(57)【要約】【構成】撮影された被写体像の白バランスを調整するとき、アンプ２４ａ〜２４ｃは、被写体像に対応するＲデータ，ＧデータおよびＢデータに白バランス調整ゲインであるＲｇａｉｎ，ＧｇａｉｎおよびＢｇａｉｎを個別に付与する。ＣＰＵ２２は、被写体像の色を評価し、最大色評価値に対応する色データに付与する白バランス調整ゲインを基準値（＝１．０）に設定する。【効果】白バランス調整が施されたＲＧＢデータのダイナミックレンジが縮小するのを防止できる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影された被写体像の白バランスを調整する白バランス調整回路において、
前記被写体像に対応する複数の色情報信号に基準ゲインを含む複数の白バランス調整ゲインを個別に付与する付与手段、
前記被写体像の色を評価する評価手段、および
前記評価手段の評価結果に基づいて前記基準ゲインを付与する色情報信号を変更する変更手段を備えることを特徴とする、白バランス調整回路。
【請求項２】
前記評価手段は、前記複数の色情報信号を個別に積算する積算手段、および前記積算手段によって求められた複数の積算値の中から最大積算値を特定する特定手段を含む、請求項１記載の白バランス調整回路。
【請求項３】
前記変更手段は前記最大積算値に対応する色情報信号を前記基準ゲインを付与する色情報信号とする、請求項２記載の白バランス調整回路。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の白バランス調整回路を備える、ビデオカメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、白バランス調整回路に関し、特にたとえばビデオカメラに適用され、撮影された被写体像の白バランスを調整する、白バランス調整回路に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来のこの種のビデオカメラでは、被写体像を形成する複数の領域の各々について色評価値が求められ、求められた複数の色評価値のうち図７に示す引き込み範囲に含まれる色評価値について平均値が算出され、そして平均値がＲ−Ｇ軸およびＢ−Ｇ軸の交点に収束するように白バランスが調整されていた。
【０００３】
具体的には、被写体像に対応するＲデータ，ＧデータおよびＢデータのうち、ＲデータおよびＢデータに色評価値の平均値に応じたゲインが付与され、これによって被写体像の白バランスが調整されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来技術では、基準ゲインを付与する色データは常にＧデータであったため、被写体によっては白バランスが調整されたＲＧＢデータのダイナミックレンジが縮小するという問題があった。つまり、被写体が自然光の下に存在するときは、図８（Ａ）に示すようにＧデータのレベルが最大となる。このため、白バランス調整時に１．０よりも大きなゲイン（たとえば１．３および１．２）をＲデータおよびＢデータに付与しても、ダイナミックレンジが縮小することはない。しかし、被写体が低色温度の光源下に存在するときは、図８（Ｂ）に示すようにＲデータのレベルが最大となる。このため、白バランス調整時に１．０よりも小さいゲイン（たとえば０．７および０．９）をＲデータおよびＢデータに付与すると、白バランス調整が施されたＲＧＢデータのダイナミックレンジが縮小してしまう。
【０００５】
それゆえに、この発明の主たる目的は、白バランス調整が施された色情報信号のダイナミックレンジが縮小するのを防止することができる、白バランス調整回路を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、撮影された被写体像の白バランスを調整する白バランス調整回路において、被写体像に対応する複数の色情報信号に基準ゲインを含む複数の白バランス調整ゲインを個別に付与する付与手段、被写体像の色を評価する評価手段、および評価手段の評価結果に基づいて基準ゲインを付与する色情報信号を変更する変更手段を備えることを特徴とする、白バランス調整回路である。
【０００７】
【作用】
撮影された被写体像の白バランスを調整するとき、付与手段は、被写体像に対応する複数の色情報信号に基準ゲインを含む複数の白バランス調整ゲインを個別に付与する。ここで、被写体像の色は評価手段によって評価され、基準ゲインを付与する色情報信号は、評価手段の評価結果に基づいて変更手段によって変更される。
【０００８】
好ましくは、評価手段は、複数の色情報信号を個別に積算し、これによって求められた複数の積算値の中から最大積算値を特定する。変更手段は、最大積算値に対応する色情報信号を基準ゲインを付与する色情報信号とする。
【０００９】
【発明の効果】
この発明によれば、被写体の色の評価結果に基づいて基準ゲインを付与する色情報信号を変更するようにしたため、白バランス調整が施された色情報信号のダイナミックレンジが縮小するのを防止することができる。
【００１０】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【００１１】
【実施例】
図１を参照して、この実施例のディジタルビデオカメラ１０は、レンズ１２を含む。被写体の光学像は、当該レンズ１２とイメージセンサ１６の前面に装着された原色フィルタ１４とを介してイメージセンサ１６の受光面に入射される。原色フィルタ１４は、図２に示すように、それぞれの画素に対応してＲ，ＧおよびＢのフィルタ要素を持つ。このため、受光面に形成された各々の受光素子で生成される電荷量は、Ｒ，ＧまたはＢの光量を反映する。
【００１２】
タイミングジェネレータ（ＴＧ）３４は、イメージセンサ１６で生成された電荷（画素信号）をラスタスキャン方式で読み出す。読み出された画素信号は、Ａ／Ｄ変換器１８によってディジタル信号つまり画素データに変換され、変換された画素データが第１信号処理回路２０に入力される。第１信号処理回路２０は、入力された画素データにＣＤＳやＡＧＣなどの信号処理を施し、かつこのような処理が施された画素データに色分離を施す。これによって、各画素がＲ，ＧおよびＢのすべての色情報を有することになり、同じ画素のＲデータ，ＧデータおよびＢデータが、第１信号処理回路２０から白バランス調整回路２２に同時に出力される。
【００１３】
Ｒデータはアンプ２４ａでＲｇａｉｎを付与され、Ｇデータはアンプ２４ｂでＧｇａｉｎを付与され、そしてＢデータはアンプ２４ｃでＢｇａｉｎを付与される。アンプ２４ａ〜２４ｃでゲインを付与されたＲデータ，ＧデータおよびＢデータは、マトリクス回路２６でマトリクス演算を施される。これによって、Ｙデータ，ＵデータおよびＶデータが生成される。
【００１４】
Ｒデータ，ＧデータおよびＢデータはまた、積算回路２８に入力される。画面は、図５に示すように水平方向および垂直方向に８分割され、６４個の分割エリアが画面に形成されている。積算回路２８は、Ｒデータ，ＧデータおよびＢデータを色情報毎にかつ分割エリア毎に積算する。これによって、各分割エリアの積算値Ｒｉｊ，ＧｉｊおよびＢｉｊが１フレーム期間かけて生成される。なお、ｉおよびｊはそれぞれ、水平方向および垂直方向における分割エリアの位置を示し、“１”〜“８”のいずれかの値が割り当てられる。
【００１５】
ＣＰＵ３０は、シャッタボタン３２が操作されたとき、イメージセンサ１６にプリ露光を施し、当該プリ露光に基づいて積算回路２８から出力された積算値Ｒｉｊ，ＧｉｊおよびＢｉｊに基づいて白バランスを調整し、そして白バランス調整が完了した後にイメージセンサ１６に本露光を施す。本露光によって得られた画素信号に基づくＹデータ，ＵデータおよびＶデータは、第２信号処理回路３８による圧縮処理を経て記録媒体４０に記録される。
【００１６】
ＣＰＵ３０は、シャッタボタン３２の操作に応答して白バランス調整を行うとき、図３〜図４に示すフロー図を処理する。なお、このフロー図に対応する制御プログラムは、ＲＯＭ４２に記憶される。
【００１７】
まずステップＳ１でカウンタ３０ｉおよび３０ｊとレジスタ３０ｒ，３０ｇおよび３０ｂとを初期化する。カウンタ３０ｉのカウントｉ，カウンタ３０ｉのカウントｉ，レジスタ３０ｒのレジスタ値ΣＲ，レジスタ３０ｇのレジスタ値ΣＧおよびレジスタ３０ｂのレジスタ値ΣＢはいずれも、“０”に設定される。
【００１８】
シャッタボタン３２が操作されると、まずプリ露光が実行され、当該プリ露光によって得られたＲデータ，ＧデータおよびＢデータはＲｇａｉｎの初期値，Ｇｇａｉｎの初期値およびＢｇａｉｎの初期値に従う白バランス調整を施される。かかる白バランス調整を施されたＲデータ，ＧデータおよびＢデータの積算値Ｒｉｊ，ＧｉｊおよびＢｉｊが、積算回路２８で求められる。
【００１９】
Ｒｇａｉｎ，ＧｇａｉｎおよびＢｇａｉｎの初期値は、５１００Ｋの色温度（基準色温度）を持つ被写体を撮影したときに白バランスが適切に調整される値である。製造される各々のイメージセンサの特性には誤差があるため、各々のディジタルカメラの製造時にＲｇａｉｎ，ＧｇａｉｎおよびＢｇａｉｎの初期値を個別に算出するようにしている。このようなＲｇａｉｎ，ＧｇａｉｎおよびＢｇａｉｎの初期値をアンプ２４ａ，２４ｂおよび２４ｃに設定して同じ被写体を撮影すると、アンプ２４ａ，２４ｂおよび２４ｃから出力されるＲデータ，ＧデータおよびＢデータはディジタルカメラ間で互いに一致することとなる。
【００２０】
ステップＳ３では、Ｒｇａｉｎ，ＧｇａｉｎおよびＢｇａｉｎの初期値に従って白バランス調整を施されたＲデータ，ＧデータおよびＢデータの積算値Ｒｉｊ，ＧｉｊおよびＢｉｊのうち、カウント値ｉおよびｊによって特定される分割エリアの積算値Ｒｉｊ，ＧｉｊおよびＢｉｊを取り込む。ステップＳ５では、取り込まれた積算値Ｒｉｊ，ＧｉｊおよびＢｉｊに基づいてＹｉｊ，（Ｒ−Ｇ）ｉｊおよび（Ｂ−Ｇ）ｉｊを算出する。Ｙｉｊは分割エリア（ｉ，ｊ）から検出されたＹ信号の積算値を示し、輝度評価値と定義することができる。一方、（Ｒ−Ｇ）ｉｊは分割エリア（ｉ，ｊ）から検出されたＲ信号およびＧ信号の積算値の差分を示し、（Ｂ−Ｇ）ｉｊは分割エリア（ｉ，ｊ）から検出されたＢ信号およびＧ信号の積算値の差分を示す。
【００２１】
続くステップＳ７では、数１に従ってｆｙ（Ｒ−Ｇ）ｉｊおよびｆｙ（Ｂ−Ｇ）ｉｊを求める。
【００２２】
【数１】
ｆｙ（Ｒ−Ｇ）ｉｊ＝（Ｒ−Ｇ）ｉｊ／ｃ１＊Ｙｉｊ
ｆｙ（Ｂ−Ｇ）ｉｊ＝（Ｂ−Ｇ）ｉｊ／ｃ２＊Ｙｉｊ
ｃ１，ｃ２：定数
（Ｒ−Ｇ）ｉｊおよび（Ｂ−Ｇ）ｉｊが示す数値には、プリ露光時の露光量が反映される。つまり、露光量が多ければ数値は大きくなるが、露光量が小さければ数値は小さくなる。このような特性を持つ（Ｒ−Ｇ）ｉｊおよび（Ｂ−Ｇ）ｉｊを各分割エリアの色評価値と定義すると、色評価値は露光量によって変動する。一方、被写体の色は本来的に露光量に依存せず、被写体および光源が変化しない限り、被写体の色は常に同じである。したがって、露光量が変更されても、色評価値は同じ値をとり続けるべきである。このため、数１に従って（Ｒ−Ｇ）ｉｊおよび（Ｂ−Ｇ）ｉｊの各々を露光量に関連するｃ１＊Ｙｉｊおよびｃ２＊Ｙｉｊによって割り算し、割り算値ｆｙ（Ｒ−Ｇ）ｉｊおよびｆｙ（Ｂ−Ｇ）ｉｊを色評価値と定義している。これによって色評価値は露光量に依存しなくなり、各分割エリアの色を正確に評価することができる。
【００２３】
ステップＳ９では、色評価値ｆｙ（Ｒ−Ｇ）ｉｊおよびｆｙ（Ｂ−Ｇ）ｉｊが図６（Ｂ）に示す色分布図のどこに位置するかを判別し、判別された位置に対応する重み付け係数Ｗｉｊを図６（Ａ）に示すテーブル３０ｔから検出する。なお、テーブル３０ｔは、ＣＰＵ３０内に形成される。続くステップＳ１１では、検出された重み付け係数ＷｉｊをステップＳ３で取り込んだ積算値Ｒｉｊ，ＧｉｊおよびＢｉｊに掛け算し、掛け算値Ｒｉｊ＊Ｗｉｊ，Ｇｉｊ＊ＷｉｊおよびＢｉｊ＊Ｗｉｊを求める。
【００２４】
図６（Ａ）によれば、重み付け係数Ｗｉｊは、“０”，“６”，“７”および“８”のいずれかの値を示す。このうち、“６”，“７”および“８”が割り当てられた領域が引き込み範囲を規定し、色評価値が引き込み範囲から外れる分割エリアは、ステップＳ１１の処理によって無効とされる。なお、図５に示す被写体像に着目した場合、斜線で示す１４個の分割エリアは同一色の青空であり、色評価値は図６（Ａ）に斜線で示す引き込み範囲から外れる。このため、この１４個の分割エリアは無効とされ、残り５０個の分割エリアが有効化される。
【００２５】
ステップＳ１３では、ステップＳ１１で算出された重み付け値Ｒｉｊ＊Ｗｉｊ，Ｇｉｊ＊ＷｉｊおよびＢｉｊ＊Ｗｉｊを色情報毎に積算する。具体的には、数２に従う演算を実行し、今回算出された重み付け値Ｒｉｊ＊Ｗｉｊ，Ｇｉｊ＊ＷｉｊおよびＢｉｊ＊Ｗｉｊを現時点のレジスタ値ΣＲ，ΣＧおよびΣＢに加算する。
【００２６】
【数２】
ΣＲ＝ΣＲ＋Ｒｉｊ＊Ｗｉｊ
ΣＧ＝ΣＧ＋Ｇｉｊ＊Ｗｉｊ
ΣＢ＝ΣＢ＋Ｂｉｊ＊Ｗｉｊ
ステップＳ１５では数２に従う積算が６４回繰り返されたかどうか判断し、ＮＯであれば、ステップＳ１７でカウント値ｉまたはｊを更新してからステップＳ３に戻る。この結果、図５に示す６４個の分割エリアの各々で得られた積算値Ｒｉｊ，ＧｉｊおよびＢｉｊについて、ステップＳ３〜Ｓ１３の処理が実行される。ステップＳ１５でＹＥＳと判断された時点で、レジスタ値ΣＲ，ΣＧおよびΣＢは、重み付け値Ｒｉｊ＊Ｗｉｊ，Ｇｉｊ＊ＷｉｊおよびＢｉｊ＊Ｗｉｊの１画面にわたる積算値を示す。したがって、レジスタ値ΣＲ，ΣＧおよびΣＢは、引き込み範囲に含まれる全ての分割エリアの色評価値と定義できる。
【００２７】
ステップＳ１９およびＳ２３では、レジスタ値ΣＲ，ΣＧおよびΣＢのいずれが最大値であるかを判別する。レジスタ値ΣＧが最大値であるときはステップＳ１９でＹＥＳと判断し、ステップ２１に進む。レジスタ値ΣＲが最大値であるときはステップＳ２３でＹＥＳと判断し、ステップ２５に進む。レジスタ値ΣＢが最大値であるときはステップＳ２３でＹＥＳと判断し、ステップ２７に進む。ステップＳ２１では数３に従ってＲｇａｉｎ，ＧｇａｉｎおよびＢｇａｉｎを算出し、ステップＳ２５では数４に従ってＲｇａｉｎ，ＧｇａｉｎおよびＢｇａｉｎを算出し、そしてステップＳ２７では数５に従ってＲｇａｉｎ，ＧｇａｉｎおよびＢｇａｉｎを算出する。
【００２８】
【数３】
Ｒｇａｉｎ＝ｋ１＊ΣＧ／ΣＲ
Ｇｇａｉｎ＝１．０
Ｂｇａｉｎ＝ｋ２＊ΣＧ／ΣＢ
ｋ１，ｋ２：定数
【００２９】
【数４】
Ｒｇａｉｎ＝１．０
Ｇｇａｉｎ＝ｋ３＊ΣＲ／ΣＧ
Ｂｇａｉｎ＝ｋ４＊ΣＲ／ΣＢ
ｋ３，ｋ４：定数
【００３０】
【数５】
Ｒｇａｉｎ＝ｋ５＊ΣＢ／ΣＲ
Ｇｇａｉｎ＝ｋ６＊ΣＢ／ΣＧ
Ｂｇａｉｎ＝１．０
ｋ５，ｋ６：定数
数３によればＧｇａｉｎが基準ゲイン（＝１．０）となり、数４によればＲｇａｉｎが基準ゲイン（＝１．０）となり、数５によればＢｇａｉｎが基準ゲイン（＝１．０）となる。
【００３１】
ステップＳ３３では、数３〜数５のいずれか１つによって求められたＲｇａｉｎ，ＧｇａｉｎおよびＢｇａｉｎを図１に示すアンプ２４ａ，２４ｂおよび２４ｃにそれぞれ設定する。ステップＳ２１の処理が実行されたときは、基準ゲインがＧデータに付与され、レジスタ値ΣＲ，ΣＧおよびΣＢに基づくゲインがＲデータおよびＢデータに付与される。ステップＳ２５の処理が実行されたときは、基準ゲインがＲデータに付与され、レジスタ値ΣＲ，ΣＧおよびΣＢに基づくゲインがＧデータおよびＢデータに付与される。ステップＳ２７の処理が実行されたときは、基準ゲインがＢデータに付与され、レジスタ値ΣＲ，ΣＧおよびΣＢに基づくゲインがＲデータおよびＧデータに付与される。アンプ２４ａ，２４ｂおよび２４ｃからは、白バランスが調整されたＲデータ，ＧデータおよびＢデータが出力される。
【００３２】
以上の説明から分かるように、白バランス調整回路２２に含まれるアンプ２４ａ〜２４ｃは、白バランス調整ゲインであるＲｇａｉｎ，ＧｇａｉｎおよびＢｇａｉｎを被写体像に対応するＲデータ，ＧデータおよびＢデータに個別に付与する。ここで、ＣＰＵ２２は、色評価値ΣＲ，ΣＧおよびΣＢを算出し、算出された色評価値ΣＲ，ΣＧおよびΣＢの中から最大色評価値を特定し、そして最大色評価値に対応する色データに付与する白バランス調整ゲインを基準値（＝１．０）に設定する。このため、基準ゲインが付与される色データは、被写体の色によって変更される。これによって、白バランス調整が施されたＲＧＢデータのダイナミックレンジが縮小するのを防止することができる。
【００３３】
なお、この実施例では、ディジタル方式のビデオカメラを用いて説明したが、この発明は、アナログ方式のビデオカメラにも適用できる。また、この実施例では、原色フィルタをイメージセンサの受光面に装着しているが、原色フィルタに代えて補色フィルタを装着してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示ブロック図である。
【図２】原色フィルタを示す図解図である。
【図３】ＣＰＵの動作の一部を示すフロー図である。
【図４】ＣＰＵの動作の他の一部を示すフロー図である。
【図５】画面に形成された分割エリアを示す図解図である。
【図６】（Ａ）は重み付け係数および引き込み範囲を示す図解図であり、（Ｂ）はＢ−Ｇ軸およびＲ−Ｇ軸によって形成される平面を示す図解図である。
【図７】Ｂ−Ｇ軸およびＲ−Ｇ軸によって形成される平面に形成された引き込み範囲を示す図解図である。
【図８】従来技術の動作の一部を示す図解図である。
【符号の説明】
１０　…ディジタルビデオカメラ
２０　…第１信号処理回路
２２　…白バランス調整回路
２４ａ〜２４ｃ　…アンプ
２６　…マトリクス回路
２８　…積算回路
３０　…ＣＰＵ
３８　…第２信号処理回路
４０　…記録媒体
【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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【図８】
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