(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子と、
前記撮像素子が出力する画像信号のブラックバランスを調整するための補正値を、前記撮像素子の出力する画像信号に基づく評価値と予め定めた黒の基準値とに基づいて算出する算出手段と、
前記撮像素子への入射光量を減少させる減光部材を制御し、当該減光部材による入射光量の減光率を制御する制御手段と、を有する撮像装置であって、
前記減光部材が光学フィルタを含み、
前記算出手段は、前記光学フィルタが光路から退避した状態で前記撮像素子から出力される画像信号に基づく輝度値が予め定められた閾値より低い場合に、前記補正値の算出を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
撮像素子と、
前記撮像素子が出力する画像信号のブラックバランスを調整するための補正値を、前記撮像素子の出力する画像信号に基づく評価値と予め定めた黒の基準値とに基づいて算出する算出手段と、
前記撮像素子への入射光量を減少させる減光部材を制御し、当該減光部材による入射光量の減光率を制御する制御手段と、を有する撮像装置であって、
前記減光部材が絞りを含み、
前記算出手段は、前記絞りが開放の状態で前記撮像素子から出力される画像信号に基づく輝度値が予め定められた閾値より低い場合に、前記補正値の算出を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
撮像素子と、
前記撮像素子が出力する画像信号のブラックバランスを調整するための補正値を、前記撮像素子の出力する画像信号に基づく評価値と予め定めた黒の基準値とに基づいて算出する算出手段と、
前記撮像素子への入射光量を減少させる減光部材を制御し、当該減光部材による入射光量の減光率を制御する制御手段と、を有する撮像装置であって、
前記減光部材が光学フィルタ及び絞りを含み、
前記制御手段は、前記光学フィルタが光路から退避した状態かつ前記絞りが開放の状態で前記撮像素子から出力される画像信号に基づく輝度値が予め定められた閾値より低い場合に、前記補正値の算出を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
さらに、前記撮像素子への入射光の遮断・非遮断を切り替えるための遮光手段を有し、
前記算出手段は、前記遮光手段を遮光状態とし、前記減光部材による入射光量の減光率が最大でない状態で前記撮像素子から出力される画像信号に基づく輝度値が前記予め定められた閾値より低い場合に、前記補正値の算出を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
撮像素子と、
前記撮像素子が出力する画像信号のブラックバランスを調整するための補正値を、前記撮像素子の出力する画像信号に基づく評価値と予め定めた黒の基準値とに基づいて算出する算出手段と、
前記撮像素子への入射光量を減少させる減光部材を制御し、当該減光部材による入射光量の減光率を制御する制御手段と、を有する撮像装置であって、
前記算出手段は、前記減光率が最小となる状態で前記撮像素子から出力される画像信号に基づく輝度値が予め定められた閾値より低い場合に、前記補正値の算出を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
撮像素子と、
光路に挿入された際に前記撮像素子への入射光量を減少させる光学フィルタと、を有する撮像装置の制御方法であって、
制御手段が、前記光学フィルタを光路から退避された状態に制御する工程と、
前記光学フィルタが光路から退避された状態で前記撮像素子から出力される画像信号に基づく輝度値が予め定められた閾値より低い場合に、算出手段が、前記撮像素子が出力する画像信号のブラックバランスを調整するための補正値を、前記撮像素子の出力する画像信号に基づく評価値と予め定めた黒の基準値とに基づいて算出する工程と、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項７】
撮像素子と、
前記撮像素子への入射光量を調整する絞りと、を有する撮像装置の制御方法であって、
制御手段が、前記絞りを開放の状態に制御する工程と、
前記絞りが開放の状態で前記撮像素子から出力される画像信号に基づく輝度値が予め定められた閾値より低い場合に、算出手段が、前記撮像素子が出力する画像信号のブラックバランスを調整するための補正値を、前記撮像素子の出力する画像信号に基づく評価値と予め定めた黒の基準値とに基づいて算出する工程と、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項８】
撮像素子と、
光路に挿入された際に前記撮像素子への入射光量を減少させる光学フィルタと、
前記撮像素子への入射光量を調整する絞りと、を有する撮像装置の制御方法であって、
制御手段が、前記絞りを開放の状態に制御する工程と、
前記制御手段が、前記光学フィルタを光路から退避された状態に制御する工程と、
前記光学フィルタが光路から退避された状態かつ前記絞りが開放の状態で前記撮像素子から出力される画像信号に基づく輝度値が予め定められた閾値より低い場合に、算出手段が、前記撮像素子が出力する画像信号のブラックバランスを調整するための補正値を、前記撮像素子の出力する画像信号に基づく評価値と予め定めた黒の基準値とに基づいて算出する工程と、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項９】
撮像素子と、
前記撮像素子への入射光量を減少させる減光部材と、を有する撮像装置の制御方法であって、
制御手段が、前記減光部材による前記入射光量の減光率が最小となる状態に前記減光部材を制御する工程と、
前記減光率が最小となる状態で前記撮像素子から出力される画像信号に基づく輝度値が予め定められた閾値より低い場合に、算出手段が、前記撮像素子が出力する画像信号のブラックバランスを調整するための補正値を、前記撮像素子の出力する画像信号に基づく評価値と予め定めた黒の基準値とに基づいて算出する工程と、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】
本発明は撮像装置およびその制御方法に関し、特にはオートブラックバランス調整技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラや携帯電話などの撮像装置の出力信号は、撮像素子の温度上昇や個体差により、「黒」を表す信号のレベルが変化する。このような黒信号レベルの変化を補正する処理がブラックバランス調整処理である。ブラックバランス調整は、例えば遮光した状態で色差信号が０となるように、撮像素子の出力するＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の信号に加えるオフセット値を調整することで実現できる。また、オートブラックバランス調整（以下ＡＢＢ調整）機能を有する撮像装置は、画像信号から各色画素の信号に対するオフセット値（またはオフセット値の補正値）を自動的に決定し、ブラックバランスを自動で調整することができる。
【０００３】
ＡＢＢ調整は遮光されていることを前提としてオフセット値を決定するので、遮光されていない状態でＡＢＢ調整を行った場合には正しいオフセット値が得られない。そこで、例えば画像信号の輝度レベルが所定値より低い場合にＡＢＢ調整を行うようにすることが知られている。
【０００４】
例えば特許文献１には、輝度信号レベルに応じてブラックバランスを調整するか、ホワイトバランスを調整するかを自動で判定する技術が開示されている。具体的には輝度レベルが５０[IRE]以上ならホワイトバランスを調整し、５[IRE]以下ならブラックバランスを調整し、５から５０[IRE]であれば調整をしないというものである。ここで、ＩＲＥ(Institute of Radio Engineers)は映像信号の100%白の輝度レベルを100[IRE]とした単位である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平10-211166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、特許文献１の手法では、輝度信号レベルが所定のレベル以下であれば、他の条件は考慮せずにブラックバランス調整が行われる。例えば、光路に存在する絞りやＮＤ(Neutral Density)フィルタ等によって入射光が減光されたりして輝度信号レベルが所定のレベル以下になった場合にもブラックバランスの調整が行われる。なお、ＮＤフィルタはレンズの先端に取り付けるものだけでなく、絞りの替わりに用いたり絞りと併用したりするために撮像装置に内蔵されている場合も多い。
【０００７】
しかしながら、絞りやＮＤフィルタの影響で輝度信号レベルが所定のレベル以下になっている場合、レンズバリヤやレンズキャップ等によって遮光された状態と異なり、環境の変化により輝度信号レベルが変動する。そのため、照明が点灯したり、明るい場所に移動したりして周囲が明るくなった場合には、ブラックバランス調整中に輝度信号レベルが所定レベルを超えてしまうことが起こりうる。例えば数[IRE]の変化であっても輝度信号レベルが所定のレベルを超えてしまうため、ユーザがブラックバランス調整中の環境の変化に気付かないことは十分起こりうる。
このような場合、ブラックバランス調整結果の精度が低下することはいうまでもない。
【０００８】
本発明はこのような従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、より安定したブラックバランス調整を実行可能な撮像装置及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的は、撮像素子と、撮像素子が出力する画像信号のブラックバランスを調整するための補正値を、撮像素子の出力する画像信号に基づく評価値と予め定めた黒の基準値とに基づいて算出する算出手段と、撮像素子への入射光量を減少させる減光部材を制御し、当該減光部材による入射光量の減光率を制御する制御手段と、を有する撮像装置であって、減光部材が光学フィルタを含み、算出手段は、光学フィルタが光路から退避された状態で撮像素子から出力される画像信号に基づく輝度値が予め定められた閾値より低い場合に、補正値の算出を行うことを特徴とする撮像装置によって達成される。
【発明の効果】
【００１０】
このような構成により、本発明によれば、より安定したブラックバランス調整を実行可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る撮像装置の一例としてのデジタルカメラの概略構成図
【図２】本発明の第１実施形態に係るＡＢＢ調整の方法を示すフローチャート
【図３】本発明の第２実施形態に係る撮像装置の一例としてのデジタルカメラの概略構成図
【図４】本発明の第２実施形態に係るＡＢＢ調整の方法を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明の例示的な実施形態について詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る撮像装置の一例としてのデジタルカメラの概略構成図である。本実施形態のデジタルカメラはレンズ交換可能なタイプであるとする。
【００１３】
デジタルカメラ１００は、光学系１０１、ＮＤ部１０２、撮像部１０３、アナログフロントエンド（以下、ＡＦＥ）１０４、検波部１０５、ブラックバランス（以下、ＢＢ）補正部１０６、信号処理部１０７、操作部１０８、システム制御部１０９を有する。
【００１４】
また、図１には、光学系１０１の先端に取り付けるレンズキャップ１１０と、光学系１０１を取り外した場合にボディのレンズマウント（不図示）に取り付けるボディキャップ１１１を示している。通常、光学系１０１が取り付けられた状態ではボディキャップ１１１は外されており、また撮影時にはレンズキャップ１１０も外される。
【００１５】
システム制御部１０９は、光学系１０１、ＮＤ部１０２、撮像部１０３、ＡＦＥ１０４、検波部１０５、ＢＢ補正部１０６、信号処理部１０７を制御する。また、システム制御部１０９は検波部１０５から検波信号を得る。操作部１０８の操作内容もシステム制御部１０９が検出する。
【００１６】
光学系１０１は交換可能であり、絞り、フォーカシングレンズ、変倍レンズを有し、オートフォーカス制御が可能なズームレンズである。絞りの開口率（絞り値）、フォーカシングレンズの位置、変倍レンズの位置（レンズの倍率）は、システム制御部１０９によって制御可能である。
【００１７】
ＮＤ部１０２はシステム制御部１０９の制御に応じてＮＤフィルタを光路に挿入したり、光路から退避させたりする。ＮＤフィルタが光路に挿入されると、撮像部１０３への入射光量が減少する。本実施形態において、絞りとＮＤフィルタはいずれも撮像素子への入射光を減少させる減光部材として機能する。
【００１８】
撮像部１０３は、ＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサーまたはＣＣＤ(Charge Coupled Device)イメージセンサー（図示せず）等の撮像素子を有している。また、撮像部１０３にはタイミングジェネレータ（ＴＧ）も含まれている。
【００１９】
被写体（図示せず）を撮影すると、光学系１０１、ＮＤ部１０２（ＮＤフィルタが光路に挿入されていない場合もある）を通過した光が、撮像部１０３内の撮像素子上に結像される。そして、撮像素子は、カメラ設定に従いシステム制御部１０９によって定められた蓄積（露光）時間中に各画素への入射光量に応じた電圧を有するアナログ画像信号を出力する。
【００２０】
ＡＦＥ１０４では、アナログ画像信号をアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換して、デジタル画像信号（以下、画像データと呼ぶ）とする。また、システム制御部１０９の命令に従い信号の増幅を行う。信号増幅が行われた画像データは、検波部１０５とＢＢ補正部１０６に送られる。
【００２１】
検波部１０５ではシステム制御部１０９により設定された輝度検出枠に含まれるＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素それぞれの平均値と輝度信号の平均値を算出し、システム制御部１０９に送信する。なお、輝度信号の値（輝度値）は、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の値を用いて一般的な演算を行うことで求められる。
【００２２】
ＢＢ補正部１０６ではＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素それぞれにオフセット値を加える。オフセット値はＢＢ補正部１０６に記憶されている。記憶されているオフセット値はシステム制御部１０９で変更することができる。補正した信号は信号処理部１０７に送信される。
【００２３】
信号処理部１０７ではホワイトバランスの調整やガンマ補正、エッジ補正等が行われる。信号処理部１０７を経た画像データはビデオ信号処理され、デジタルカメラ１００が有する不図示の表示装置（ビューファインダー含む）や外部機器に出力される。
【００２４】
操作部１０８に含まれるスイッチやタッチパネルが操作されると、システム制御部１０９に信号が送られ、信号に基づいた処理を行うためにシステム制御部１０９より各ブロックに信号が送られる。
【００２５】
図２に示すフローチャートを参照して、本実施形態におけるＡＢＢ調整動作について説明する。
例えば操作部１０８のメニューボタンが操作されると、システム制御部１０９は表示装置にメニュー画面を表示させる。ユーザは、操作部１０８に含まれる矢印キーや実行キーを操作し、ＡＢＢ調整の実行を撮像装置に指示することができる。あるいは、操作部１０８にＡＢＢ調整の実行を指示するボタン又はキーが含まれていても良い。
【００２６】
例えばＡＢＢ調整の実行が指示されると、システム制御部１０９は例えば表示装置に「レンズキャップ又はボディキャップを取り付けて下さい。取付が終わったらＯＫボタンを押して下さい。」等のメッセージにより、ユーザに遮光を促すことができる。メッセージは表示や音声によって出力することができる。
【００２７】
ユーザから確認入力（この例であればＯＫボタンの押下）がなされると、システム制御部１０９はＡＢＢ調整を開始する。システム制御部１０９はまず、光学系１０１が取り付けられているか検出する。例えばシステム制御部１０９はレンズマウントを通じて光学系１０１にコマンドを送信し、正しい応答があれば光学系１０１が取り付けられており、応答がない場合は光学系１０１が取り付けられていないと判断する。
【００２８】
光学系１０１が取り付けられていると判断される場合、システム制御部１０９は光学系１０１が有する絞りを開放とし、ＮＤ部１０２にはＮＤフィルタを光路から退避させる（Ｓ２０１）。光学系１０１が取り外されていると判断される場合は絞りの制御ができないため、システム制御部１０９はＮＤフィルタの退避のみを行わせる。
【００２９】
次にシステム制御部１０９は、検波部１０５より取得した平均輝度値と、予め設定している遮光判定用の閾値とを比較する（Ｓ２０２）。平均輝度値が閾値以上であれば、システム制御部１０９は遮光されていない（もしくは遮光が不十分）と判断して、ＡＢＢ調整を中断する（Ｓ２０３）。中断後、「遮光が不十分のためＡＢＢ調整を中断しました」等のＡＢＢ調整を中断したことを報知するメッセージを表示もしくは音声出力する（Ｓ２０４）。
【００３０】
一方、平均輝度値が閾値より低い場合、システム制御部１０９は遮光されている（遮光が十分である）と判断し、ブラックバランス調整を開始させる。まず、システム制御部１０９は、検波部１０５が算出したＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素ごとの平均値を取得する（Ｓ２０５）。そしてシステム制御部１０９は、予め定めた黒の基準値と、平均値との差をオフセット値として算出する（Ｓ２０６）。例えば黒の基準値を２５６、取得したＲの平均値が２５０だったとすると差は６となり、Ｒに加えるオフセット値は＋６となる。このように、オフセット値は、遮光された状態で出力される各色画素の平均値を黒の基準値に等しくするための補正値である。
【００３１】
システム制御部１０９は、各色に対して算出したオフセット値をＢＢ補正部１０６に設定する（Ｓ２０７）。ＢＢ補正部１０６の出力値は、ＡＢＢ調整時と同条件であればＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素共に平均値が黒の基準値２５６となる。システム制御部１０９は、オフセット値を設定したあと、「ＡＢＢ調整ＯＫ」等の、ＡＢＢ調整が終了したことを表すメッセージを、表示又は音声出力する（Ｓ２０８）。ＡＢＢ調整の終了後、システム制御部１０９は絞り及びＮＤフィルタの制御を通常制御に戻す。
【００３２】
なお、本実施形態では、本発明の効果が最も得られる場合として、絞りやＮＤフィルタのような減光部材による減光作用を無効とした状態で検出した輝度レベルが閾値以下であることを条件としてＡＢＢ調整を実行する例を説明した。しかし、減光部材の減光作用を完全に無効としなくても、本願発明の効果は得られる。
【００３３】
すなわち、絞りやＮＤフィルタのような減光部材による入射光量の低減量を最大量より少なくした状態で検出した輝度レベルが閾値以下であることを条件としてＡＢＢ調整を実行すれば、遮光されていない状態でＡＢＢ調整が開始される可能性の低減は実現できる。  
【００３４】
例えば、ＮＤフィルタが固定されている場合には、絞りを解放にする制御だけ行っても良い。また、ＮＤフィルタのように光路に挿入されたり外されたりする部材の代わりに、透過率を電気的に変動できる素子が光路に設けられる場合であっても本発明は適用できる。この場合、透過率を最低の状態よりも高くして輝度の判定を行えばよい。
【００３５】
つまり、より一般的に述べれば、撮像素子への入射光量を減少させる減光部材の減光作用による減光率が最大でないように制御してから輝度の判定を行うことで、遮光されていない状態でＡＢＢ調整が開始される可能性の低減が実現できる。
【００３６】
また、検波信号は色ごとの値に限定されず、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の値のバランス（相互関係）がわかる信号（評価値）が得られれば良い。また、ＢＢ補正は遮光時に出力される色信号の値が０近傍となるように補正を行うことができれば、その補正方法に制限はない。
また、遮光判定用の閾値と平均輝度値とを比較するのではなく、検波部１０５より取得した複数の輝度値から代表となる輝度値を選択し、その代表輝度値と閾値とを比較するようにしてもよい。
【００３７】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第１実施形態の撮像装置は遮光手段を内蔵していなかったため、レンズキャップやボディキャップのような別部材で入射光を遮断する必要があった。本実施形態では、遮光部を有し、システム制御部１０９の制御によって撮像素子を遮光することが可能な撮像装置に本願発明を適用する場合について述べる。
【００３８】
図３に本実施形態に係る撮像装置の一例としてデジタルカメラ３００の概略構成図を示す。図３において図１と同様の構成要素には同じ参照数字を付し、重複する説明は省略する。図１及び図３の比較から明らかなように、本実施形態のカメラは、ＮＤ部１０２と撮像部１０３の間に遮光部３０１を有する。遮光部３０１は例えばメカシャッターのように、撮像素子への入射光の遮断・非遮断をシステム制御部１０９により制御可能な遮光部材を有する。
【００３９】
遮光部３０１により遮光されている状態では入射光が無い状態のアナログ画像信号が撮像部１０３から出力される。その他の構成は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００４０】
図４に示すフローチャートを参照して、本実施形態におけるＡＢＢ調整動作について説明する。図４において図２と同様の構成要素には同じ参照数字を付し、重複する説明は省略する。本実施形態では、ＡＢＢ調整を開始後、まずシステム制御部１０９が遮光部３０１を制御して遮光状態とする（Ｓ４０１）。以降は第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００４１】
本実施形態の手法を用いれば、遮光部３０１が有する遮光部材が何らかの不具合で正常に動作せず、遮光できなかった時に、誤ってＡＢＢ調整を開始する可能性を低減することができる。
【００４２】
なお、遮光部材としてメカニカルシャッターを例に挙げたが、光学系１０１に搭載している絞りで完全に遮光できる場合は絞りを制御して遮光しても良い。このように絞りを遮光部材として利用する場合、絞りを開放とすることはできないが、ＮＤフィルタの制御だけで、遮光されていない状態でＡＢＢ調整が開始される可能性の低減が実現できる。
【００４３】
また、本実施形態も第１の実施形態と同様に、撮像素子への入射光量を減少させる減光部材の減光作用による減光率が最大でないように制御してから輝度の判定を行えばよい。
また、第１の実施形態における応用例も本実施形態に適用可能である。
【００４４】
また、上記の２つの実施形態では、ＡＢＢ調整の終了後に絞り及びＮＤフィルタの制御を通常制御に戻したが、ＡＢＢ調整が終了する前に通常制御に戻しても構わない。例えば、検波部１０５がＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の平均値と輝度信号の平均値を算出するのに用いる画像データを取得するための露光期間（ＡＢＢ調整用露光期間）が終了すれば遮光する必要がなくなるため、ＡＢＢ調整用露光期間の終了後に通常制御に戻せばよい。
【００４５】
また、上記の２つの実施形態では、ＮＤフィルタを内蔵したデジタルカメラに本願発明を適用する場合について述べたが、ＮＤフィルタを内蔵していなくても、絞りの制御だけで、遮光されていない状態でＡＢＢ調整が開始される可能性の低減が実現できる。
また、上記の２つの実施形態で示したようなレンズ交換可能なタイプではなく、レンズ内蔵タイプの撮像装置にも本願発明は適用可能である。
【００４６】
以上、本発明を好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれらの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で様々な形態も本発明に含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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