JP4826028B2

JP4826028B2 - 電子カメラ

Info

Publication number: JP4826028B2
Application number: JP2001155514A
Authority: JP
Inventors: 秀雄宝珠山
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2001-05-24
Filing date: 2001-05-24
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2021-05-24
Also published as: US20030001958A1; JP2002354498A; US7184079B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被写体を撮像して電子的な画像データを記録する電子カメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
撮影レンズを通過した被写体像をＣＣＤなどで撮像し、画像データを出力する撮像装置と、撮像装置から出力される画像データに対する増幅利得を調整してホワイトバランス調整やγ補正などの画像処理を施す画像処理回路とを備える電子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して画像処理が行われる。
【０００３】
電子カメラでホワイトバランス調整を行う技術として、たとえば、以下の３つの方法が知られている。第１の方法は、特開昭５６−３６２９２号公報に記載されているように、撮像された主要被写体および背景などの色彩情報の平均値を白またはグレーなどの無彩色にするようにホワイトバランス調整係数を算出し、算出した調整係数を用いて画像データに対するホワイトバランス調整を行うものである。第２の方法は、特開平５−２９２５３３号公報に記載されているように、撮影する画面を複数の小領域に分割し、小領域の色彩情報の平均値が所定の範囲に属する小領域を抽出する。そして、抽出した小領域の色彩情報の平均値を無彩色にするようにホワイトバランス調整係数を算出し、算出した調整係数を用いて画像データに対するホワイトバランス調整を行うものである。第３の方法は、特開２０００−２２４６０８号公報に記載されているように、撮影する画面から特定の色の小領域を抽出し、抽出した小領域の色を所定の色にするようにホワイトバランス調整係数を算出し、算出した調整係数を用いて画像データに対するホワイトバランス調整を行うものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したホワイトバランス調整の方法には一長一短がある。そこで、特開平６−９８３３５号公報には、３種類のホワイトバランス調整信号算出方法の中からいずれか１つの方法を選択する技術が開示されている。しかしながら、１つの方法を選択する選択判断の境界領域でホワイトバランス調整値が大きく変化することがあり、その場合にホワイトバランス調整後の画像が不自然な印象を与えるおそれがある。さらに、選択判断を誤ると不自然な色彩の画像になって、ホワイトバランス調整不良が生じやすい。
【０００５】
本発明の目的は、撮影されるシーンを解析して複数のホワイトバランス調整ゲインに対して重み付けを行い、ホワイトバランス調整不良を防止するようにした電子カメラを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による電子カメラは、撮影レンズを通過する被写体像を撮像して撮像信号を出力する撮像装置と、撮像信号を用いて被写体の色度を検出する色度検出手段と、色度検出手段により検出される色度を用いて第１の色温度情報を算出する第１の色温度情報算出手段と、色度検出手段により検出される色度を用いて第１の色温度情報と異なる第２の色温度情報を算出する第２の色温度情報算出手段と、撮影されるシーンを解析して第１の色温度情報と第２の色温度情報とにそれぞれ重み付け値を与える重み付け手段と、重み付け値がそれぞれ与えられた第１の色温度情報および第２の色温度情報に基づいて、調整用色温度情報を算出する調整用色温度情報算出手段と、調整用色温度情報に基づいて撮像信号に対するホワイトバランス調整ゲインを算出するホワイトバランス調整ゲイン算出手段と、撮像信号に対してホワイトバランス調整ゲインをかけてホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
【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は、本発明の一実施の形態による一眼レフ電子スチルカメラを説明する図である。図１において、電子スチルカメラは、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および絞り９２を内蔵してカメラ本体７０に着脱される交換レンズ９０とを備える。交換レンズ９０を通過してカメラ本体７０に入射した被写体光は、レリーズ前に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に結像した被写体光はさらに、ペンタプリズム８２で接眼レンズ８３に導かれる一方、プリズム８４と結像レンズ８５とを通過してホワイトバランスセンサ８６にも導かれ、ホワイトバランスセンサ８６に被写体像を結像する。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を介して撮影用の撮像装置７３上に結像する。なお、ホワイトバランスセンサ８６は、撮影レンズ９１に対して撮像装置７３と共役な位置に配設されている。
【０００９】
図２は、電子スチルカメラの概要を表すブロック図である。ＣＰＵ２１には、レリーズボタンに連動する半押しスイッチ２２および全押しスイッチ２３から、それぞれ半押し信号および全押し信号が入力される。焦点検出装置３６(図１)は、ＣＰＵ２１からの指令により撮影レンズ９１の焦点調節状態を検出する。ＣＰＵ２１は、焦点調節状態に応じて不図示のレンズ駆動装置を駆動して交換レンズ９０に入射する被写体光が撮像装置７３のＣＣＤ２６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、ＣＰＵ２１は、タイミングジェネレータ２４およびドライバ２５を駆動して撮像装置７３のＣＣＤ２６を駆動制御する。アナログ処理回路２７とＡ／Ｄ変換回路２８の動作タイミングは、ＴＧ(タイミングジェネレータ)２４により制御される。レンズ情報入力回路３７は、焦点距離および絞り値などの交換レンズ９０の設定情報をＣＰＵ２１へ送る。
【００１０】
半押しスイッチ２２のオン操作に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からの被写体光がＣＣＤ２６の受光面上に結像される。ＣＣＤ２６は被写体像の明るさに応じた信号電荷を蓄積する。ＣＣＤ２６に蓄積された信号電荷はドライバ２５によって掃き出され、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。入力されたアナログ画像信号は、アナログ信号処理回路２７で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画像信号は、たとえば、ＡＳＩＣとして構成される画像処理ＣＰＵ２９に導かれ、後述する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。
【００１１】
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、フォーマット処理後の画像データが不図示のバッファメモリへ出力されて格納される。バッファメモリに格納された画像データは、不図示の圧縮回路によりＪＰＥＧ方式などで所定の比率にデータ圧縮を受け、不図示の記録媒体に記録される。
【００１２】
ホワイトバランス調整は、画像処理ＣＰＵ２９で行われる。Ａ／Ｄ変換回路２８から出力されるＲ，Ｇ，Ｂ各色の画像信号は、欠陥補正回路２９Ａで欠陥補正が行われた後、デジタルクランプ回路２９Ｂによってクランプ処理が行われる。クランプ処理後の画像信号は、ゲイン回路２９Ｃによって所定のゲインが与えられ、ホワイトバランス回路２９Ｄに入力される。ホワイトバランス回路２９Ｄは、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の画像信号のうち、Ｒ色とＢ色の画像信号に対してホワイトバランス調整信号から算出されたＲゲインとＢゲインとをそれぞれかけ合わせる。これらホワイトバランス調整用のＲゲイン、Ｂゲインは、ホワイトバランス調整信号算出回路３５で決定され、ＣＰＵ２１に転送されてＣＰＵ２１内のレジスタに格納されている。
【００１３】
ホワイトバランス調整信号算出回路３５は、被写体の色を検出するホワイトバランスセンサ３５Ａ（図１の８６）と、ホワイトバランスセンサ３５Ａから出力されるアナログ色信号をデジタル色信号に変換するＡ／Ｄ変換回路３５Ｂと、変換されたデジタル色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。ＣＰＵ３５Ｃは、ホワイトバランスセンサ８６で検出された色信号に基づいてホワイトバランス調整用のＲゲインとＢゲインとを生成してＣＰＵ２１へ転送する。ＣＰＵ３５Ｃには、ＣＰＵ２１を介して交換レンズ９０の設定情報が入力される。
【００１４】
本実施の形態では、ＣＰＵ３５Ｃがそれぞれ異なる３つの生成方式により３組のホワイトバランス調整基本信号を生成し、３組のホワイトバランス調整基本信号のそれぞれに対して撮影シーンに応じた重み付けを与えてホワイトバランス調整信号を算出する。そして、画像処理ＣＰＵ２９がＣＰＵ３５Ｃによって重み付けが与えられた３組のホワイトバランス調整信号を用いてホワイトバランス調整を行う。
【００１５】
ホワイトバランスセンサ８６は、たとえば、図３に示すように横２４列×縦２０行に分割された４８０個の画素を有する１枚の２次元撮像素子である。撮像素子８６の表面には、４８０画素に対応してＲ色、Ｇ色、およびＢ色のいずれかのフィルタが配設されたカラーフィルタ８６１が設けられている。被写体光がカラーフィルタ８６１を通してホワイトバランスセンサ８６で撮像されることにより、被写体光はＲ色信号、Ｇ色信号およびＢ色信号に分解されて撮像される。ホワイトバランスセンサ８６から出力される色信号は、Ｒ、Ｇ、Ｂ色の色信号をそれぞれ出力する３つの近接画素を１画素分として、たとえば、横８列×縦２０行の１６０画素分の色信号として出力される。すなわち、ホワイトバランスセンサ８６はその撮像面を１６０の領域に分割して色信号を出力する。ホワイトバランスセンサ８６の撮像面は、被写界全体の光像を受光するように構成されている。また、ホワイトバランスセンサ８６から出力される色信号は、被写体輝度の算出にも使用される。
【００１６】
ホワイトバランスセンサ８６から出力される色信号を用いて、それぞれ異なる３つの方式によりホワイトバランス調整基本信号ＣＴ１〜ＣＴ３が算出される。本実施の形態では、次の３の方式によりホワイトバランス調整基本信号の算出を行う。
【００１７】
１．全面平均型ホワイトバランス調整信号算出方式
ホワイトバランスセンサ８６の１６０の領域からそれぞれ出力される１６０組の色信号の平均値を無彩色にするように、すなわち、ホワイトバランスセンサ８６で撮像される画面全域の色信号の平均値を無彩色にするようにホワイトバランス調整基本信号を算出する。ＣＰＵ３５Ｃは、ホワイトバランスセンサ８６の１６０の各領域のＲ、ＧおよびＢ色の色信号について、それぞれＲ色信号とＧ色信号の比Ｒ／Ｇ、Ｂ色信号とＧ色信号の比Ｂ／Ｇの平均を次式(１)、(２)を用いて算出する。
【数１】

ＣＰＵ３５Ｃは、上式(１)および(２)の結果をともに１にするようにホワイトバランス調整基本信号を算出する。この結果、１６０の領域全部を平均した色を、より白に近づけるようにホワイトバランス調整基本信号ＣＴ１が算出される。
【００１８】
２．多分割白検出型ホワイトバランス調整信号算出方式
ホワイトバランスセンサ８６が有する１６０の領域(図３の領域ＲＥ１であり、各領域は１行×３列の画素を有する)を、たとえば、ホワイトバランスセンサ８６の横方向および縦方向にそれぞれ４分割および５分割して合計２０個の小領域(図３の領域ＲＥ２であり、各小領域は４行×６列の画素を有する)に分割する。この場合の小領域ＲＥ２の１つは、横方向にＲＥ２を２つ、縦方向にＲＥ２を４つの計８つの領域ＲＥ１で構成される。このような２０個の小領域ＲＥ２ごとに、小領域内の８つの領域ＲＥ１からそれぞれ出力される８組の色信号の平均値を算出し、色信号の平均値が所定の範囲に属する白とおぼしき小領域ＲＥ２を抽出する。抽出した白とおぼしき小領域ＲＥ２の色信号の平均値を、より白に近づけるようにホワイトバランス調整基本信号を算出する。以下、詳細に説明する。
【００１９】
ＣＰＵ３５Ｃは、ホワイトバランスセンサ８６のＲ、ＧおよびＢ色の色信号について、２０個の小領域ＲＥ２ごとに、Ｒ色信号とＧ色信号の比Ｒ／Ｇ、Ｂ色信号とＧ色信号の比Ｂ／Ｇの平均を次式(３)、(４)を用いて算出する。
【数２】

ＣＰＵ３５Ｃは、上式(３)、(４)により算出された８組のＲ／Ｇ、およびＢ／Ｇを用いて、白らしい色を有する小領域ＲＥ２Ｗを、たとえば、次式(５)、(６)により検出する。
【数３】
０．９＜Ｆj(Ｒ／Ｇ)＜１．１ (５)
０．９＜Ｆj(Ｂ／Ｇ)＜１．１ (６)
ＣＰＵ３５Ｃは、両式を満足する小領域ＲＥ２Ｗが検出されると、当該小領域ＲＥ２Ｗに含まれる全ての色信号を用いてＲ色信号とＧ色信号の比Ｒ／Ｇ、Ｂ色信号とＧ色信号の比Ｂ／Ｇの平均を次式(７)、(８)を用いて算出する。ｍは、検出された小領域ＲＥ２Ｗの個数である。
【数４】

ＣＰＵ３５Ｃは、上式(７)および(８)の結果をともに１にするようにホワイトバランス調整基本信号を算出する。この結果、白とおぼしき色を有する小領域ＲＥ２Ｗを平均した色を、より白に近づけるようにホワイトバランス調整基本信号ＣＴ２が算出される。
【００２０】
３．多分割肌色検出型ホワイトバランス調整信号算出方式
たとえば、上述した２０個の小領域ＲＥ２ごとに、小領域ＲＥ２内の８つの領域ＲＥ１からそれぞれ出力される８組の色信号の平均値を算出し、色信号の平均値が所定の範囲に属する肌色とおぼしき小領域ＲＥ２Ｓを抽出する。このように抽出した肌色とおぼしき小領域ＲＥ２Ｓの色信号の平均値を、より肌色に近づけるようにホワイトバランス調整基本信号を算出する。
【００２１】
ＣＰＵ３５Ｃは、ホワイトバランスセンサ８６のＲ、ＧおよびＢ色の色信号について、２０個の小領域ＲＥ２ごとに、Ｒ色信号とＧ色信号の比Ｒ／Ｇ、Ｂ色信号とＧ色信号の比Ｂ／Ｇの平均を上式(３)、(４)を用いて算出する。ＣＰＵ３５Ｃは、上式(３)、(４)により算出された８組のＲ／Ｇ、およびＢ／Ｇを用いて、肌色らしい色を有する小領域ＲＥ２Ｓを、たとえば、次式(９)、(１０)により検出する。
【数５】
０．９＜Ｆj(Ｒ／Ｇ)＜１．１ (９)
０．７＜Ｆj(Ｂ／Ｇ)＜０．９ (１０)
ＣＰＵ３５Ｃは、両式を満足する小領域ＲＥ２Ｓが検出されると、当該小領域ＲＥ２Ｓに含まれる全ての色信号を用いてＲ色信号とＧ色信号の比Ｒ／Ｇ、Ｂ色信号とＧ色信号の比Ｂ／Ｇの平均を上式(７)、(８)を用いて算出する。ＣＰＵ３５Ｃは、上式(７)および(８)の結果を、たとえば、それぞれ１および０．８にするようにホワイトバランス調整基本信号を算出する。この結果、肌色とおぼしき色を有する小領域ＲＥ２Ｓを平均した色を、より肌色に近づけるようにホワイトバランス調整基本信号ＣＴ３が算出される。
【００２２】
以上説明したように算出される３組のホワイトバランス調整基本信号ＣＴ１〜ＣＴ３のそれぞれに対し、以下に説明するように３つの重み付けポイントＳｐ１〜Ｓｐ３が与えられ、これら重み付けポイントＳｐ１〜Ｓｐ３を正規化して３つの重み付け値ａ１〜ａ３が算出される。算出された３つの重み付け値ａ１〜ａ３は、上記３組のホワイトバランス調整基本信号ＣＴ１〜ＣＴ３にそれぞれ乗算され、乗算後の３組のホワイトバランス調整信号が加算されることにより、ホワイトバランス調整時のホワイトバランス調整信号ＣＴが算出される。図４は、本実施の形態によるホワイトバランス調整信号ＣＴを生成する処理の流れを説明するフローチャートである。図４の処理は、重み付け算出部１００と、ホワイトバランス調整信号算出部２００とに大別され、電子スチルカメラのレリーズ前に繰り返し行われる。重み付け算出部１００は、撮影されるシーンの解析を行い、上記３組のホワイトバランス調整基本信号ＣＴ１〜ＣＴ３に対する３つの重み付け値ａ１〜ａ３を算出する。ホワイトバランス調整信号算出部２００は、上述したように３組のホワイトバランス調整基本信号ＣＴ１〜ＣＴ３をそれぞれ算出する。
【００２３】
重み付け算出部１００は、ステップＳ１０１の撮影範囲解析処理と、ステップＳ１０２の赤色面積解析処理と、ステップＳ１０３の輝度解析処理とでそれぞれ異なる３つのシーン解析を行い、それぞれの解析処理による重み付けポイントＳｐ１〜Ｓｐ３を算出する。ステップＳ１０４の重み付け算出処理は、各解析処理により算出された重み付けポイントＳｐ１〜Ｓｐ３を正規化して重み付け値ａ１〜ａ３を算出する。
【００２４】
−第一のシーン解析−
図４のステップＳ１０１において、ＣＰＵ３５Ｃは、撮影レンズ９１の焦点距離と、撮影距離とに応じて第１の重み付けポイントを算出する。被写体からカメラまでの撮影距離は、合焦位置に駆動された撮影レンズ９１のフォーカスレンズの位置情報を用いて所定の演算を行うことにより得られる。撮影レンズ９１に設定されている焦点距離、およびフォーカスレンズの位置情報は、ＣＰＵ２１を介してＣＰＵ３５Ｃに入力される。撮影レンズ９１の焦点距離と撮影距離とがわかると、画像が写り込む範囲、すなわち、撮影範囲を推定することができる。ＣＰＵ３５Ｃは、推定される撮影範囲に応じて３組のホワイトバランス調整基本信号に対する重み付けポイントを算出する。
【００２５】
図５は、ステップＳ１０１で算出される第１の重み付けポイントをテーブル化したものである。上述した３つのホワイトバランス調整信号算出方式に対応して、焦点距離および撮影距離ごとに重み付けポイントが与えられる。ステップＳ１０１の撮影範囲解析により算出される第１の重み付けポイントは、次のような特徴を有する。全面平均型ホワイトバランス調整信号算出方式は、撮影画面内に平均的に各色が含まれていることを想定した算出方式である。一般に、撮影範囲が広いと撮影画面に各色が含まれる可能性が高くなり、撮影範囲が狭いと撮影画面に各色が含まれる可能性が低くなる。そこで、撮影範囲が広い(焦点距離が短く、撮影距離が長い)場合に第１の重み付けポイントを０とし、撮影範囲が狭い(焦点距離が長く、撮影距離が短い)場合に第１の重み付けポイントを負の値にする。重み付けポイントは、正の値が大きいほど重みが大きくなり、負の値が大きいほど重みが小さくなる。
【００２６】
多分割白検出型ホワイトバランス調整信号算出方式は、撮影画面内のどこかに白色(無彩色)が含まれていることを想定した算出方式である。一般に、撮影画面内に無彩色が含まれる確率は撮影範囲に大きく依存しない。そこで、焦点距離および撮影距離に関係なく第１の重み付けポイントを０にする。
【００２７】
多分割肌色検出型ホワイトバランス調整信号算出方式は、撮影画面内のどこかに肌色が含まれていることを想定した算出方式である。一般に、人物の肌色は、その面積がある所定の範囲に分布する。たとえば、ポートレート撮影時に焦点距離８５ｍｍのレンズを用いる場合には、撮影距離は１〜２ｍであることが多い。この場合に撮影画面の全域が主要被写体である人物の肌色で覆われることはないし、人物の顔がわからなくなるほど肌色面積が小さくなることもない。そこで、焦点距離および撮影距離が所定の関係となる場合のみ、第１の重み付けポイントを正の値にし、その他の場合は全て負の値にする。
【００２８】
−第二のシーン解析−
図４のステップＳ１０２において、ＣＰＵ３５Ｃは、ホワイトバランスセンサ８６から出力される赤色信号の数に応じて第２の重み付けポイントを算出する。ホワイトバランスセンサ８６の１６０の各領域ＲＥ１のＲ、ＧおよびＢ色の色信号について、それぞれＲ色信号とＧ色信号の比Ｒ／Ｇ、Ｂ色信号とＧ色信号の比Ｂ／Ｇを算出し、１６０組のデータを図６に示す色度座標面上にプロットする。図６において、横軸がＲ／Ｇ、縦軸がＢ／Ｇである。１６０組のデータを色度座標面上にプロットし、図６の座標の第１象限に含まれるデータを赤色色相のデータとみなしてデータ数をカウントする。ＣＰＵ３５Ｃは、色信号から被写体輝度を算出し、赤色データ数と被写体輝度とに応じて、３組のホワイトバランス調整基本信号に対する重み付けポイントを算出する。なお、ＣＰＵ３５Ｃには、あらかじめ色信号の大きさと被写体輝度値ＢＶとの関係がテーブルとして記憶されており、被写体輝度値ＢＶは、色信号の大きさを引数としてテーブルより読み出される。
【００２９】
図７は、ステップＳ１０２で算出される第２の重み付けポイントをテーブル化したものである。上述した３つのホワイトバランス調整信号算出方式に対応して、赤色データの数および被写体輝度値ＢＶごとに重み付けポイントが与えられる。ステップＳ１０２の赤色面積解析により算出される第２の重み付けポイントは、次のような特徴を有する。赤色がデータが多数存在する場合、光源によるものか、あるいは、赤い被写体が大きく映っているものかの区別が困難である。しかしながら、被写体輝度を同時に検出することによって、区別が可能となる場合がある。たとえば、被写体輝度値ＢＶが７以上のとき、赤い色相の光源はほとんど存在しないと考えられる。そこで、高輝度で赤色データが多い場合は、被写体の色が赤色に偏っていることが想定される。全面平均型ホワイトバランス調整信号算出方式は、撮影画面内に平均的に各色が含まれていることを想定した算出方式であるので、被写体色が赤色に偏っている場合に適さない。このため、赤色データ数が多い場合に全面平均型ホワイトバランス調整信号算出方式に対する第２の重み付けポイントを負の大きな値にする。
【００３０】
多分割白検出型ホワイトバランス調整信号算出方式、および多分割肌色検出型ホワイトバランス調整信号算出方式は、たとえば、背景に赤色が多く存在する場合でも、それぞれ白色および肌色を検出して調整信号を算出することができる。したがって、全面平均型ホワイトバランス調整信号算出方式のように、被写体色が赤色に偏ることを問題にしないので、多分割白検出型ホワイトバランス調整信号算出方式、および多分割肌色検出型ホワイトバランス調整信号算出方式に対する第２の重み付けポイントは、０もしくは正および負の小さな値にする。
【００３１】
−第三のシーン解析−
図４のステップＳ１０３において、ＣＰＵ３５Ｃは、被写体輝度値ＢＶに応じて第３の重み付けポイントを算出する。図８は、ステップＳ１０３で算出される第３の重み付けポイントをテーブル化したものである。上述した３つのホワイトバランス調整信号算出方式に対応して、被写体輝度値ＢＶごとに重み付けポイントが与えられる。ステップＳ１０３の輝度値解析により算出される第３の重み付けポイントは、次のような特徴を有する。全面平均型ホワイトバランス調整信号算出方式は、蛍光灯、水銀灯などの高輝度の人工光下において、適切なホワイトバランス調整信号が算出される確率が低い(正答率が低い)ことが経験的に知られている。そこで、全面平均型ホワイトバランス調整信号算出方式に対する第３の重み付けポイントは、高輝度時に比べて低輝度時に正の値を大きくする。
【００３２】
多分割肌色検出型ホワイトバランス調整信号算出方式は、低輝度の人工光下において正答率が低いことが経験的に知られている。そこで、多分割肌色検出型ホワイトバランス調整信号算出方式に対する第３の重み付けポイントは、高輝度時に比べて低輝度時の値を小さくする。
【００３３】
図４のステップＳ１０４において、ＣＰＵ３５Ｃは、上述したステップＳ１０１〜ステップＳ１０３で算出された第１〜第３の重み付けポイントを正規化して次式(１１)〜(１３)により重み付け値ａ１〜ａ３を算出する。
【数６】

ただし、Ｓｐ１はステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０３でそれぞれ算出された全面平均型ホワイトバランス調整信号算出方式に対する重み付けポイント、Ｓｐ２はステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０３でそれぞれ算出された多分割白検出型ホワイトバランス調整信号算出方式に対する重み付けポイント、Ｓｐ３はステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０３でそれぞれ算出された多分割肌色検出型ホワイトバランス調整信号算出方式に対する重み付けポイントである。また、ａ１、ａ２、ａ３はそれぞれ正規化後の全面平均型ホワイトバランス調整信号算出方式、多分割白検出型ホワイトバランス調整信号算出方式、および多分割肌色検出型ホワイトバランス調整信号算出方式に対する重み付け値である。また、上式(１１)〜(１３)の各項において、負の値が算出される項は０とおく。
【００３４】
図４のステップＳ２０１において、ＣＰＵ３５Ｃは、上述した全面平均型ホワイトバランス調整信号算出方式によりホワイトバランス調整基本信号ＣＴ１を算出してステップＳ２０２へ進む。ステップＳ２０２において、ＣＰＵ３５Ｃは、上述した多分割白検出型ホワイトバランス調整信号算出方式によりホワイトバランス調整基本信号ＣＴ２を算出してステップＳ２０３へ進む。ステップＳ２０３において、ＣＰＵ３５Ｃは、上述した多分割肌色検出型ホワイトバランス調整信号算出方式によりホワイトバランス調整基本信号ＣＴ３を算出してステップＳ３００へ進む。
【００３５】
ステップＳ３００において、ＣＰＵ３５Ｃは、ホワイトバランス調整基本信号ＣＴ１〜ＣＴ３を用いて次式(１４)によりホワイトバランス調整に用いるホワイトバランス調整信号ＣＴを算出する。
【数７】
ＣＴ＝ａ１・ＣＴ１＋ａ２・ＣＴ２＋ａ３・ＣＴ３ (１４)
ただし、ＣＴ１はステップＳ２０１により算出された全面平均型ホワイトバランス調整信号算出方式による調整信号、ＣＴ２はステップＳ２０２により算出された多分割白検出型ホワイトバランス調整信号算出方式による調整信号、ＣＴ３はステップＳ２０３により算出された多分割肌色検出型ホワイトバランス調整信号算出方式による調整信号である。ここで、ホワイトバランス調整信号およびホワイトバランス調整基本信号は、ＣＴ、およびＣＴ１、ＣＴ２、ＣＴ３のみの１つの値から構成される。これらは、たとえば、色温度値やミレッド値などの値に相当するものである。
【００３６】
ステップＳ３０１において、ＣＰＵ３５Ｃは、上式(１４)で算出されたホワイトバランス調整信号ＣＴの値をＲゲイン値とＢゲイン値とに変換する。ホワイトバランス調整信号ＣＴとＲゲインおよびＢゲインの関係は、あらかじめテーブルとしてＣＰＵ３５Ｃのメモリに記憶されており、ＲゲインおよびＢゲインは、算出されたＣＴ値を引数としてテーブルより読み出される。ＣＰＵ３５Ｃは、ＲゲインおよびＢゲインをＣＰＵ２１に送出して図４の処理を終了する。
【００３７】
ＣＰＵ２１に送出されたＲゲインおよびＢゲインは、上述したホワイトバランス回路２９Ｄに送られ、以降にＣＣＤ２６で撮像される画像データに対して、ホワイトバランス回路２９Ｄで行われるホワイトバランス調整時に使用される。ホワイトバランス調整は、ホワイトバランスセンサ８６による１６０画素分の色信号の検出領域に関係なく、ＣＣＤ２６で撮像される全域のＲ信号およびＢ信号に対してＲゲインおよびＢゲインがそれぞれかけ合わされることによって行われる。
【００３８】
この実施の形態の特徴についてまとめる。
（１）ホワイトバランスセンサ８６の１６０画素分の色信号出力を用いて、全面平均型ホワイトバランス調整信号算出方式によりホワイトバランス調整基本信号ＣＴ１を算出するようにした。したがって、１６０の領域全部を平均した色を、より白に近づけるようなホワイトバランス調整基本信号ＣＴ１が算出される。
（２）ホワイトバランスセンサ８６の１６０画素分の受光領域を合計２０個の小領域ＲＥ２に分割し、２０個の小領域ＲＥ２ごとに、小領域ＲＥ２内の８つの領域ＲＥ１からそれぞれ出力される８組の色信号の平均値を算出する。算出した色信号の平均値が所定の範囲に属する白とおぼしき小領域ＲＥ２Ｗを抽出し、抽出した小領域ＲＥ２Ｗの色信号の平均値を、より白に近づけるようなホワイトバランス調整基本信号ＣＴ２を算出した。したがって、撮影画面の一部の領域に白色が存在する場合に、これを検出してより白に近づけるようなホワイトバランス調整基本信号ＣＴ２が算出される。
（３）ホワイトバランスセンサ８６の１６０画素分の受光領域を合計２０個の小領域ＲＥ２に分割し、２０個の小領域ＲＥ２ごとに、小領域ＲＥ２内の８つの領域ＲＥ１からそれぞれ出力される８組の色信号の平均値を算出する。算出した色信号の平均値が所定の範囲に属する肌色とおぼしき小領域ＲＥ２Ｓを抽出し、抽出した小領域ＲＥ２Ｓの色信号の平均値を、より肌色に近づけるようなホワイトバランス調整基本信号ＣＴ３を算出した。したがって、撮影画面の一部の領域に肌色が存在する場合に、これを検出してより肌色に近づけるようなホワイトバランス調整基本信号ＣＴ３が算出される。
（４）撮影レンズ９１の焦点距離および撮影距離から撮影範囲を推定し、撮影範囲に応じて上記(１)〜(３)の算出方式により算出される各ホワイトバランス調整基本信号ＣＴ１〜ＣＴ３にそれぞれ第１の重み付けポイントを与えるようにした。たとえば、ポートレート撮影に適した撮影範囲の場合に上記(３)の肌色検出方式に対する重み付けポイントを高くすることにより、適切なホワイトバランス調整信号が算出される確率が高い(正答率が高い)調整方式に高い重み付け比率を与えることができる。反対に、撮影範囲が広すぎてポートレート撮影に適さない場合に上記(３)の肌色検出方式に対する重み付けポイントを低くしておくと、次のように誤ったホワイトバランス調整を防止できる。すなわち、低色温度の光源によって照明される大きな無彩色の被写体が存在する場合に、肌色検出方式により肌色が誤って検出されても、この調整方式による調整信号が抑えられるので、無彩色の被写体を肌色にするような誤ったホワイトバランス調整が防止される。
（５）ホワイトバランスセンサ８６の１６０画素分の色度データ(Ｒ／ＧおよびＢ／Ｇ)を色度座標面上にプロットし、第１象限に含まれる赤色データ数と被写体輝度値ＢＶとに応じて、上記(１)〜(３)の算出方式により算出される各ホワイトバランス調整基本信号ＣＴ１〜ＣＴ３にそれぞれ第２の重み付けポイントを与えるようにした。たとえば、被写体色が赤色に偏っている場合に上記(１)の全面平均型算出方式に対する重み付けポイントを低くすることにより、正答率が低い調整方式の重み付け比率を下げることができる。この結果、高品位のカラー画像が得られる。
（６）被写体輝度値ＢＶに応じて、上記(１)〜(３)の算出方式により算出される各ホワイトバランス調整基本信号ＣＴ１〜ＣＴ３にそれぞれ第３の重み付けポイントを与えるようにした。たとえば、蛍光灯、水銀灯などの高輝度の人工光下において、上記(１)の全面平均型の算出方式に対する重み付けポイントを低輝度時に比べて低くすることにより、正答率が低い調整方式の重み付け比率を下げることができる。この結果、高品位のカラー画像が得られる。
（７）上記(４)〜(６)でそれぞれ算出される第１の重み付けポイント〜第３の重み付けポイントを正規化して上記(１)〜(３)の各算出方式による調整基本信号ＣＴ１、ＣＴ２、ＣＴ３に対する重み付け値ａ１、ａ２、ａ３を算出するようにした。したがって、ホワイトバランス調整基本信号の算出方式の数、および重み付けポイントを与えるシーン解析の数によらず、複数の算出方式の中から正答率が高い算出方式による調整基本信号の比率を撮影シーンに応じて高めて支配的にすることができる。逆に、正答率が低い算出方式による調整基本信号の比率を撮影シーンに応じて下げて、ホワイトバランス調整に寄与しないようにすることができる。
（８）重み付けポイントは、重み付けを低くする方に負の大きな値を与えるようにしたから、正答率が低い算出方式による調整基本信号がホワイトバランス調整に与える影響をより低く抑えることができる。
（９）重み付けポイントをテーブルで備えるようにしたから、ＣＰＵ３５Ｃの演算量を少なくして処理時間を短縮することができる。
（１０）ホワイトバランス調整信号ＣＴとＲゲインおよびＢゲインの関係を、あらかじめテーブルとしてＣＰＵ３５Ｃのメモリに記憶するようにしたので、演算処理に要する時間を短くすることができる。
（１１）ホワイトバランスセンサ８６をファインダー装置８０内に配設するようにしたので、全押しスイッチ２３の操作によりミラー７１がミラーアップされる前にホワイトバランス調整用のＲゲインおよびＢゲインをＣＰＵ２１に送出することが可能になる。したがって、全押しスイッチ２３の操作により行われる撮影シーケンスにおいてホワイトバランス調整用ゲインを算出する必要がないから、撮影シーケンスでホワイトバランス調整用ゲインを算出する場合に比べて撮影処理時間を短縮することができる。
【００３９】
以上の説明では、一眼レフ電子スチルカメラについて説明したが、一眼レフでない電子スチルカメラ、動画像も取り込めるデジタルビデオカメラにも本発明を適用することができる。この場合、ビームスプリッタやハーフミラーなどを用いてＣＣＤ２６およびホワイトバランスセンサ８６に被写体像を別々に結像させる。
【００４０】
また、上述した説明では、ＣＣＤ２６およびホワイトバランスセンサ８６を別々に設けたが、ＣＣＤ２６がホワイトバランスセンサ８６を兼用するようにしてもよい。この場合には、ＣＣＤ２６で撮像されたデータを用いて上述したようにホワイトバランス調整用ゲインを決定する。そして、レリーズ操作が行われたときに撮像された被写体画像データに対して、上記のホワイトバランス調整用ゲインによりホワイトバランス調整を行う。
【００４１】
上述したホワイトバランスセンサ８６は、横４８列×縦１０行に分割された４８０個の画素を有する２次元撮像素子とし、ＲＧＢカラーフィルタ８６１を設けて１６０画素分の色信号を出力するようにしたが、画素構成はこのとおりでなくてもよい。
【００４２】
ホワイトバランス調整信号算出方式を３つ行うようにしたが、２つ以上であれば本発明を適用できる。この場合、カメラ内部のホワイトバランスセンサを用いてホワイトバランス調整信号を算出するものと、カメラの外部に設けられたホワイトバランスセンサによりホワイトバランス調整信号を算出するものとを組み合わせてもよい。
【００４３】
ホワイトバランス調整基本信号算出方式として、
１．全面平均型のホワイトバランス調整信号算出方式
２．多分割白検出型のホワイトバランス調整信号算出方式
３．多分割肌色検出型のホワイトバランス調整信号算出方式
を例にあげて説明したが、他の方式を用いてもよい。たとえば、多分割特定色検出型のホワイトバランス調整信号算出方式として、緑色、あるいは空色を検出するものであってもよい。空色を検出する場合は、撮影範囲が広いほど空色を検出する可能性が高いと考えられる。そこで、多分割空色検出型ホワイトバランス調整信号算出方式を用いる場合は、撮影範囲解析によって重み付けポイントを算出するとき、撮影範囲が広いほど重み付けポイントを大きくするとよい。
【００４４】
多分割特定色検出型のホワイトバランス調整信号算出方式において、ホワイトバランスセンサ８６の受光領域を２０の領域に分割するようにしたが、分割数は２０でなくてもよい。
【００４５】
撮影されるシーン解析として、
１．撮影範囲解析
２．赤色面積解析
３．輝度値解析
の３つを例にあげて説明したが、シーン解析を必ずしも３つ行わなくてもよく、上記３例のうちいずれか１つ、もしくは上記３例のうちいずれか２つであってもよい。また、たとえば、緑色面積解析など、他のシーン解析を行うようにしてもよい。
【００４６】
輝度値解析に用いられる被写体輝度値は、撮影画面の平均の輝度値でも、中央部に重きをおいた輝度値でも、あるいは撮影画面の中の任意の領域の輝度値でもよい。
【００４７】
上述した図５、図７および図８に示した重み付けポイントは、一実施例であって、各重み付けポイントは、ポートレート撮影や風景撮影など、撮影モードによりそれぞれ異なる重み付けポイントを与えるようにしてもよい。
【００４９】
【発明の効果】
本発明による電子カメラでは、適切にホワイトバランス調整できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一眼レフ電子スチルカメラの一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】電子スチルカメラの概要を表すブロック図である。
【図３】ホワイトバランスセンサを説明する図である。
【図４】ホワイトバランス調整信号を生成する処理の流れを説明するフローチャートである。
【図５】第１の重み付けポイントのテーブルを表す図である。
【図６】色度座標図である。
【図７】第２の重み付けポイントのテーブルを表す図である。
【図８】第３の重み付けポイントのテーブルを表す図である。
【符号の説明】
２１,３５Ｃ…ＣＰＵ、２２…半押しスイッチ、
２３…全押しスイッチ、２６…ＣＣＤ、
２８,３５Ｂ…Ａ／Ｄ変換回路、２９…画像処理ＣＰＵ、
２９Ｄ…ホワイトバランス回路、３５…ホワイトバランス検出回路、
７３…撮像装置、８６…ホワイトバランスセンサ、
９０…交換レンズ、８６１…カラーフィルタ

Claims

撮影レンズを通過する被写体像を撮像して撮像信号を出力する撮像装置と、
前記撮像信号を用いて前記被写体の色度を検出する色度検出手段と、
前記色度検出手段により検出される色度を用いて第１の色温度情報を算出する第１の色温度情報算出手段と、
前記色度検出手段により検出される色度を用いて前記第１の色温度情報と異なる第２の色温度情報を算出する第２の色温度情報算出手段と、
撮影されるシーンを解析して前記第１の色温度情報と前記第２の色温度情報とにそれぞれ重み付け値を与える重み付け手段と、
前記重み付け値がそれぞれ与えられた前記第１の色温度情報および前記第２の色温度情報に基づいて、調整用色温度情報を算出する調整用色温度情報算出手段と、
前記調整用色温度情報に基づいて前記撮像信号に対するホワイトバランス調整ゲインを算出するホワイトバランス調整ゲイン算出手段と、
前記撮像信号に対して前記ホワイトバランス調整ゲインをかけてホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整手段とを備えることを特徴とする電子カメラ。
請求項１に記載の電子カメラにおいて、
前記第１の色温度情報算出手段は、前記被写体像の全体の色度を用いて前記第１の色温度情報を算出し、
前記第２の色温度情報算出手段は、前記被写体像の一部の色度を用いて前記第２の色温度情報を算出し、
前記重み付け手段は、撮影されるシーンを解析して前記第１の色温度情報と前記第２の色温度情報とにそれぞれ第１の重み付け値を与える第１の重み付け手段、および前記第１の重み付け手段と異なる解析により前記シーンを解析して前記第１の色温度情報と前記第２の色温度情報とにそれぞれ前記第１の重み付け値と異なる第２の重み付け値を与える第２の重み付け手段を含むことを特徴とする電子カメラ。
請求項２に記載の電子カメラにおいて、
前記第１の重み付け手段は、撮影範囲が所定範囲より広い場合に前記第１の色温度情報に対する重み付け値を０にする一方、前記撮影範囲が前記所定の範囲より狭い場合は前記第１の色温度情報に対する重み付け値を負の値にすることを特徴とする電子カメラ。
請求項２または３に記載の電子カメラにおいて、
前記第１の重み付け手段は、前記撮影レンズの焦点距離と撮影距離とが所定の関係を満たす場合に前記第２の色温度情報に対する重み付け値を正の値にする一方、前記焦点距離と前記撮影距離とが前記所定の関係を満たさない場合は前記第２の色温度情報に対する重み付け値を負の値にすることを特徴とする電子カメラ。
請求項２〜４のいずれか一項に記載の電子カメラにおいて、
前記第２の重み付け手段は、前記被写体像が赤色色相であって所定輝度以上を有する場合に前記第１の色温度情報に対する重み付け値を負の所定値以下にする一方、前記被写体像が前記赤色色相でない、または前記所定輝度未満である場合に前記第１の色温度情報に対する重み付け値を前記負の所定値より大きい値にすることを特徴とする電子カメラ。
請求項２〜５のいずれか一項に記載の電子カメラにおいて、
前記第２の重み付け手段は、前記第２の色温度情報に対する重み付け値の大きさを所定値より小さくすることを特徴とする電子カメラ。
請求項２〜６のいずれか一項に記載の電子カメラにおいて、
前記重み付け手段はさらに、前記第１の重み付け手段および前記第２の重み付け手段と異なる解析により前記シーンを解析して前記第１の色温度情報と前記第２の色温度情報とにそれぞれ前記第１の重み付け値および前記第２の重み付け値と異なる第３の重み付け値を与える第３の重み付け手段を含み、
前記第３の重み付け手段は、前記被写体像の輝度が低いほど前記第１の色温度情報に対する重み付け値を大きい値にすることを特徴とする電子カメラ。
請求項７に記載の電子カメラにおいて、
前記第３の重み付け手段は、前記被写体像の輝度が低いほど前記第２の色温度情報に対する重み付け値を小さい値にすることを特徴とする電子カメラ。