(57)【要約】【課題】  物性素子を用いてホワイトバランス補正制御を行う場合に、消費電力の大幅な増大を防ぐとともに、ＳＮ比を向上させること。【解決手段】  互いに異なる波長帯域の光を受光して、画像信号を出力する複数の撮像素子（１０５〜１０７）と、前記複数の撮像素子の前面にそれぞれ配置され、予め決められた離散的な複数の光透過率のいずれかとなるように独立に制御可能な複数の物性素子（１０２〜１０４）と、前記複数の撮像素子から出力された複数の画像信号に対して、ゲインをかけることによりホワイトバランス補正を行うＷＢディジタルゲイン回路（１１２）と、前記ゲインを、前記複数の物性素子の光透過率が予め決められた基準の光透過率であった場合のゲインにそれぞれ換算し、当該換算したゲインが大きい程、前記複数の光透過率のうち、より高い光透過率となるように前記複数の物性素子を制御する制御手段（１１５、１１６、１０８）とを有する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる波長帯域の光を受光して、画像信号を出力する複数の撮像素子と、
前記複数の撮像素子の前面にそれぞれ配置され、予め決められた離散的な複数の光透過率のいずれかとなるように独立に制御可能な複数の物性素子と、
前記複数の撮像素子から出力された複数の画像信号に対して、ゲインをかけることによりホワイトバランス補正を行う補正手段と、
前記ゲインを、前記複数の物性素子の光透過率が予め決められた基準の光透過率であった場合のゲインにそれぞれ換算し、当該換算したゲインが大きい程、前記複数の光透過率のうち、より高い光透過率となるように前記複数の物性素子を制御する制御手段と
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記離散的な複数の光透過率は、前記補正手段によりかけるゲインが予め決められた値よりも低くなるように、前記換算したゲインに応じて決められていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
測光手段を更に有し、
前記制御手段は、更に、前記測光手段による測光結果に基づいて、前記複数の物性素子の光透過率を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記測光手段による測光結果に基づいて、前記複数の撮像素子の露光時間を制御する露光制御手段を更に有し、
前記制御手段は、前記複数の撮像素子の露光時間が予め決められた範囲の露光時間の上限となった場合に、前記複数の物性素子の光透過率を１段高くし、予め決められた範囲の露光時間の下限となった場合に、前記複数の物性素子の光透過率を１段低くすることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
プレビュー時に、前記制御手段は、前記光透過率の制御を行わないことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
互いに異なる波長帯域の光を受光して、画像信号を出力する複数の撮像素子と、前記複数の撮像素子の前面にそれぞれ配置され、予め決められた離散的な複数の光透過率のいずれかとなるように独立に制御可能な複数の物性素子と、前記複数の撮像素子から出力された複数の画像信号に対して、ゲインをかけることによりホワイトバランス補正を行う補正手段とを含む撮像装置の制御方法であって、
制御手段が、前記ゲインを、前記複数の物性素子の光透過率が予め決められた基準の光透過率であった場合のゲインにそれぞれ換算する換算ステップと、
前記制御手段が、前記換算したゲインが大きい程、前記複数の光透過率のうち、より高い光透過率となるように前記複数の物性素子を制御する制御ステップと
を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像装置及びその制御方法に関し、特に光学系に、光透過率が制御可能な物性素子を用いた撮像装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からビデオカメラやディジタルカメラにおいて入射光量の制御を行う手段として、機械絞りに代わって光透過率の制御が可能な物性素子を撮像光学系に用いて露光制御を行うカメラが提案されている。物性素子を用いて光量制御を行うことで、機械絞り機構を省略することができ、カメラモジュールの小型化を実現することができる。
【０００３】
物性素子を使用することによりカメラ性能を向上する技術として、物性素子とシャッタを組み合わせ制御することによりダイナミックレンジを拡大するものが提案されている。（例えば、特許文献１参照）。また物性素子を用いることでホワイトバランスのずれを補正する技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１３４５９３号公報
【特許文献２】特開平１０−３２８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来例ではいずれも撮像部が単板センサで構成されており、三板センサとホワイトバランス補正制御と物性素子を組み合わせてＳＮ比の向上を図ることについては言及していない。
【０００６】
また物性素子によっては、透過率を保持する動作の消費電力は低いが、透過率を変化させる時に大きな電流が流れる構造のものもあり、ホワイトバランスの追従により物性絞りを常時動かすことは消費電力の観点から問題があった。
【０００７】
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、物性素子を用いてホワイトバランス補正制御を行う場合に、消費電力の大幅な増大を防ぐとともに、ＳＮ比を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、互いに異なる波長帯域の光を受光して、画像信号を出力する複数の撮像素子と、前記複数の撮像素子の前面にそれぞれ配置され、予め決められた離散的な複数の光透過率のいずれかとなるように独立に制御可能な複数の物性素子と、前記複数の撮像素子から出力された複数の画像信号に対して、ゲインをかけることによりホワイトバランス補正を行う補正手段と、前記ゲインを、前記複数の物性素子の光透過率が予め決められた基準の光透過率であった場合のゲインにそれぞれ換算し、当該換算したゲインが大きい程、前記複数の光透過率のうち、より高い光透過率となるように前記複数の物性素子を制御する制御手段とを有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、物性素子を用いてホワイトバランス補正制御を行う場合に、消費電力の大幅な増大を防ぐとともに、ＳＮ比を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態における撮像装置の構成を示すブロック図。
【図２】光量に対する、従来の物性素子の光透過率制御とシャッタ制御との関係を示す図。
【図３】ホワイトバランス補正における物性素子の光透過率とディジタルゲインとの関係を示す図。
【図４】ホワイトバランス補正のための従来の制御と第１の実施形態の制御とによる入射光量を比較した図。
【図５】ＡＥ制御とＡＷＢ制御による、物性素子の光透過率との関係を示した概略図。
【図６】第１の実施形態のＡＥ、ＡＷＢ調整制御を示すフローチャート。
【図７】第２の実施形態における撮像装置の構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
【００１２】
＜第１の実施形態＞
図１は本第１の実施形態における撮像装置の構成を示すブロック図である。図１において、分光装置１０１は、ダイクロイックプリズム等で構成され、不図示のレンズ系を介して入射した光は、分光装置１０１により、Ｒ用撮像光、Ｇ用撮像光、Ｂ用撮像光（異なる波長帯域の光）に分離される。分離された光はＲ用の撮像素子１０５、Ｇ用の撮像素子１０６、Ｂ用の撮像素子１０７にそれぞれ照射され、受光される。撮像素子１０５、１０６、１０７の前面には光透過率を制御可能な物性素子１０２、１０３、１０４がそれぞれ配置されており、これらの光透過率は、透過率駆動回路１０８により独立に制御することができる。
【００１３】
撮像素子１０５、１０６、１０７からの出力信号は信号処理回路１２０に入力され、ディジタル信号処理が施される。信号処理回路１２０は、ＡＥ制御回路１１０、センサの露光時間を制御するシャッタ制御回路１０９、ＷＢ演算回路１１１、ＷＢディジタルゲイン回路１１２、ＡＧＣ回路１１３、画像処理部１１４を含む。更に、閾値判定回路１１５、ＷＢゲイン制御回路１１６を含む。なお、それぞれの動作についは詳細に後述する。
【００１４】
次に、本第１の実施形態におけるホワイトバランスに連動した物性素子の制御について説明するが、従来技術における物性素子によるＡＥ制御について先に説明してから、本第１の実施形態におけるＡＥとＡＷＢに連動した物性素子の制御について説明する。
【００１５】
図２は、単板素子における物性素子の光透過率制御とシャッタ制御とを示す図である。図２（ａ）は光量に対する物性素子の光透過率制御を示し、図２（ｂ）は光透過率制御に連動したシャッタ制御を示す。物性素子の光透過率を１／２、１／４と離散的に変化させ、その間をシャッタ制御で繋ぐことにより物性素子を常時駆動する必要が無くなり、物性素子の駆動による消費電力の問題を解決している。
【００１６】
次に本第１の実施形態における三板センサを用いた場合のホワイトバランスに連動した物性素子１０２〜１０４の制御について説明する。
【００１７】
図３（ａ）はホワイトバランスゲインを従来の方式によりディジタルゲインで制御した例を示す。ここでホワイトバランス補正制御について簡単に述べると、白の被写体を撮影した際にＲ、Ｇ、Ｂの信号の比率が１：１：１になるように、例えばＧを１倍として、ＲとＢにかけるゲインを調整する制御である。以下、Ｒ信号に演算するゲインをＧ／Ｒ、Ｂ信号に演算するゲインをＧ／Ｂとする。ＷＢ演算回路１１１で決定されるゲインＧ／Ｒ、Ｇ／ＢをＷＢディジタルゲイン回路１１２で制御する。なお、図３（ａ）及び以下の説明では横軸をゲインＧ／ＲとしているがＧ／Ｂについても同様である。
【００１８】
図３（ｂ）及び図３（ｃ）は物性素子の光透過率とディジタルゲインとを組み合わせて制御した例を示す図である。図３（ｂ）は物性素子の光透過率制御、図３（ｃ）はホワイトバランスのディジタルゲイン制御を示す。図３（ｂ）、図３（ｃ）のｘ軸のR_gainはＷＢ演算回路１１１で求められるＧ／Ｒの値に現在設定されている光透過率を考慮した値で、物性素子が予め決められた基準の光透過率（例えば１倍）に制御された場合の値に換算した値である。R_gainとＧ／Ｒと光透過率の関係を図３（ｄ）に示す。ＷＢ演算回路１１１で求められるＧ／Ｒに光透過率の逆数を掛けたものがR_gainとなる。ホワイトバランスのディジタルゲインを上げる代わりに、図３（ｂ）で示すように光透過率を上げることにより、図３（ａ）と比較して、図３（ｃ）に示すようにディジタルゲインの上昇を押さえることが可能となり、最終画像のＳＮ比を向上することができる。
【００１９】
また物性素子の光透過率を切り替えるポイントとして、ホワイトバランスゲインR_gainが予め定めておいた閾値を超えた場合に光透過率を変える制御とすることで、物性素子が常時動いている状態にならずに消費電力を押さえることが可能となる。閾値判定回路１１５がホワイトバランスゲインR_gainが閾値を超えたかどうかを判定し、この判定結果に基づいて、ＷＢゲイン制御回路１１６が図３（ｂ）、図３（ｃ）で示すように物性素子の光透過率とホワイトバランスのディジタルゲインとを決定する。
【００２０】
図４は図３（ａ）に示す従来例と、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示す本第１の実施形態の制御方法による撮像素子１０５に入射する光量の比較を示した図である。図４において、４０１は従来例の方式によるもので、ホワイトバランスゲインＧ／Ｒによらず、入射する光量は一定である。一方、４０２は本第１の実施形態の制御方式によるもので、ホワイトバランスゲインR_gainが上がった領域においては、物性素子１０２の光透過率を上げるため、４０１と比較して、入射する光量が多くなっていることがわかる。このように三板センサにおいてはＲ、Ｇ、Ｂの３つの撮像素子１０５〜１０７の物性素子を独立に制御し、ホワイトバランス補正制御と連動することで、ＳＮ比の向上を図ることができる。
【００２１】
図５はＡＥとＡＷＢの値から物性素子の光透過率を決定するシステムにおける、光量と光透過率との関係を示すものである。図５において、５０１はＡＥ制御回路１１０により行われる測光結果により決定される光透過率制御で、５０２はＲ画素及びＢ画素のホワイトバランス補正制御によって決定される光透過率制御を５０１の制御に加えたものである。５０２の制御により、Ｒ用とＢ用のセンサの光透過率を上げ、より多くの光量を取り入れることで全体のＳＮ比の向上を図ることが可能となる。
【００２２】
次に、本第１の実施形態における物性素子の光透過率制御によるＡＥ及びＷＢ調整制御について、図６のフローチャートを参照して説明する。
【００２３】
Ｓ１１でＡＥ及びＷＢ調整制御が開始される。Ｓ１２において、ＡＥ制御回路１１０（露光制御手段）は、撮像素子１０５〜１０７から出力される画像信号を用いて公知の測光を行い、その測光結果に基づいて、物性素子の光透過率及び複数の撮像素子の露光時間を決定する。なお、露光時間は、メカニカルシャッタによる制御、または、いわゆる電子シャッタによる制御のいずれであっても構わない。ここでは、例えば、露光時間が予め決められた範囲の上限となった場合に、物性素子の光透過率を１段高く（明るく）し、露光時間が予め決められた範囲の下限となった場合に、物性素子の光透過率を１段低く（暗く）する。また、測光の方法は上述した方法に限るものではなく、測光部を別に設け、得られた測光値を入力するように構成してもよい。Ｓ１３では、ＡＷＢモードがＯＮかＯＦＦかを判断する。ＡＷＢモードがＯＮの場合、ＷＢ演算回路１１１は撮像素子１０５〜１０７から出力される画像信号を用いて公知の方法でＳ１５でホワイトバランスゲインＧ／Ｒ、Ｇ／Ｂを決定する。一方、ＡＷＢモードがＯＦＦの場合、Ｓ１４においてＧ／Ｒ、Ｇ／Ｂを予め決定された値とする。予め決定された値とは、例えば、以前にＡＷＢモードがＯＮのときに決定された値や、ユーザがＧ／Ｒ、Ｇ／Ｂを決定するための操作を行い、ＷＢ演算回路１１１にて決定された値である。
【００２４】
次に、Ｓ１６において上述したように光透過率を考慮したR_gain、B_gainを演算し、Ｓ１７では、閾値判定回路１１５がR_gain、B_gainの閾値判定を行う。Ｓ１８において、判定された閾値との関係に応じて、図３（ｂ）及び図３（ｃ）を参照して上述したように、物性素子の光透過率の制御とディジタルゲインによる制御に分離する。Ｓ１９では、Ｓ１８で分離されたディジタルゲインとなるように制御する。Ｓ２０では、図５を参照して説明したように、ＡＥとＷＢとから決定された合計の光透過率となるように、各物性素子１０２〜１０４を制御し、処理を終了する。
【００２５】
上記のように本第１の実施形態によれば、三板センサを有する撮像装置において物性素子を用いてホワイトバランス補正制御を行う場合に、物性素子が常時駆動されている状態を回避して消費電力の大幅な増大を抑えると共に、ＳＮ比を向上することができる。
【００２６】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図７は第２の実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。第１の実施形態で説明した図１に示す構成との違いは、スイッチ７０１で、モードによりＷＢの制御方法を切り替えている点のみである。
【００２７】
本第２の実施形態では、動画撮影のプレビュー時は第１の実施形態で説明したＷＢと物性素子の制御を行わずに、従来のディジタルゲインのみによるホワイトバランス補正を行い、動画記録時のみ、第１の実施形態で説明した制御を適用する。この制御により、プレビュー時の電力消費を少しでも抑えることを目的としている。なお、全体の信号の流れは及び制御は、上述した第１の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００２８】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。
【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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【図７】
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