(57)【要約】【課題】撮影シーンに依存せずに、光源の色温度が変化する状況においては、適切なホワイトバランス調整を行うことができない、という課題がある。【解決手段】ビデオカメラ１０は、被写体像を撮像する撮像部１００、１１０、１２０と、撮像部の出力を基に、撮影時の光源を推定しホワイトバランスを調整するオートホワイトバランス調整部を含む画像処理を行う画像処理部１５０と、撮像部における撮像方向を検出する方向検出部２００と、方向検出部２００による撮影方向の傾きに応じて、オートホワイトバランス調整部によるホワイトバランス調整を休止する制御部１７０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像を撮像する撮像部と、
前記撮像部の出力を基に、撮影時の光源を推定しホワイトバランスを調整するオートホワイトバランス調整部と、
前記撮像部における撮像方向を検出する方向検出部と、
前記方向検出部による撮影方向の傾きに応じて、前記オートホワイトバランス調整部によるホワイトバランス調整を休止する制御部と、
を備える撮像装置。
【請求項２】
撮影時の日時を検出する時刻検出部を、さらに備え
前記制御部は、
前記時刻検出部による撮影時期に応じた色温度の変化データに基づき、前記オートホワイトバランス調整部におけるホワイトバランスを調整する
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
撮影時の緯度を検出する位置検出部を、さらに備え
前記制御部は、
前記位置検出部による撮影緯度に応じた色温度の変化データに基づき、前記オートホワイトバランス調整部におけるホワイトバランスを調整する
請求項１又は２に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホワイトバランス調整を行う撮像装置に関し、特に撮影時の撮影方向、時刻、位置に応じて、適切なホワイトバランス調整を行う撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ホワイトバランス調整機構を持たないビデオカメラ等を用いて被写体を撮影した場合、蛍光灯下で撮影すると被写体は全体に緑がかった色になり、白熱電球下で撮影すると被写体は全体に赤がかった色になる。このように、蛍光灯、白熱電球および自然光の太陽光といった光源により色温度特性が異なるため、同じ被写体を撮影しても被写体の色見が変わってしまう。
【０００３】
そこで、どのような光源下で被写体を撮影しても、自動的に自然な色になるように、光源によって変化する色のバランスを調整するホワイトバランス調整機構を備えたビデオカメラが存在するが、ときには間違った補正を行う等の問題が発生し得る。
【０００４】
特許文献１には、撮影により取得された画像の画像データに基づいて、撮影シーンを判別し、さらに画像データの画面上部の所定の明度値内の青色画素情報を取得するとともに、画像データの肌色画素情報を取得し、青色画素情報、肌色画素情報、絶対輝度情報に基づいて、指標を算出し、撮影シーンの判別結果に基づいて、画像データに対する階調処理条件を算出し、指標に基づいて、この階調処理条件を補正する撮像装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３００３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記撮像装置は、撮影シーンに応じたホワイトバランス調整を行うことができるものの、撮影方向等により撮影シーンに依存せずに、光源の色温度が変化する状況においては、適切なホワイトバランス調整を行うことができない、という課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の撮像装置は、被写体像を撮像する撮像部と、前記撮像部の出力を基に、撮影時の光源を推定しホワイトバランスを調整するオートホワイトバランス調整部と、前記撮像部における撮像方向を検出する方向検出部と、前記方向検出部による撮影方向の傾きに応じて、前記オートホワイトバランス調整部によるホワイトバランス調整を休止する制御部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の撮像装置は、外部から撮影時の状況を把握する情報を取得し、その情報を基に撮影時の光源の色温度を推定することにより、適切なホワイトバランス調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１における撮像装置の構成を示すブロック図
【図２】実施の形態１における傾き度合いに対する移行係数を示す図
【図３】実施の形態２における屋外の晴天または雨天時のＷＢ変化を示す図
【図４】実施の形態２における時間ＷＢ補正係数に対するＷＢ出力ゲインを示す図
【図５】実施の形態３における緯度によるＷＢ変化を示す図
【図６】実施の形態３における緯度情報に対するＷＢ出力ゲインを示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１１】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１に係るビデオカメラ１０の構成を示すブロック図である。図1において、レンズ１００に入射した光は、アイリスユニット１１０を通過し、撮像素子１２０によって光電変換される。撮像素子１２０の出力信号は、ＣＤＳ／ＡＧＣ部１３０で処理され、Ａ／Ｄ変換部１４０でデジタルデータに変換される。Ａ／Ｄ変換部１４０の出力信号は、信号処理部１５０で信号処理される。信号処理部１５０の出力は、圧縮伸張部１８０で圧縮処理がなされ、圧縮された画像データが記録部１９０に記録される。
【００１２】
レンズ１００は、対物レンズ、ズームレンズ、ＯＩＳ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｉｍａｇｅ  Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ）ユニット、フォーカスレンズ等を含む。レンズ１００は、被写体からの光を集光し、被写体像を形成する。
【００１３】
撮像素子１２０は、レンズ１００で形成された被写体像を撮像して、画像データを生成する。撮像素子１２０は、ＣＭＯＳイメージセンサー、若しくはＣＣＤイメージセンサーである。撮像素子１２０は、単板式であってもよいし、Ｒ、Ｇ、Ｂの信号毎に撮像素子を設けた３板式であってもよい。
【００１４】
ＣＤＳ／ＡＧＣ部１３０は、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）や自動利得制御（ＡＧＣ）を行う。Ａ／Ｄ変換部１４０は、ＣＤＳ／ＡＧＣ部１３０から出力された画像データをデジタル信号に変換する。
【００１５】
信号処理部１５０は、Ａ／Ｄ変換部１４０で変換された画像データに対して各種の信号処理を施す。信号処理部１５０は、画像データを基に光源を推定し、その光源に合ったホワイトバランスに調整するオートホワイトバランスを行う。信号処理部１５０は、圧縮伸張部１８０へ入力する画像データを生成し、液晶モニタ（図示せず）に表示するための画像データを生成する。また、信号処理部１５０は、圧縮伸張部１８０が出力する画像データに対して画像処理を施し、液晶モニタに表示するための画像データを生成したり、圧縮伸張部１８０へ再入力するための画像データを生成したりする。信号処理部１５０は、ＤＳＰやマイコンなどで実現可能である。
【００１６】
圧縮伸張部１８０は、ＤＣＴ（離散コサイン変換）、ハフマン符号化などを行うことにより、画像データを圧縮する。圧縮伸張部１８０は、例えば、ＭＰＥＧ−２や、Ｈ．２６４の規格に準拠した圧縮形式により画像データを圧縮する。但し、本発明は、ＭＰＥＧ−２や、Ｈ．２６４の形式の画像データに限定されない。圧縮伸張部１８０は、圧縮済みの画像データを液晶モニタで再生する場合などに、この画像データを非圧縮の状態に復号化する。
【００１７】
記録部１９０は、画像データを記録可能である。記録部１９０は、ハードディスクや、半導体メモリカード、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）等で構成される。これらは、ビデオカメラ１０に内蔵されていてもよいし、着脱可能であってもよい。
【００１８】
制御部１７０は、ビデオカメラ１０全体を制御する制御手段である。制御部１７０は、半導体素子などで実現可能である。制御部１７０は、ハードウェアのみで構成してもよいし、ハードウェアとソフトウェアを組み合わせることにより実現してもよい。制御部１７０は、マイクロコンピュータで実現できる。
【００１９】
記憶部１６０は、電源状態に関わらずデータを保持する記憶手段である。不揮発性メモリ等で構成される。
【００２０】
方向検出部２００は、ジャイロセンサー等で構成され、例えばレンズ１００が上を向いて空を撮影している、あるいはレンズ１００が下を向いて地面を撮影している等の、ビデオカメラ１０の撮影姿勢を判定する。
【００２１】
時刻検出部２１０は、撮影時における現在時刻を検出する。時刻検出部２１０は、位置情報検出部２２０からの現在位置に応じて、時刻を補正する機能を有する。
【００２２】
位置情報検出部２２０は、ビデオカメラ１０の現在位置を検出する。位置情報検出部２２０は、例えばＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）に対応し、ＧＰＳ衛星と情報を交換することにより、現在位置を検出することができる。
【００２３】
本実施の形態１では、ビデオカメラ１０は、方向検出部２００、時刻検出部２１０、及び位置情報検出部２２０を備える構成について説明するが、ビデオカメラ１０は、少なくとも方向検出部２００、時刻検出部２１０、及び位置情報検出部２２０のいずれか一つを備える構成であればよい。
【００２４】
このように構成されたビデオカメラ１０について、その動作を説明する。
【００２５】
ビデオカメラ１０は、ホワイトバランスの補正に用いる情報として、方向検出部２００からの情報を用いる。ビデオカメラ１０において、方向検出部２００で計測した傾きに応じたオートホワイトバランス追従パラメータの変化を図２に示す。
【００２６】
図２において、横軸は傾き度合いを、縦軸はオートホワイトバランスの移行係数を示す。傾き度合いＫは、水平に近い時に値が小さく、傾きが大きい時に値が大きくなる。移行係数は、その値に撮像中の画像から取得した明るさを掛けて、掛けた後の値をしきい値と比較する。しきい値を超える場合は、オートホワイトバランスに追従し、しきい値以下の場合は、オートホワイトバランスに追従しない。移行係数が１００％の時は、撮像中の画像から取得した明るさそのものを、しきい値と比較するため、オートホワイトバランスに追従しやすくなり、一方、移行係数が小さくなるにつれて、撮像中の画像から取得した明るさが大きく変化しない限りは、オートホワイトバランスへの追従が行われず、移行係数が０％では、撮像中の画像の明るさに関わらず、オートホワイトバランスの追従は行われない。
【００２７】
ビデオカメラ１０が上を向いている時は、屋外であれば画面上部に空（青い被写体）が入る可能性が高い。また、ビデオカメラ１０が下を向いている時は、地面（土などの赤い被写体）を写している可能性が高い。
【００２８】
このようにビデオカメラ１０の撮影方向が極端に上を向いていたり、下を向いている時は、被写体の色に偏りがある場合が多いと推定できるので、画面の色味にホワイトバランスを合わせない方がよい。
【００２９】
方向検出部２００で計測した本体の傾きに応じて、制御部１７０は、図２のようにオートホワイトバランス移行係数を可変（０％でストップ）とし、適切なオートホワイトバランス制御を行う。
【００３０】
ビデオカメラ１０が上や下を向いている時（傾き度合いがＫ２以上の時）は、移行係数を０％とし、オートホワイトバランスへの移行を止める。水平に近い時（傾き度合いがＫ０以下の時）は、移行係数を１００％とし、オートホワイトバランスに追従しやすくする。ビデオカメラの傾きが少し上または下を向いている時（例えば、Ｋ１の時）は、移行係数をＡ１とし、やや移行しにくくする。
【００３１】
（実施の形態２）
実施の形態２におけるビデオカメラ１０の構成は、図１と同一であり、説明を省略する。実施の形態２におけるビデオカメラ１０の動作を、図３及び図４を用いて説明する。
【００３２】
通常、信号処理部１５０は屋外のホワイトバランス設定点として、屋外晴天５１００Ｋと屋外曇天６０００Ｋの２点を持ち、ホワイトバランスの計算を行う。撮像した画像信号から３原色に対応したＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の信号を抽出し、Ｒ／Ｇ及びＢ／Ｇの割合を算出する。算出した値を図３上にプロットし、その点が屋外晴天時の点に近いか、屋外曇天時の点に近いかにより、ホワイトバランス設定点として、屋外晴天時の値を使うか、屋外曇天時の値を使うかを、決定する。
【００３３】
しかしながら、時間によって太陽光の色温度が変わり、夕方から日没にかけて太陽光の色温度は低く（赤く）、ハロゲン灯や白熱灯のような色になる。夏よりも冬の方が色温度は低く（赤く）なるため、冬の夕方にこの傾向が強い。そのため昼間や夏期の晴天時にホワイトバランス設定をあわせた場合、冬の夕方にはホワイトバランス設定にずれが生じる。
【００３４】
したがって、図３に示すように、新たに屋外晴天（夕方）のホワイトバランス設定点を設定する。さらに、時間（日付け、時刻）の情報を加味し、適切にホワイトバランスを補正する。ホワイトバランスの補正に用いる情報として、時刻検出部２１０からの時刻情報を基に、ビデオカメラ１０の撮影時の時刻や季節を判定し、そのように判定した時刻および季節情報を用いる。
【００３５】
記憶部１６０にあらかじめ記憶させた時刻による補正係数β1と季節による補正係数β２から時間ホワイトバランス補正係数αを算出する。時間ホワイトバランス補正係数αを用いて、記憶部１６０にあらかじめ記憶した屋外晴天５１００Ｋのホワイトバランス点と屋外夕方４８００Ｋのホワイトバランス点から１つ以上の折れ点を持つ１次以上の計算式によって算出する。
【００３６】
次に、数値例を用いて具体的に説明する。時刻による補正係数β１と季節による補正係数β２を記憶部１６０に保持する。
【００３７】
時刻による補正係数β１の値を以下に示す。各時刻の間は線形補間する。
【００３８】
【表１】
2010268338.tif 000003
【００３９】
次に、季節による補正係数β２の値を以下に示す。各日付けの間は線形補間し、年度により日付けを更新する。
【００４０】
【表２】
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【００４１】
時間ＷＢ補正係数αは、β１とβ２の積をとり、以下の式を用いて算出する。
【００４２】
時間ＷＢ補正係数α＝（時刻による補正係数β１）×（季節による補正係数β２）
上述のテーブル値からわかるように、冬至の１６時に時間ＷＢ補正係数が最大の１００％となり、夏至は時間に関わらず最小の０％となる。このように時間ＷＢ補正係数は、太陽の色温度が低い時に値が大きく、太陽の色温度が高い時に低くなるように設定する。
【００４３】
図４を用いて、時間ＷＢ補正係数αと出力ＷＢゲインの関係について説明する。太陽の色温度が低い時（時間ＷＢ補正係数がα２以上の時）は屋外夕方のＷＢゲインを出力し、太陽の色温度が高い時（時間ＷＢ補正係数がα０以上の時）は屋外晴天のＷＢゲインを出力し、時間ＷＢ補正係数がα０〜α２間では、図４に図示するグラフに沿って、屋外晴天時のＷＢゲインと屋外夕方時のＷＢゲインの割合から、出力ＷＢゲインを求める。
【００４４】
このように、時間および季節を考慮して、ホワイトバランスを補正することにより、より適切なホワイトバランス調整を行うことができる。
【００４５】
（実施の形態３）
実施の形態３におけるビデオカメラ１０の構成は、図１と同一であり、説明を省略する。実施の形態３におけるビデオカメラ１０の動作を、図５及び図６を用いて説明する。
【００４６】
図５のように、緯度によっても太陽光の色温度が変わり、緯度が高いと太陽光の色温度は高くなる（青くなる）。そのために撮影時に位置する緯度によって、ホワイトバランスにずれが生じる。
【００４７】
よって、緯度による太陽の色温度の変化に対し、位置情報検出部２２０から撮影場所の緯度を入手し、ビデオカメラ１０に記憶されている基準の屋外ホワイトバランス設定点（５１００Ｋ、６０００Ｋ）を適切に補正する。
【００４８】
ホワイトバランスの補正に用いる情報として、位置情報検出部２２０からの位置情報を基に、ビデオカメラ１０の撮影時の緯度を判定し、そのように判定した緯度情報を用いる。
【００４９】
緯度情報γを用いて、記憶部１６０にあらかじめ記憶させた緯度によるホワイトバランス点の設定から１つ以上の折れ点を持つ１次以上の計算式によって算出する。緯度情報γはビデオカメラの位置によって、０度から９０度の値になる。
【００５０】
図６を用いて、緯度情報γと出力ＷＢゲインの関係を説明する。屋外晴天（５１００Ｋ）におけるホワイトバランス設定点の緯度による補正、及び屋外曇天（６０００Ｋ）におけるホワイトバランス設定点の緯度による補正のいずれについても、図６に図示するグラフに沿って、出力ＷＢゲインを求める。ビデオカメラ１０は、最初に撮影時の環境が、屋外晴天（５１００Ｋ）か、屋外曇天（６０００Ｋ）かを判断する。その後、緯度情報γに基づき、その環境におけるＷＢゲインを補正する。図６において、撮影している場所が低緯度の地域であった時（緯度情報がγ０以下の時）は低緯度のＷＢゲインを出力し、撮影している場所が高緯度の地域であった時（緯度情報がγ２以上の時）は高緯度のＷＢゲインを出力する。また基準緯度γ1の時（大阪の場合、３４度）は基準緯度のＷＢゲインを出力する。緯度がγ０〜γ１の時は、低緯度ＷＢゲインと基準緯度ＷＢゲインとの割合に応じて、緯度がγ１〜γ２の時は、基準緯度ＷＧゲインと高緯度ＷＢゲインとの割合に応じて、それぞれＷＢゲインを算出する。
【００５１】
このように、緯度を考慮して、ホワイトバランスを補正することにより、より適切なホワイトバランス調整を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の撮像装置は、外部から撮影時の状況を把握する情報を取得し、その情報を基に撮影時の光源の色温度を推定することにより、適切なホワイトバランス調整を行うことができ、デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラに適用することができ、有用である。
【符号の説明】
【００５３】
１０  ビデオカメラ
１００  レンズ
１１０  アイリス
１２０  撮像素子
１３０  ＣＤＳ／ＡＧＣ部
１４０  Ａ／Ｄ変換部
１５０  信号処理部
１６０  記憶部
１７０  制御部
１８０  圧縮伸張部
１９０  記録部
２００  方向検出部
２１０  時刻検出部
２２０  位置情報検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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