部１９は、この撮像装置が備える各種操作スイッチや操作キーで構成される操作部２３から操作指令が供給される構成としてある。操作部２３から制御部１９に、撮像の開始や停止などの指令が供給されることで、対応した撮像の制御を行う。記録部１６での媒体への記録（記憶）についても、制御部１９の制御で行われる。本例の場合には、操作部２３として、色温度プリセットスイッチ２３ａを備える。この色温度プリセットスイッチ２３ａがオン状態とされた場合には、制御部１９は、撮像処理部１５で設定させる色温度を、強制的にプリセットされた値とするようにしてある。

また図示はしないが、操作部２３としては、上下左右の少なくとも４方向の矢印などが配置された方向指示キーと、確定操作を行う確定キーを備えて、これらのキーの操作で、表示部１７に表示させたメニュー画面内の各項目の選択などが行える。本例の場合には、メニュー画面で、色温度の絶対値と相対値などを設定できる構成としてある。なお、表示部１７として、タッチパネルとして構成させて、方向指示キーなどを使用しないで、メニュー画面の操作ができる構成としてもよい。

次に、フィルタ回転機構部２０の例を、図２を参照して説明する。フィルタ回転機構部２０は、イメージセンサ１２の撮像面の前面（又は色分解プリズムの入射面の前面）に配置される。フィルタ回転機構部２０は、中心軸を中心にして回転可能な回転板２０ａが配置してあり、この例では回転板２０ａに９０°の等間隔で４つのフィルタ配置位置Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４が設けてある。

４つのフィルタ配置位置Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４としては、フィルタ配置位置Ｆ１には、何も光学フィルタを配置しない位置（又は光学的に透明な板を配置）としてある。フィルタ配置位置Ｆ２には、光量を１／４に絞るＮＤフィルタを配置してある。フィルタ配置位置Ｆ３には、光量を１／１６に絞るＮＤフィルタを配置してある。フィルタ配置位置Ｆ４には、光量を１／６４に絞るＮＤフィルタを配置してある。

回転板２０ａは、回転板駆動部２０ｂを介して回転駆動される構成としてあり、図２には示されていないフィルタ切替スイッチ２１の操作で回転板２０ａが９０°ずつ回転する構成としてある。回転板２０ａの回転角度位置は、フィルタ検出部２２で検出する構成としてあり、そのフィルタ検出部２２で検出した位置情報により、制御部１９側で現在イメージセンサ１２の撮像面の前面に位置するフィルタがどのフィルタであるか判断する構成としてある。本例の場合には、そのフィルタの判断に基づいて、制御部１９が撮像処理部１５での色温度設定の制御を行う構成としてある。

次に、図３のフローチャートを参照して、制御部１９の制御で行われる撮像処理部１５での色温度設定処理状態を説明する。
まず、制御部１９は、色温度プリセットスイッチ２３ａがオン状態か否か判断する（ステップＳ１１）。ここで色温度プリセットスイッチ２３ａがオン状態と判断した場合には、予めプリセットされた色温度に設定させる（ステップＳ１２）。このプリセットされた色温度としては、例えば５６００ｋとする。このプリセットされた色温度に設定した後は、ステップＳ１１での色温度プリセットスイッチ２３ａがオン状態か否かの判断に戻る。

ステップＳ１１での色温度プリセットスイッチ２３ａがオン状態でない（即ちオフ状態である）と判断した場合には、フィルタ検出部２２でフィルタの切替えを検出したか否か判断する（ステップＳ１３）。ここでフィルタの切替えを検出しない場合には、現在の色温度設定状態を維持して、ステップＳ１１の処理に戻る。
フィルタの切替えを検出した場合には、現在のフィルタ位置が、フィルタなしの位置Ｆ１であるか否か判断する（ステップＳ１４）。この判断で、フィルタなしの位置Ｆ１であると判断した場合には、色温度を３２００ｋに設定させる制御を行い（ステップＳ１５）、ステップＳ１１の処理に戻る。
ステップＳ１４でフィルタなしの位置Ｆ１以外への切替えであると判断した場合には、フィルタがある位置Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４のいずれかであるか否か判断し（ステップＳ１６）、位置Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４のいずれかであると判断した場合に、色温度を５６００ｋに設定させる制御を行い（ステップＳ１７）、ステップＳ１１の処理に戻る。

図３に示した処理を表にまとめると、図４に示すようになる。即ち、ＮＤフィルタなしの場合に、色温度が３２００ｋとなり、光量を１／４，１／１６，１／６４に絞るＮＤフィルタが選択された場合に、色温度が５６００ｋとなる。また、フィルタの選択状態に係わらず、プリセットスイッチ２３ａがオンの場合には、予めプリセットされた色温度（本例の場合には５６００ｋ）を設定するようにしてある。

図３、図４の例の場合には、３種類のＮＤフィルタで、全て同じ色温度に設定させる構成としたが、例えば図５に示すように、光量を絞る量に応じて、フィルタなしから順に、３２００ｋ、４３００ｋ、５６００ｋ、６３００ｋと色温度を変化させるようにしてもよい。

各フィルタの選択位置に応じて設定される色温度については、メニュー画面などを表示させた上での操作などで、ユーザが自由に調整できるようにしてもよい。
例えばメニュー画面で色温度表示画面を表示させことで、図６（ａ）に示すように、４種類のフィルタ位置ＮＤ１，ＮＤ２，ＮＤ３，ＮＤ４（ＮＤ１，ＮＤ２，ＮＤ３，ＮＤ４は図２でのフィルタ位置Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４に対応）と色補正プリセットスイッチオン時の現在設定中の色温度を、表示部１７に示すように表示させる。
このメニュー画面を表示させた状態で、いずれかのフィルタ位置を選択するキー操作を行い、その選択されたフィルタ位置の色温度を変更させる操作を行うことで、その変更された色温度を、該当するフィルタ選択時の色温度として制御部１９内のメモリに記憶させる。

例えば図６（ｂ）の例では、フィルタ位置ＮＤ３を選択した例を示してあり、候補となる選択可能な色温度３２００ｋ、４３００ｋ、５６００ｋ、６３００ｋを一覧表示してある。その候補表示の中からいずれの色温度を設定することで、例えば図６（ｃ）に示すように、その変更した色温度が示されるようになる。図６（ｃ）の例では、フィルタ位置ＮＤ３が色温度６３００ｋに変更された例を示してある。
色補正プリセットスイッチオン時に設定される色温度についても、同様の操作でメニュー画面を見ながら変更が可能である。

尚、プリセットスイッチの操作した場合における、他の機能との関連動作例について下記に記す。
プリセットスイッチオンの状態で他のスイッチを押した場合やメニューを変更した場合。
・ 他のスイッチを押したりメニューを変更してもプリセットスイッチはオンの状態のまま変化しない。
プリセットスイッチがオンの状態でメニューのプリセットスイッチの設定値を変えた場合。
・ 即座に変更後の設定値が反映される。
プリセットスイッチがオンの状態でＡＷＢ（自動ホワイトバランス調整）を行った場合。
（White SW（ホワイトメモリースイッチ）がプリセットではないとき）
・ ＡＷＢを押した瞬間プリセットスイッチはオフになり消灯する。
・ ＡＷＢが終了してもプリセットスイッチがオフ状態のままでＡＷＢの補正が反映される。
プリセットスイッチがオンの状態でＡＷＢを行った場合。（White SWがプリセットではないとき）
・ プリセットスイッチが優先でＡＷＢは無効になる。
プリセットスイッチがオンの状態でWhite SWを切り替えた場合。
・ プリセットスイッチが優先でWhite SWは無効になる。
プリセットスイッチがオンの状態でNDフィルタを切り替えた場合
・ プリセットスイッチが優先されNDのオフセットは無効になる。
プリセットスイッチがオンの状態でＡＴＷ(自動追跡ホワイトバランス）をオンにした場合。
・ プリセットスイッチが優先でＡＴＷは無効になる。
ＡＴＷをオンの状態でプリセットスイッチをオンにした場合。
・プリセットスイッチをオンにした瞬間ＡＴＷはオフになりプリセットスイッチは点灯し、プリセットスイッチの色温度補正の設定が反映される。
・ プリセットスイッチをオフにするとＡＴＷはオンに戻る。
プリセットスイッチがオンの状態で電源をオフして再度オンにした場合。
・プリセットスイッチはオン状態のまま。
外部コントロール装置を接続した場合。
・ プリセットスイッチがオンならば外部から制御できる。
外部コントロール装置から電気色温度変換スイッチを押された場合。
・ プリセットスイッチはオンになる。色温度はメニューで設定された値が反映される。
・ プリセットスイイチがオンの状態で外部コントロール装置の電気色温度変換スイッチを押すとプリセットスイッチはオフになる。
プリセットスイッチがオンの状態で上記以外のスイッチを押した場合やメニューを変更した場合。
・ 他のどのスイッチを押してもプリセットスイッチはオンの状態のまま変化しない。
・ 他のどのメニューを変更してもプリセットスイッチはオン状態のまま変化しない。
プリセットスイッチがオンの状態でメニューのプリセットスイッチの設定値を変えた場合。
・即座に変更後の設定値が反映される。

以上説明したように、本実施の形態による撮像装置によると、ＮＤフィルタを選択する操作を行うことで、自動的に色温度についても決められた値に決まる。このため、撮像時の操作が非常に簡単になる。一般にＮＤフィルタを使用する撮像としては、光量が多い屋外での撮像を行う場合に使用することが多く、その屋外撮像用に適した色温度に自動的に決めることで、自動的に適正な色温度となる可能性が高い。逆に、ＮＤフィルタを使用しない状況での撮像については、室内で撮像を行うケースが多いため、その室内撮像に適した色温度を設定することで、自動的に適正な色温度となる可能性が高い。
もし、フィルタ選択に基づいた自動的な色温度補正が適正でない場合には、色温度プリセットスイッチ２３ａをオンにすれば、直ちに強制的にプリセットされた色温度となるので、撮像操作を行うユーザの意思を反映した色温度設定についても行え、自動的な色温度設定を行うことで、不都合が生じることはない。

なお、色補正プリセットスイッチ２３ａについては、１つだけ設ける構成として、そのスイッチ２３ａ操作時に、予めプリセットされた１種類の色温度に設定される構成としたが、例えば、色補正プリセットスイッチを複数設ける構成として、その複数のスイッチのそれぞれに、異なる色温度をプリセットさせ、色補正プリセットスイッチ操作時に選択できる色温度が複数の中から選べる構成としてもよい。

また、上述した実施の形態で説明したフィルタと色温度との関係は、それぞれ例を示したものであり、上述した例の値に限定されるものではない。設定可能な色温度についても４段階としたが、より細かい色温度設定が行えるようにしてもよい。使用するＮＤフィルタの減光量についても、上述した値以外のものを使用してもよい。また、ＮＤフィルタ以外のその他の特性の光学フィルタを配置して、その光学フィルタを選択した際に、決められた色温度を設定するようにしてもよい。

また、図２に示したフィルタ回転機構についても、一例を示したものであり、本発明は図２の構成に限定されるものではない。フィルタが装着される数についても、図２の例に示したようなフィルタなしを含めて４種類のフィルタが装着される構成以外にも適用可能である。例えば、１枚のフィルタだけを用意して、その１枚のフィルタを光路に配置した状態と、外した状態とが選択できる構成として、その１枚のフィルタを配置した場合に設定される色温度を、特定の色温度とするようにしてもよい。

本発明の一実施の形態の例による撮像装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態の例によるフィルタ回転機構の例を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態の例による色温度設定処理例を示すフローチャートである。 本発明の一実施の形態による色温度設定例（例１）を示す説明図である。 本発明の一実施の形態による色温度設定例（例２）を示す説明図である。 本発明の一実施の形態の例によるメニュー画面での色温度設定例を示す説明図である。

符号の説明

１１…レンズ、１２…イメージセンサ、１３…センサ出力部、１４…アナログ／デジタル変換器、１５…撮像処理部、１６…記録部、１７…表示部、１８…映像信号出力部、１９…制御部、２０…フィルタ回転機構部、２０ａ…回転板、２０ｂ…回転板駆動部、２１…フィルタ切替スイッチ、２２…フィルタ検出部、２３…操作部、２３ａ…色温度プリセットスイッチ、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４…フィルタ配置位置

Claims (4)

1. 撮像光を得る光学系の途中に選択的に配置される１枚又は複数枚のＮＤフィルタと、
   前記光学系を介して得た撮像光を撮像信号に変換するイメージセンサと、
   前記イメージセンサから取り出した撮像信号の色温度補正処理を行う撮像信号処理部と、
   前記光学系に配置された前記ＮＤフィルタの種類を検出すると共に前記ＮＤフィルタの前記光学系の途中への配置の有無を検出する検出部と、
   前記撮像信号処理部で設定する色温度として、前記検出部で前記ＮＤフィルタの配置ありを検出した場合に、屋外撮像および検出したＮＤフィルタの種類に適した第１の色温度に設定し、前記検出部で前記ＮＤフィルタの配置なしを検出した場合に、屋内撮像に適した第２の色温度に設定する制御部とを備える
   撮像装置。
2. 請求項１記載の撮像装置において、
   色温度プリセットスイッチを備え、
   前記色温度プリセットスイッチが操作された場合に、前記制御部は、前記検出部で検出したＮＤフィルタの配置に関係なく、予めプリセットされた特定の色温度とする制御を行う
   撮像装置。
3. 請求項１又は２記載の撮像装置において、
   前記第１の色温度は、５６００Ｋ近傍の色温度であり、前記第２の色温度は、３２００Ｋ近傍の色温度である
   撮像装置。
4. 撮像光を得る光学系の途中に、１枚又は複数枚のＮＤフィルタを選択的に配置して撮像を行う撮像方法において、
   前記光学系に配置された前記ＮＤフィルタの種類を検出すると共に前記ＮＤフィルタの前記光学系の途中への配置の有無を検出する検出処理と、
   前記検出処理で前記ＮＤフィルタの配置ありを検出した場合に、屋外撮像および検出したＮＤフィルタの種類に適した第１の色温度に設定し、前記検出処理で前記ＮＤフィルタの配置なしを検出した場合に、屋内撮像に適した第２の色温度に設定する色温度設定処理とを行う
   撮像方法。

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