(57)【要約】【課題】撮像素子の特性に依存することなくホワイトバランスの設定を正確に行うことを課題とする。【解決手段】撮像手段から出力された色信号に基づいて、前記色信号のホワイトバランスを調節するための利得を演算する演算手段を有し、前記演算手段は、被写体の色温度に応じて前記演算手段によって演算される利得を補正することを特徴とする撮像装置を提供する。【選択図】　　　図２
2004023746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像手段から出力された色信号に基づいて、前記色信号のホワイトバランスを調節するための利得を演算する演算手段を有し、
前記演算手段は、被写体の色温度に応じて前記演算手段によって演算される利得を補正する補正量を演算することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１において、前記演算手段は、被写体の色温度が高くなるにしたがって、前記色信号のうちＲ信号を増幅するために演算された利得が小さくなるように補正するとともにＢ信号を増幅するために演算された利得が大きくなるように補正することを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１において、前記演算手段は、被写体の色温度が低くなるにしたがって、前記色信号のうちＲ信号を増幅するために演算された利得が大きくなるように補正するとともにＢ信号を増幅するために演算された利得が小さくなるように補正することを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
撮像手段から出力された色信号に基づいて、前記色信号のホワイトバランスを調節するための利得を演算する演算手段方法において、
被写体の色温度に応じて前記色信号のホワイトバランスを調節するための利得を補正する補正量を演算することを特徴とするホワイトバランスの演算方法。
【請求項５】
請求項４において、被写体の色温度が高くなるにしたがって、前記色信号のうちＲ信号を増幅するために演算された利得が小さくなるように補正するとともにＢ信号を増幅するために演算された利得が大きくなるように補正することを特徴とするホワイトバランスの演算方法。
【請求項６】
請求項４において、被写体の色温度が低くなるにしたがって、前記色信号のうちＲ信号を増幅するために演算された利得が高くなるように補正するとともにＢ信号を増幅するために演算された利得が小さくなるように補正することを特徴とするホワイトバランスの演算方法。
【請求項７】
請求項４ないし請求項６のいずれか１項におけるホワイトバランスの演算方法を実行することを特徴とするプログラム。
【請求項８】
請求項７のプログラムを記憶した記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオカメラなどの画像信号処理に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ビデオカメラなどの撮像装置において、ユーザーが撮影したい被写体の光源に白紙等の白いものをあてて撮影された画像信号に基づいてホワイトバランス（ＷＢ）を設定する手法が採用されている。
【０００３】
そして、従来の撮像装置によれば、Ｒ信号の平均光量とＧ信号の平均光量とＢ信号の平均光量とを求めることにより、Ｒ信号およびＢ信号に対するホワイトバランスの調整を行うための利得を演算している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この演算方法は、図５に示すように、撮像素子に入力された光学像のレベルが撮像素子から光電変換され出力されたときにリニアに変換されるという仮定に基づいている。しかしながら、実際には図６に示すように撮像素子に入力された光学像のレベルが撮像素子から光電変換され出力されたときにリニアな関係ではない。この場合、特に色温度が極端に高い被写体や色温度が低い被写体を撮像しているときにホワイトバランスの設定を実行すると、精度が悪くなりホワイトバランスが適切に調整できないという問題がある。
【０００５】
本発明は、前述したような撮像装置の現状に鑑みてなされたものであり、その目的は、撮像素子の特性に依存することなくホワイトバランスの設定を正確に行うことを可能にした撮像装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、撮像手段から出力された色信号に基づいて、前記色信号のホワイトバランスを調節するための利得を演算する演算手段を有し、前記演算手段は、被写体の色温度に応じて前記演算手段によって演算される利得を補正する補正量を演算することを特徴とする撮像装置を提供する。
【０００７】
また、撮像手段から出力された色信号に基づいて、前記色信号のホワイトバランスを調節するための利得を演算する演算手段方法において、被写体の色温度に応じて前記色信号のホワイトバランスを調節するための利得を補正する補正量を演算することを特徴とするホワイトバランスの演算方法を提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面に沿って本発明の実施の形態を説明する。
【０００９】
以下に図１〜図４を用いて本実施の形態における撮像装置のホワイトバランスの設定を説明する。
【００１０】
図１は、本実施の形態における撮像装置のブロック図である。図１の撮像装置は、入射光量を調節するアイリス１０１、前記アイリス１０１によって光量を調節された光学像からＲ、Ｇ、Ｂにそれぞれ波長毎に分光を行うダイクロイックプリズム１０２を有する。
【００１１】
また、撮像装置は、前記ダイクロイックプリズム１０２によって分光されたＲ，Ｇ，Ｂのそれぞれの光学像に対応し、光電変換して映像信号に変換するＣＣＤ等の撮像素子１０３，１０４，１０５、撮像素子１０３，１０４，１０５のそれぞれに対応し、それらの蓄積電荷のノイズを低減する２重相関サンプリング回路（ＣＤＳ回路）１０６，１０７，１０８、ＣＤＳ回路１０６，１０７，１０８より出力された映像信号にそれぞれ対応し、それらの映像信号を増幅するためのＡＧＣ回路１０９，１１０，１１１を有する。
【００１２】
また、撮像装置は、ＡＧＣ回路１０９，１１０，１１１からそれぞれ得られたＲ信号，Ｇ信号，Ｂ信号にゲートをかけ撮像画面上の指定領域内に相当する映像信号を抽出・積分してその平均光量をそれぞれ検波するための検波回路１１２，１１３，１１４を有する。なお、図４は、ホワイトバランスの調整値を設定するときの各検波回路１１２，１１３，１１４における撮像画面上の指定領域内の信号を抽出するためのゲート枠を示している。ホワイトバランスの調整値を設定する場合、白紙を画面一杯に撮像することを想定しているため、ゲート枠を撮像画面上の信号の大部分を抽出するように枠を広げている。
【００１３】
また、撮像装置は、各検波回路１１２，１１３，１１４から出力されたＲ信号，Ｇ信号，Ｂ信号にそれぞれホワイトバランス処理を施すためのＷＢ回路１１５，１１６，１１７を有する。また、ホワイトバランスセット実行キー１１８はホワイトバランスの調整値を設定するための操作部材である。また、システムコントロール回路１１９は、撮像装置の各回路を制御する。
【００１４】
図２は、本実施の形態における撮像装置のシステムコントロール回路１１９におけるホワイトバランスの演算処理内容を示したフローチャートである。
【００１５】
まず、このフローチャートの概略を説明する。
【００１６】
Ｓ１０１…ユーザーによってＷＢ　ＳＥＴ実行キー１１８が操作され、ＷＢ　ＳＥＴの開始命令がなされたかどうかを判別する。
【００１７】
Ｓ１０２…開始命令に応じてＲ信号検波回路１１２によって検波を行い、得られた画面全体のＲ信号の積分値をＲｓｉｇとする。
【００１８】
Ｓ１０３…開始命令に応じてＧ信号検波回路１１３によって検波行い、得られた画面全体のＧ信号の積分値をＧｓｉｇとする。
【００１９】
Ｓ１０４…開始命令に応じてＢ信号検波回路１１４によって検波を行い、得られた画面全体のＢ信号の積分値をＢｓｉｇとする。
【００２０】
Ｓ１０５…Ｒ信号検波回路４１２によって検波された画面全体のＲ信号の積分値ＲｓｉｇＧ信号検波回路４１３によって検波された画面全体のＧ信号の積分値をＧｓｉｇとの比率によりＲｓｉｇの補正値を演算する。
【００２１】
Ｓ１０６…Ｂ信号検波回路４１４によって検波された画面全体のＢ信号の積分値ＢｓｉｇとＧ信号検波回路４１３によって検波された画面全体のＧ信号の積分値をＧｓｉｇとの比率によりＢｓｉｇの補正値を演算する。
【００２２】
Ｓ１０７…Ｇ信号のＷＢ回路１１６の信号を増幅する利得をＧｇａｉｎとしＲ信号ＷＢ回路１１５のゲインをＲｇａｉｎとすると、Ｒｇａｉｎは、Ｒｇａｉｎ＝（Ｇｓｉｇ×Ｇｇａｉｎ）÷Ｒｓｉｇ　の演算式により求められる。
【００２３】
Ｓ１０８…Ｇ信号のＷＢ回路１１６の信号を増幅する利得をＧｇａｉｎとしＢ信号ＷＢ回路１１７のゲインをＢｇａｉｎとすると、Ｂｇａｉｎは、Ｂｇａｉｎ＝（Ｇｓｉｇ×Ｇｇａｉｎ）÷Ｂｓｉｇ　の演算式により求められる。
【００２４】
Ｓ１０９…Ｓ１０７で演算したＲｇａｉｎに対して、２０１で演算した補正値を加算しＲｇａｉｎを演算する。
【００２５】
Ｓ１１０…Ｓ１０８で演算したＢｇａｉｎに対して、２０２で演算した補正値を加算しＢｇａｉｎを演算する。
【００２６】
Ｓ１１１…Ｓ１０５で演算し求めたＲｇａｉｎをＲ信号のＷＢ回路１１５に出力する。
【００２７】
Ｓ１１２…Ｓ１０６で演算し求めたＢｇａｉｎをＢ信号のＷＢ回路１１７に出力する。
【００２８】
次に撮像装置全体のホワイトバランス設定時における具体的な動作について説明する。
【００２９】
ユーザーはホワイトバランスの調整値を設定するためにＷＢ　ＳＥＴ実行キー１１８を使ってホワイトバランスの設定を実行させる（ステップＳ１０１）。以下に、ホワイトバランスの設定が実行された後の処理について説明する。
【００３０】
光学像がアイリス１０１を介して、ダイクロイックプリズム１０２に入力され波長毎に分光され、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号とに分光される。そしてＲ信号は撮像素子１０３に、Ｇ信号は撮像素子１０４に、Ｂ信号は撮像素子１０５に入力されそれぞれ光電変換される。撮像素子１０３、撮像素子１０４、撮像素子１０５から出力された映像信号はＣＤＳ回路１０６、ＣＤＳ回路１０７、ＣＤＳ回路１０８にそれぞれ入力され、それぞれノイズを低減するために２重相関サンプリングされる。ＣＤＳ回路１０６、ＣＤＳ回路１０７、ＣＤＳ回路１０８から出力された映像信号は、それぞれＡＧＣ回路１０９、ＡＧＣ回路１１０、ＡＧＣ回路１１１に入力され所定のレベルに増幅され、Ｒ信号検波回路１１２、Ｇ信号検波回路１１３、Ｂ信号検波回路１１４にそれぞれ入力される。Ｒ信号検波回路１１２では、画面全体のＲ信号を積分して平均光量を求める（ステップＳ１０２）。同様にＧ信号検波回路１１３では画面全体のＧ信号を積分して平均光量を求める（ステップＳ１０３）。同様に前記Ｂ信号検波回路１１３では画面全体のＢ信号を積分して平均光量を求める（ステップＳ１０４）。
【００３１】
ここで、ホワイトバランスを設定したことにより、白紙などの白色被写体がモニタ上で白と再現されるためには、Ｒ信号とＧ信号とＢ信号のそれぞれの映像信号レベルが、１：１：１の割合になっていなければならない。そのためには、Ｒ信号ＷＢ回路４１５とＢ信号のＷＢ回路１１７でＲ信号とＢ信号のそれぞれのゲインを制御する必要があるが、以下に、システムコントロール１１９による実際の演算について説明する。
【００３２】
まず、Ｓ１０２〜１０４でそれぞれ検波したＲ，Ｇ，Ｂ信号の平均光量Ｒｓｉｇ、Ｇｓｉｇ、Ｂｓｉｇから、ＲｓｉｇとＧｓｉｇの比Ｒｓｉｇ／Ｇｓｉｇ、およびＢｓｉｇとＧｓｉｇの比Ｂｓｉｇ／Ｇｓｉｇを求める。求められた比は被写体の色温度に依存し、例えば被写体の色温度が高いとＲｓｉｇの信号は小さくなるため比の値は小さくなり、被写体の色温度が低い場合はＲｓｉｇの信号が大きくなるため比の値が大きくなる。一方、被写体の色温度が高いとＢｓｉｇの信号は小さくなるため比の値は小さくなり、被写体の色温度が低い場合はＢｓｉｇの信号が大きくなるため比の値が大きくなる。
【００３３】
次に、図７に示した関数を用いてＲｓｉｇおよびＢｓｉｇの補正値を演算する（ステップＳ１０５）。なお、Ｒｓｉｇ／ＧｓｉｇとＲｓｉｇの補正値，Ｂｓｉｇ／ＧｓｉｇとＢｓｉｇの補正値の具体的な対応関係はそれぞれ図３（ａ），図３（ｂ）に示すとおりである。図３において、Ｒｓｉｇ／Ｇｓｉｇ（Ｂｓｉｇ／Ｇｓｉｇ）が１．０に近い場合、補正値は０だが、１．０からずれるに従って補正値が大きくなっている。すなわち、図６に示した撮像素子の入出力特性に適合するように、被写体の色温度が高くなるにしたがって利得Ｒｇａｉｎが小さくなるように補正値を演算し、利得Ｂｇａｉｎが大きくなるように補正値を演算する。また、被写体の色温度が低くなるにしたがって利得Ｒｇａｉｎが大きくなるように補正値を演算し、利得Ｂｇａｉｎが小さくなるように補正値を演算する。
【００３４】
次に補正前のＲｇａｉｎ，Ｂｇａｉｎを求める。なお、ＷＢ回路１１６においてＧ信号に対する増幅率Ｇｇａｉｎは固定である。
【００３５】
まず、Ｒ信号検波回路１１２の検波結果であるＲｓｉｇと、Ｇ信号検波回路１１３の検波結果であるＧｓｉｇと、Ｇ信号ＷＢ回路１１６の固定ゲインＧｇａｉｎの３つの値からＲ信号ＷＢ回路１１５のＲｇａｉｎを（Ｇｓｉｇ×Ｇｇａｉｎ）÷Ｒｓｉｇ　の式から求める（ステップＳ１０７）。
【００３６】
同様に、Ｂ信号検波回路１１４の検波結果であるＲｓｉｇと、Ｇ信号検波回路１１３の検波結果であるＧｓｉｇと、Ｇ信号ＷＢ回路１１６の固定ゲインＧｇａｉｎの３つの値からＲ信号ＷＢ回路１１５のＲｇａｉｎを（Ｇｓｉｇ×Ｇｇａｉｎ）÷Ｒｓｉｇ　の式から求める（ステップＳ１０７）。
【００３７】
そして、Ｓ１０５で求めたＲｓｉｇの補正値とＳ１０７で求めたＲｇａｉｎを加算しＲｇａｉｎを求める。（ステップＳ１０９）
同様に、Ｓ１０６で求めたＢｓｉｇの補正値とＳ１０８で求めたＢｇａｉｎを加算しＢｇａｉｎを求める。（ステップＳ１１０）
Ｓ１０９で補正されたＲｇａｉｎでＲ信号のゲインをＷＢ回路１１５において調節する（ステップＳ１１１）。
【００３８】
Ｓ１０９で補正されたＢｇａｉｎでＢ信号のゲインをＷＢ回路１１７において調節する（ステップＳ１１２）。
【００３９】
以上の処理により、撮像素子の出力特性に依存することなく適切なホワイトバランスの調節を行うことができる。
【００４０】
なお、本発明は、一例として、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを、インターネットなどのネットワークを介して画像信号処理装置に供給し、撮像装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによって達成できる。
【００４１】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態のシステムコントロール１１９の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００４２】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー（Ｒ）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。
【００４３】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。
【００４４】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示にもとづき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される。
【００４５】
本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明したフローチャートに対応するプログラムコードを格納することになるが、簡単に説明すると、本発明の撮像装置に不可欠なモジュールを、記憶媒体に格納することになる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の撮像装置によれば、ホワイトバランスの設定を行う場合、撮像素子の特性を考慮して、Ｒ信号の平均光量とＧ信号の平均光量との比からＲ信号に対するＷＢ回路におけるゲインの補正値を演算し、同様に、Ｂ信号の平均光量とＧ信号の平均光量との比からＢ信号に対するＷＢ回路におけるゲインの補正値を演算しているためホワイトバランスの設定を正確に行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の実施の形態における撮像装置のブロック図。
【図２】本発明の実施の形態におけるホワイトバランスを設定する場合の撮像装置の動作処理フローチャート。
【図３】演算された色信号の利得を補正する補正値の具体例を示す図。
【図４】色信号の利得の演算に用いる信号の検出領域を示す図。
【図５】撮像素子の理想的な入出力特性を示す図。
【図６】撮像素子の実際の入出力特性を示す図。
【図７】演算された色信号の利得を補正する補正値を演算するための関数を示す図。
【符号の説明】
１０３　Ｒ信号用撮像素子
１０４　Ｇ信号用撮像素子
１０５　Ｂ信号用撮像素子
１１２　Ｒ信号用検波回路
１１３　Ｇ信号用検波回路
１１４　Ｂ信号用検波回路
１１５　Ｒ信号用ＷＢ回路
１１６　Ｇ信号用ＷＢ回路
１１７　Ｂ信号用ＷＢ回路
１１９　システムコントロール回路
【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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