(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系を介した被写体光を電気信号に変換してカラー画像データとして出力する撮像素子と、
前記カラー画像データの各色のＡＷＢ評価値を出力するＡＷＢ評価値出力手段と、
被写体の輝度値を検出する測光手段と、
前記輝度値が規定値以上であるか否かを判別し、さらに、前記輝度値が前記規定値より大に設定されている上限値以上であるか否かを判別する判別手段と、
前記判別手段の判別結果に基づいて、前記カラー画像データのホワイトバランス調整を行うホワイトバランス制御手段と、を備え、
前記ホワイトバランス制御手段は、
（Ａ）前記判別手段により、前記輝度値が規定値より小であると判別された場合には、前記ＡＷＢ評価値に対応するゲイン値を算出し当該算出したゲイン値に基づいて、ホワイトバランス調整を行い、
（Ｂ）前記判別手段により、前記輝度値が前記規定値以上でかつ前記上限値未満であると判別された場合には、予め設定された初期ゲイン値と前記算出したゲイン値との加重平均を算出して、当該加重平均されたゲイン値に基づいてホワイトバランス調整を行い、
（Ｃ）前記判別手段により、前記輝度値が前記上限値以上であると判別された場合には、前記予め設定された初期ゲイン値に基づいてホワイトバランス調整を行うことを特徴する撮像装置。
【請求項２】
前記ホワイトバランス制御手段は、前記加重平均の加重係数を変更可能であることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記加重平均の加重係数の変更は、入力部若しくは外部機器により設定可能であることを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
【請求項４】
前記判別手段は、前記規定値を変更可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の撮像装置。
【請求項５】
前記規定値の変更は、入力部若しくは外部機器により設定可能であることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記ホワイトバランス制御手段は、前記輝度値に応じて、前記加重平均の加重係数を変更することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、撮像装置に関し、詳細には、ホワイトバランス調整機能を備えた撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルカメラにおいては、良質のカラー画像を得るために白バランス調整が必要である。この白バランスがくずれると、白色の被写体を撮影した場合にその撮影画像が色みがかって見えるだけでなく、一般の被写体を撮影した時の色再現性も劣化し、良質の再現画像が得られなくなる。
【０００３】
光源の色温度が変化すれば、白バランスが変化するので、その都度白色（又は無彩色）の被写体を撮影して、デジタルカメラの撮影信号出力である３原色信号Ｒ，Ｇ，Ｂの出力比が１：１：１となるように調整しなければならない。これが白バランス調整であり、この調整は、一般に、各色信号の伝送線路に設けられた可変利得回路を調整することにより行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、晴天野外などの高輝度の場合には、ＣＣＤで色飛びが発生して被写体の色の差がなくなってしまったり、また、強い光により画面全体が同じような色合いになってしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、被写体が高輝度な場合においても適正に白を再現することが可能な撮像装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し、目的を達成するため、請求項１に係る撮像装置は、光学系を介した被写体光を電気信号に変換してカラー画像データとして出力する撮像素子と、前記カラー画像データの各色のＡＷＢ評価値を出力するＡＷＢ評価値出力手段と、被写体の輝度値を検出する測光手段と、前記輝度値が規定値以上であるか否かを判別し、さらに、前記輝度値が前記規定値より大に設定されている上限値以上であるか否かを判別する判別手段と、前記判別手段の判別結果に基づいて、前記カラー画像データのホワイトバランス調整を行うホワイトバランス制御手段と、を備え、前記ホワイトバランス制御手段は、（Ａ）前記判別手段により、前記輝度値が規定値より小であると判別された場合には、前記ＡＷＢ評価値に対応するゲイン値を算出し当該算出したゲイン値に基づいて、ホワイトバランス調整を行い、（Ｂ）前記判別手段により、前記輝度値が前記規定値以上でかつ前記上限値以上であると判別された場合には、予め設定された初期ゲイン値と前記算出したゲイン値との加重平均を算出して、当該加重平均されたゲイン値に基づいてホワイトバランス調整を行い、（Ｃ）前記判別手段により、前記輝度値が前記上限値以上であると判別された場合には、前記予め設定された初期ゲイン値に基づいてホワイトバランス調整を行うものである。
【０００７】
また、請求項２に係る撮像装置は、請求項１に係る撮像装置において、前記ホワイトバランス制御手段は、前記加重平均の加重係数を変更可能であることとした。
【０００８】
また、請求項３に係る撮像装置は、請求項２に係る撮像装置において、前記加重平均の加重係数の変更は、入力部若しくは外部機器により設定可能であることとした。
【０００９】
また、請求項４に係る撮像装置は、請求項１〜３のいずれか１つに係る撮像装置において、前記判別手段は、前記規定値を変更可能であることとした。
【００１０】
また、請求項５に係る撮像装置は、請求項４に係る撮像装置において、前記規定値の変更は、入力部若しくは外部機器により設定可能であることをこととした。
【００１１】
また、請求項６に係る撮像装置は、請求項１〜５のいずれか１つに係る撮像装置において、前記ホワイトバランス制御手段は、前記輝度値に応じて、前記加重平均の加重係数を変更することとした。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る撮像装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本実施の形態に係る撮像装置のブロック構成図を示している。図１において、１００は、撮像装置を示しており、この撮像装置１００は、レンズ（不図示），オートフォーカス等を含むメカ機構（不図示），ＣＣＤ１０１，Ａ／Ｄ変換器１０２、可変利得増幅器（アンプ）１０３ｒ、１０３ｇ、１０３ｂ、色差マトリックス回路１０４、ＡＥ・ＡＷＢ評価値抽出回路１０５、制御部１０６、ＴｉｍｉｎｇＳＧ（制御信号生成）１０７とを備えている。
【００１５】
レンズユニットは，レンズ（不図示），オートフォーカス（ＡＦ）・絞り・フィルター部を含むメカ機構（不図示）等からなる。ＣＣＤ（電荷結合素子）１０１は，レンズユニットを介して入力した映像を電気信号（アナログ画像データ）に変換して、Ｒ、Ｇ、Ｂのアナログ画像データを出力する。また，Ａ／Ｄ変換器１０２は，ＣＣＤ１０１から出力されるＲ、Ｇ、Ｂのアナログ画像データをデジタル画像データに変換して、Ｒ，Ｇ，Ｂ毎に設けられた後段の可変利得増幅器（アンプ）１０３ｒ、１０３ｇ、１０３ｂに出力する。
【００１６】
可変利得増幅器１０３ｒ、１０３ｇ、１０３ｂは、制御部１０６により夫々設定されるゲインで、Ａ／Ｄ変換器１０２から入力されるＲ、Ｇ、Ｂのデジタル画像データを夫々増幅して出力する。色差マトリックス回路１０４は、可変利得増幅器１０３ｒ、１０３ｇ、１０３ｂから入力されるＲ、Ｇ、Ｂのデジタル画像データを色差（Ｃｂ，Ｃｒ）と輝度（Ｙ）に分離して出力する。ＡＥ・ＡＷＢ用評価値抽出回路１０５は、可変利得増幅器１０３ｒ、１０３ｇ、１０３ｂから入力されるＲ、Ｇ、Ｂのデジタル画像データの輝度データに基づいて、ＣＣＤ１０１の撮像画面の各画素毎に、各色のＡＷＢ評価値、及び輝度値を算出するためのＡＥ評価値を制御部１０６に出力する。
【００１７】
尚、ＡＥ・ＡＷＢ評価値回路１０５は、ＡＷＢ評価値及びＡＥ評価値として、ＣＣＤ１０１の撮像画面の各画素毎の各々の評価値を送出することとしたが、これに限られるものではなく、ＣＣＤ１０１の撮像画面を、例えば、図２及び図３に示す如く、複数エリアに分割し、各エリア毎に平均若しくは加重平均した各々の評価値を送出することにしても良い。図２は、ＣＣＤ１０１の撮像画面を格子状に分割した例を示しており、図３は、ＣＣＤ１０１の撮像画面を大きさの異なる複数の長方形のエリア（エリアｙ＿１〜ｙ＿６）に分割した例を示している。
【００１８】
尚、上記構成では、ＡＥ及びＡＷＢ制御で使用する輝度値の算出には、ＣＣＤ１０１からのデータを用いた内部センサー方式を使用しているが、外部に輝度値を算出するための測光回路を設けた外部センサ方式や、この２つを組み合わせたハイブリット方式を用いても良い。
【００１９】
制御部１０６は、図示しない、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータからなり、このＣＰＵは，ＲＯＭに格納されたプログラムに従ってＲＡＭを作業領域として使用して、キー操作部１０７からの指示，或いは図示しないリモコン等の外部動作指示に従い，上記撮像装置の全動作を制御する。具体的には、制御部１０６は，撮像動作、ホワイトバランス（ＡＷＢ）調整動作、ＡＥ調整動作等の制御を行う。また、制御部１０６は、可変利得増幅器１０３ｒ、１０３ｂのゲインを制御する。
【００２０】
キー操作部１０７は、撮像装置の動作指示を行うためのものであり、撮影を指示するレリーズキー，及びその他の各種設定を外部から行うためのボタンを備えている。フラッシュメモリ１０８は、制御部１０６が撮像装置の動作制御を行うための初期データ等が書き込まれている。具体的には、フラッシュメモリ１０８には、例えば、ＡＷＢ制御の際に使用される初期ゲイン値（Ｐ）や、加重平均の係数（α、β）等が格納されている。
【００２１】
ＴｉｍｉｎｇＳＧ（制御信号生成）１０９は、制御部１０６の制御により、ＣＣＤ１０１から電気信号を取り込むためにタイミング信号を生成してＣＣＤ１０１に出力する。
【００２２】
上記構成においては、ＡＥ・ＡＷＢ用評価値抽出回路１０５がＡＷＢ評価値出力手段及び測光手段を、制御部１０６が判別手段及びホワイトバランス制御手段を、それぞれ実現する。
【００２３】
次に、上記デジタルカメラ１におけるＡＷＢ制御に関わる動作について説明する。先ず、レンズ（不図示）を介した被写体光は、ＣＣＤに入射し、ＣＣＤは、被写体光を電気信号（アナログ画像データ）に変換して、Ｒ，Ｇ，Ｂのアナログ画像データを出力する。可変利得増幅器１０３ｒ、１０３ｂは、制御部１０６で設定されるゲインで、Ｒ，Ｇのデジタル画像データを夫々増幅して出力する。
【００２４】
ＡＥ・ＡＷＢ用評価値抽出回路１０５は、可変利得増幅器１０３ｒ、１０３ｂから入力されるＲ，Ｇ，Ｂのデジタル画像データのＡＷＢ評価値及びＡＥ評価値を制御部１０６に出力する。
【００２５】
図４は、制御部１０６のＡＷＢ調整の動作を示すフローチャートである。図４において、先ず、制御部１０６は、輝度値が、規定値より小であるのか（輝度値＜規定値）、規定値以上で上限値より小であるのか（規定値≦輝度値＜上限値）、若しくは、上限値以上であるのか（輝度値≧上限値）を判別する（ステップＳ１）。そして、制御部１０６は、輝度値が規定値より小である場合（輝度値＜規定値）には、ＡＷＢ評価値に対応するゲイン値（ＧＢ）を算出して可変利得増幅器１０３ｒ、１０３ｂに設定する（ステップＳ２）。また、制御部１０６は、輝度値が規定値以上で上限値より小である場合（規定値≦輝度値＜上限値）には、ＡＷＢ評価値に対応するゲイン値（ＧＢ）を算出し、フラッシュメモリ１０８に格納された初期ゲイン値（Ｐ）と算出したＡＷＢ制御値に対応するゲイン値（ＧＢ）との加重平均Ｍ＝αＰ＋βＧＢ（但し、α、βは加重係数）を算出して、当該加重平均されたゲイン値Ｍを、可変利得増幅器１０３ｒ、１０３ｂに設定する（ステップＳ３）。また、制御部１０６は、輝度値が上限値以上である場合（輝度値＞上限値）には、フラッシュメモリ１０８に格納された初期ゲイン値（ＧＢ）を可変利得増幅器１０３ｒ、１０３ｂに設定する（ステップＳ４）。以上の動作により、制御部１０６は、ＡＷＢ調整を行う。
【００２６】
尚、調整するゲインをＲ、Ｂとしているが、本発明は、これに限られるものではなく、Ｒ、Ｇ、Ｂの少なくとも２以上の組み合わせのゲインを調整することにしても良い。
【００２７】
また、制御部１０６は、操作者によるキー操作部１０７の指示や操作者によるパソコン等の外部機器の操作により、加重平均の係数（α、β）を変更可能であり、また、ＡＷＢ評価値に応じて、加重平均の係数（α、β）を変更可能である。
【００２８】
また、制御部１０６は、操作者によるキー操作部１０７の指示や操作者によるパソコン等の外部機器により、上述の輝度値の規定値や上限値を変更可能である。また、出荷地別に異なった初期ゲイン値を設定しても良い。
【００２９】
図５は、撮像装置１００とパソコン２００との接続を示す図である。図５に示す如く、パソコン２００と撮像装置の制御部１０６は、有線（例えば、ケーブル）若しくは無線（例えば、ＩｒＤＡ）で接続可能であり、操作者はパソコン２００の入力部を介して、上述の加重平均の係数（α、β）、輝度値の規定値や、上限値等を変更可能である。
【００３０】
尚、上述の加重平均の係数（α、β）、輝度値の規定値や、上限値等の設定を変更可能な手段の一例としてパソコンを挙げたが、本発明はこれに限られるものではなく、他のワークステーション、モバイルコンピュー等の外部機器によっても変更可能である。
【００３１】
以上説明したように、本実施の形態によれば、制御部１０６は、ＡＥ・ＡＷＢ用評価値抽出回路１０５から入力される輝度値が、規定値より小である場合にはこのＡＷＢ評価値に対応するゲイン値（ＧＢ）を算出して可変利得増幅器１０３ｒ、１０３ｂに設定し、また、輝度値が、規定値以上で上限値より小である場合には、ＡＷＢ評価値に対応するゲイン値（ＧＢ）を算出し、フラッシュメモリ１０８に格納された初期ゲイン値（Ｐ）と算出したＡＷＢ制御値に対応するゲイン値（ＧＢ）との加重平均Ｍ＝αＰ＋βＧＢを算出して、当該加重平均されたゲイン値Ｍを、可変利得増幅器１０３ｒ、１０３ｂに設定し、また、輝度値が、上限値以上である場合には初期ゲイン値（ＧＢ）を可変利得増幅器１０３ｒ、１０３ｂに設定することによりホワイトバランス調整を行うこととしたので、被写体が高輝度な場合においても適正に白を再現することが可能となる。
【００３２】
尚、本発明に係る撮像装置は、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等に広く適用可能である。
【００３３】
また、本発明は、上記実施の形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施可能である。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１に係る撮像装置は、光学系を介した被写体光を電気信号に変換してカラー画像データとして出力する撮像素子と、前記カラー画像データの各色のＡＷＢ評価値を出力するＡＷＢ評価値出力手段と、被写体の輝度値を検出する測光手段と、前記輝度値が規定値以上であるか否かを判別し、さらに、前記輝度値が前記規定値より大に設定されている上限値以上であるか否かを判別する判別手段と、前記判別手段の判別結果に基づいて、前記カラー画像データのホワイトバランス調整を行うホワイトバランス制御手段と、を備え、前記ホワイトバランス制御手段は、（Ａ）前記判別手段により、前記輝度値が前記規定値より小であると判別された場合には、前記ＡＷＢ評価値に対応するゲイン値を算出し当該算出したゲイン値に基づいて、ホワイトバランス調整を行い、（Ｂ）前記判別手段により、前記輝度値が前記規定値以上でかつ前記上限値未満であると判別された場合には、予め設定された初期ゲイン値と前記算出したゲイン値との加重平均を算出して、当該加重平均されたゲイン値に基づいてホワイトバランス調整を行い、（Ｃ）前記判別手段により、前記輝度値が前記上限値以上であると判別された場合には、前記予め設定された初期ゲイン値に基づいてホワイトバランス調整を行うこととしたので、被写体が高輝度な場合においても適正に白を再現することが可能となる。
【００３５】
また、請求項２に係る撮像装置は、請求項１に係る撮像装置において、ホワイトバランス制御手段は、前記加重平均の加重係数を変更可能であることとしたので、より最適なホワイトバランス調整を行うことが可能となる。
【００３６】
また、請求項３に係る撮像装置は、請求項２に係る撮像装置において、加重平均の加重係数の変更は、入力部若しくは外部機器により設定可能であることとしたので、加重平均の加重係数を容易に変更することが可能となる。
【００３７】
また、請求項４に係る撮像装置は、請求項１〜３のいずれか１つに係る撮像装置において、前記判別手段は、前記規定値を変更可能であることとしたので、より最適なホワイトバランス調整を行うことが可能となる。
【００３８】
また、請求項５に係る撮像装置は、請求項４に係る撮像装置において、規定値の変更は、入力部若しくは外部機器により設定可能であることをこととしたので、規定値を容易に変更することが可能となる。
【００３９】
また、請求項６に係る撮像装置は、請求項１〜５のいずれか１つに係る撮像装置において、ホワイトバランス制御手段は、輝度値に応じて、加重平均の加重係数を変更することとしたので、より最適なホワイトバランス調整を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る撮像装置のブロック構成図を示す。
【図２】図１のＣＣＤの撮像画面を複数エリアに分割した例を示す図である。
【図３】図１のＣＣＤの撮像画面を複数エリアに分割した例を示す図である。
【図４】制御部のＡＷＢ調整の動作を示すフローチャートである。
【図５】撮像装置とパソコンとの接続を示す図である。
【符号の説明】
１００  撮像装置
１０１    ＣＣＤ
１０２    Ａ／Ｄ変換器
１０３ｒ  Ｒ用可変利得増幅器
１０３ｇ  Ｇ用可変利得増幅器
１０３ｂ  Ｂ用可変利得増幅器
１０４    色差マトリックス回路
１０５    ＡＥ・ＡＷＢ用評価値抽出回路
１０６    制御部
１０７    キー操作部
１０８    フラッシュメモリフレームメモリ
１０９    ＴｉｍｉｎｇＳＧ（制御信号生成）
２００    パソコン
【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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