(57)【要約】      （修正有）【課題】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。【解決手段】撮像素子への入射光量を減少させる減光部材と、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の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、減光部材による入射光量の減光量を制御可能な制御手段と、を有する。制御手段は、減光部材による入射光量の減光量が最大量よりも小さい状態で撮像素子から得られる輝度値が予め定められた閾値以下であることを条件として、算出手段による補正値の算出を、閾値を判定した時の減光量より大きい状態で行わせるように制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
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の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、
前記減光部材による入射光量の減光量を制御可能な制御手段と、を有する撮像装置であって、
前記制御手段は、前記減光部材による入射光量の減光量が最大量よりも小さい状態で前記撮像素子から得られる輝度値が予め定められた閾値以下であることを条件として、前記算出手段による前記補正値の算出を、前記閾値を判定した時の減光量より大きい状態で行わせるように制御することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記減光部材による入射光量の減光量が最大量よりも小さい状態は、所定の量の減光可能な状態であり、閾値を判定した時の減光量より大きい状態は閾値を判定した時の減光量より所定の量だけ大きい状態であることを特徴とした、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記所定の量は閾値に基づく値であることを特徴とした、請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
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、を備えた撮像装置の制御方法であって、
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の値と予め定めた黒の基準値とに基づいて算出する算出工程と、
前記減光部材による入射光量の減光量を制御可能な制御工程と、を有する撮像装置であって、
前記制御工程では、前記減光部材による入射光量の減光量が最大量よりも小さい状態で前記撮像素子から得られる輝度値が予め定められた閾値以下であることを条件として、前記算出手段による前記補正値の算出を、前記閾値を判定した時の減光量より大きい状態で行わせるように制御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、オートブラックバランス調整技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラやデジタルビデオカメラの出力信号は、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）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】
さらに特許文献１では、ＡＢＢ調整の前に絞りやＮＤなどの減光手段を制御し、減光していない状態で輝度レベルが所定値より低いかどうかを判定する技術が開示されている。この手段を用いれば、減光状態で輝度レベルが所定値より低くても、減光していない状態で輝度レベルが所定値より低くない場合があるので、遮光していない状態でＡＢＢ調整を行う確率を減らすことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2013-98590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、減光されていない状態でＡＢＢ調整を行う可能性は減るが、減光していない状態で、輝度信号レベルが所定のレベル以下であれば、ＡＢＢ調整は行われてしまう。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。
【０００７】
本発明はこのような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】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の撮像装置は、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、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の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、前記減光部材による入射光量の減光量を制御可能な制御手段と、を有する撮像装置であって、前記制御手段は、前記減光部材による入射光量の減光量が最大量よりも小さい状態で前記撮像素子から得られる輝度値が予め定められた閾値以下であることを条件として、前記算出手段による前記補正値の算出を、前記閾値を判定した時の減光量より大きい状態で行わせるように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
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な撮像装置及びその制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１におけるデジタルビデオカメラの概略構成図
【図２】実施例１におけるＡＢＢ調整の方法を示すフローチャート
【図３】実施例２における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】
【００１１】
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ビデオカメラの概略構成図である。本実施形態のデジタルビデオカメラはレンズ交換可能なタイプであるとする。
【００１２】
デジタルビデオカメラ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。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。
【００１３】
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。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。
【００１４】
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。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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。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。
【００１７】
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。
【００１８】
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、デジタルビデオカメラ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。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。  
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
次にシステム制御部１０９は、検波部１０５より取得した輝度値と、予め設定している遮光判定用の閾値とを比較する（Ｓ２０２）。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）。
【００２４】
一方、輝度値が閾値より低い場合、システム制御部１０９はＮＤ部１０２を制御し、ＮＤを可能な限り挿入し、光学系１０１が取り付けられていれば、絞りを可能な限り小絞りとする（Ｓ２０５）。遮光されていない場合、減光することにより、輝度レベルが実際の黒のレベルに近づき、補正結果が良くなる。
【００２５】
例えば検波値が１２ビットで黒レベルが２５６とし、閾値が黒レベルに対して１６、輝度レベルが１２であったとする。この結果輝度レベルが閾値より低いので、ＡＢＢ調整が開始される。この時、遮光されておらず、実際は輝度レベルが、黒レベルに対して４であったとすると、調整で１２の補正をしてしまうため、実際には黒レベルが低くなってしまう。Ｓ２０５で減光することで、１２だった輝度レベルは１段絞ると８（＝４＋（１２−４）÷２）程度、２段絞ると６（＝４＋（１２−４）÷４）程度となり、黒レベルのずれが小さくなり、調整のずれが緩和される。遮光されている状態であれば、実際の黒レベルが１２であり、絞りやＮＤを変更しても光量が変わらないため、検波される輝度レベルは変わらない。
【００２６】
次に、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（Ｓ２０６）。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（Ｓ２０７）。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。
【００２７】
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（Ｓ２０８）。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（Ｓ２０９）。
【００２８】
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を可能な限り挿入する例を説明した。しかし、減光部材を部分的に挿入しても効果が得られる。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量を、輝度レベルと閾値を比較する時よりも大きくすれば黒レベルのずれが緩和される。
【００２９】
＜第２の実施形態＞
第１の実施形態では、減光していない状態を可能な限り減光していない状態（絞りを開放、ＮＤを退避）、減光している状態を可能な限り減光している状態（絞りを小絞り、ＮＤを最大濃度挿入）としていた。本実施例では最低限の露出の変更で実施する手法を提示する。概略構成に関しては実施例１で説明した図１と同様であるため、省略する。
【００３０】
図３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。まず閾値が所定の量の露出を下げられるかどうかを判定する（Ｓ３０１）。閾値付近の信号が検出されてＡＢＢを開始したとしても、ＡＢＢ調整開始前に露出を下げれば、調整時に検出されるＲ、Ｇ、Ｂの値が遮光時の黒レベルに近くなる。例えば実施例１と同様、閾値は黒レベルに対して１６であるとする。１段絞ればおおよそ半分の明るさになるので、遮光時の黒レベルが０であるとすると、５段絞れば閾値付近の信号は０．５程度となり、ほぼ遮光時の黒レベルとなる。温度等で黒レベルが＋１６〜−１６まで変動するとしても、さらに１段絞れば、遮光時の黒レベルと検出した輝度レベルの差が最大の３２の時も０．５程度となる。
【００３１】
本実施例では所定の量Ｓ［段］を
Ｓ＝ｌｏｇ（閾値，２）＋２                       式（１）
とする。式（１）は閾値の信号を１未満とするための段数ｌｏｇ（閾値，２）＋１と、黒レベルの変動分を考慮した１段を加えたものである。閾値が１６であるとすると、Ｓは６段となる。
【００３２】
Ｓ３０１で所定の量の露出を下げられない露出状態であれば、露出を上げる（Ｓ３０２）。本実施例ではＳは６［段］となる。例えば最小の絞り値がＦ８、現在の絞り値がＦ４、ＮＤの最大濃度が４Ｓｔｏｐｓ、現在値が２Ｓｔｏｐｓであったとすると、露出は４段しか下げることができない。そこで、絞りをＦ２にするか、ＮＤを退避させることで６段変更することが可能な状態に露出を変更する。
【００３３】
次に実施例１と同様、輝度レベルと閾値を比較する（Ｓ２０２）。輝度レベルが閾値より大きければ、実施例１と同様、ＡＢＢ調整を中断し（Ｓ２０３）、中断したことをユーザに報知する（Ｓ２０４）。Ｓ２０２で輝度レベルが閾値より低ければ、所定の量の露出を下げる（Ｓ３０３）。本実施例では６段、露出を下げる。Ｓ３０３で露出を下げた後、実施例１と同様Ｒ、Ｇ、Ｂの平均値の取得（Ｓ２０６）、オフセット値の算出（Ｓ２０７）、オフセット値の設定（Ｓ２０８）、ＡＢＢ調整終了の報知を行う（Ｓ２０９）。
【００３４】
本実施例の手法を用いれば、遮光しない状態でＡＢＢ調整を行い、輝度レベルが閾値より低くなった場合でも、最低限の露出の変更で、おおよそ黒レベルを正しく調整することができる。
【００３５】
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。
【符号の説明】
【００３６】
１０１‥‥光学系
１０２‥‥ＮＤ部
１０３‥‥撮像部
１０４‥‥アナログフロントエンド
１０５‥‥検波部
１０６‥‥ブラックバランス補正部
１０７‥‥信号処理部
１０８‥‥操作部
１０９‥‥システム制御部
１１０‥‥レンズキャップ
１１１‥‥ボディキャップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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