(57)【要約】【課題】  赤外線除去フィルタを用いることなく、近赤外光が入射されたときでも、色再現性の良好なカラーの映像信号を得ることができる撮像装置及び信号処理方法を提供する。【解決手段】  入射光に対応した第１のＲＧＢ信号の積算値の比（ΣＲ１／ΣＧ１）に応じて第１〜第３の係数（ｋ１、ｋ２、ｋ３）を定め、第１のＲＧＢ信号に、予め定めた係数を掛けて加算した結果（ａＲ１＋ｂＧ１＋ｃＢ１）に第１〜第３の係数を乗算し、その乗算結果を、第１のＲＧＢ信号から減算して第２のＲＧＢ信号（Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２）を得る。第１〜第３の係数は、比（ΣＲ１／ΣＧ１）に基づいて、第２のＲＧＢ信号を画面毎に積算することにより得られる第２のＲＧＢの積算値（ΣＲ２、ΣＧ２、ΣＢ２）が、ターゲットとして予め定めた色信号の画面毎の積算値（ΣＲ０、ΣＧ０、ΣＢ０）に近似するように定められる。【選択図】        図１    
2005323141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を受けて、入射光に対応した第１の赤、緑、青の色信号を出力する色信号生成手段と、
前記色信号生成手段から得られた第１の赤、緑、青の色信号を画面毎に積算することにより、第１の赤、緑、青の積算値を得る積算手段と、
前記積算手段から得られた第１の赤の積算値と第１の緑の積算値の比、又は第１の青の積算値と第２の緑の積算値の比を算出する除算手段と、
前記除算手段から得られた前記比に応じて第１乃至第３の係数を定める係数生成手段と、
前記色信号生成手段から得られる第１の赤、緑、青の色信号に、予め定めた係数を掛けて加算した信号を得る加算手段と、
前記加算手段の出力値に前記第１の係数を乗算する第１の乗算手段と、
前記加算手段の出力値に前記第２の係数を乗算する第２の乗算手段と、
前記加算手段の出力値に前記第３の係数を乗算する第３の乗算手段と、
前記色信号生成手段から得られた前記第１の赤の色信号から、前記第１の乗算手段より得られる信号を減じて第２の赤の色信号を算出する第１の減算手段と、
前記色信号生成手段から得られた前記第１の緑の色信号から、前記第２の乗算手段より得られる信号を減じて第２の緑の色信号を算出する第２の減算手段と、
前記色信号生成手段から得られた前記第１の青の色信号から、前記第３の乗算手段より得られる信号を減じて第２の青の色信号を算出する第３の減算手段と
を具備し、
前記係数生成手段は、前記比に基づいて、前記第２の赤、緑、青の色信号を画面毎に積算することにより得られる第２の赤、緑、青の積算値が、ターゲットとして予め定めた赤、緑、青の色信号の画面毎の積算値に近似するように前記第１乃至第３の係数を定める
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記ターゲットとして予め定めた赤、緑、青の色信号は、前記色信号生成手段と前記減算手段の総合的な特性が人間の色覚特性又はそれを線形変換することによって得られる分光感度特性を有するときに得られる色信号であ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】
前記ターゲットとして予め定めた赤、緑、青の色信号は、前記色信号生成手段と前記減算手段の総合的な特性がＣＩＥ１９３１等色関数又はそれを線形変換することによって得られる等色関数に近似した分光応答度特性を有するときに得られる色信号であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第２の赤、緑、青の色信号又はこれに対してホワイトバランス処理及びガンマ補正の少なくとも一方を行うことにより得られる色信号と、３行３列の係数マトリクスとの乗算を含むマトリクス演算を行うことにより、輝度信号および２つの色差信号を算出する輝度色差信号生成手段をさらに有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項５】
被写体照度に応じて前記係数生成手段及び前記輝度色差信号生成手段を制御する切替制御手段をさらに有し、
前記被写体照度が所定値以上のときは、前記切替制御手段は、
前記係数生成手段に、上記のように、前記第１の積算値の比に基づいて、前記第２の赤、緑、青の色の画面毎の積算値がターゲットとして予め定めた赤、緑、青の色信号の画面毎の積算値に近似するように前記第１乃至第３の係数を定めさせ、前記輝度色差信号生成手段に、前記第２の赤、緑、青の色信号又はこれに対してホワイトバランス処理及びガンマ補正の少なくとも一方を行うことにより得られる色信号の色の情報を保持したまま色差信号を生成させ、
前記被写体照度が所定値未満のときは、前記切替制御手段は、
前記係数生成手段に、前記第１乃至第３の係数としてゼロを出力させ、前記輝度色差信号生成手段に、色差信号をゼロとし、輝度信号のみを出力させる
ことを特徴とする
請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記色信号生成手段が、撮像手段と、前記撮像手段から出力された色信号の直流成分を再生する直流成分再生手段とを有し、前記積算手段が前記直流成分再生手段から出力される色信号の積算値を求めることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の撮像装置と、
前記撮像装置から出力される画像データを記録媒体に書き込む手段とを備えた
カメラ。
【請求項８】
入射光を受けて、入射光に対応した第１の赤、緑、青の色信号を出力する色信号生成手段を有する撮像装置における信号処理方法において、
前記色信号生成手段から得られた第１の赤、緑、青の色信号を画面毎に積算することにより、第１の赤、緑、青の積算値を得る積算工程と、
前記積算工程から得られた第１の赤の積算値と第１の緑の積算値の比、又は第１の青の積算値と第２の緑の積算値の比を算出する除算工程と、
前記除算工程から得られた前記比に応じて第１乃至第３の係数を定める係数生成工程と、
前記色信号生成手段から得られる第１の赤、緑、青の色信号に、予め定めた係数を掛けて加算した信号を得る加算工程と、
前記加算工程の出力値に前記第１の係数を乗算する第１の乗算工程と、
前記加算工程の出力値に前記第２の係数を乗算する第２の乗算工程と、
前記加算工程の出力値に前記第３の係数を乗算する第３の乗算工程と、
前記色信号生成手段から得られた前記第１の赤の色信号から、前記第１の乗算工程より得られる信号を減じて第２の赤の色信号を算出する第１の減算工程と、
前記色信号生成手段から得られた前記第１の緑の色信号から、前記第２の乗算工程より得られる信号を減じて第２の緑の色信号を算出する第２の減算工程と、
前記色信号生成手段から得られた前記第１の青の色信号から、前記第３の乗算工程より得られる信号を減じて第２の青の色信号を算出する第３の減算工程と
を具備し、
前記係数生成工程は、前記比に基づいて、前記第２の赤、緑、青の色信号を画面毎に積算することにより得られる第２の赤、緑、青の積算値が、ターゲットとして予め定めた赤、緑、青の色信号の画面毎の積算値に近似するように前記第１乃至第３の係数を定める
ことを特徴とする信号処理方法。
【請求項９】
前記ターゲットとして予め定めた赤、緑、青の色信号は、前記色信号生成手段による色信号生成と前記減算工程における減算の総合的な特性が人間の色覚特性又はそれを線形変換することによって得られる分光感度特性を有するときに得られる色信号であることを特徴とする請求項８に記載の信号処理方法。
【請求項１０】
前記ターゲットとして予め定めた赤、緑、青の色信号は、前記色信号生成手段による色信号生成と前記減算工程における総合的な特性がＣＩＥ１９３１等色関数又はそれを線形変換することによって得られる等色関数に近似した分光応答度特性を有するときに得られる色信号であることを特徴とする請求項８に記載の信号処理方法。
【請求項１１】
前記第２の赤、緑、青の色信号又はこれに対してホワイトバランス処理及びガンマ補正の少なくとも一方を行うことにより得られる色信号と、３行３列の係数マトリクスとの乗算を含むマトリクス演算を行うことにより、輝度信号および２つの色差信号を算出する輝度色差信号生成工程をさらに有することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載の信号処理方法。
【請求項１２】
被写体照度に応じて前記係数生成工程及び前記輝度色差信号生成工程を制御する切替制御工程をさらに有し、
前記被写体照度が所定値以上のときは、前記切替制御工程は、
前記係数生成工程に、上記のように、前記第１の積算値の比に基づいて、前記第２の赤、緑、青の色の画面毎の積算値がターゲットとして予め定めた赤、緑、青の色信号の画面毎の積算値に近似するように前記第１乃至第３の係数を定めさせ、前記輝度色差信号生成工程に、前記第２の赤、緑、青の色信号又はこれに対してホワイトバランス処理及びガンマ補正の少なくとも一方を行うことにより得られる色信号の色の情報を保持したまま色差信号を生成させ、
前記被写体照度が所定値未満のときは、前記切替制御工程は、
前記係数生成工程に、前記第１乃至第３の係数としてゼロを出力させ、前記輝度色差信号生成工程に、色差信号をゼロとし、輝度信号のみを出力させる
ことを特徴とする
請求項１１に記載の信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、撮像装置に関し、特に赤外除去フィルタ（ＩＲＣＦ）を用いずに比視感度補正を行う信号処理手段を具備した撮像装置に関する。本発明はまた、そのような撮像装置を備えたカメラに関するものである。本発明はさらに、そのような撮像装置における信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の撮像装置は、入射光を結像するレンズと、レンズにより結像した光学像を電気信号に変換する撮像素子と、撮像素子から得られた電気信号に対し信号処理を施すことにより所定の画像信号を得る信号処理手段とを有している。
通常撮像素子として用いるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）センサー又はＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｉｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ）センサを一枚だけで撮像装置を構成する場合、即ち、単板式のセンサーにおいては、色分解を行う色フィルタとして、画素ごとに異なる色のものがセンサー上に設けられている。
赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色信号を得るには、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する光の帯域を透過させる、Ｒ、Ｇ、Ｂの原色フィルタを用いる場合と、マジェンタ（Ｍｇ）、シアン（Ｃｙ）、イエロー（Ｙｅ）、Ｇの補色フィルタを用いる場合がある。上記のいずれの色フィルタも染料もしくは顔料を用いて目的の色を透過させるようにその分光透過特性が設計されているが、近赤外領域でも一定の透過率を有する。また、撮像素子の光電変換部は主にシリコン（Ｓｉ）などの半導体で構成されているため、光電変換部の分光感度特性は波長の長い近赤外光まで感度を有している。よって、色フィルタを具備した撮像素子から得られた信号は近赤外領域の光線にも反応している。
【０００３】
一方、人間の色に対する感度特性である色覚特性および明るさに対する感度特性である比視感度特性はその感度が可視域といわれる３８０ｎｍから７８０ｎｍまでの感度特性であり、７００ｎｍより長波長域ではほとんど感度を有さない。そこで、撮像装置の色再現性を人間の色覚特性に合わせるためには、撮像素子の前に近赤外領域の光線を通過させない視感度補正用の赤外線除去フィルタ（以後、ＩＲＣＦ：Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｃｕｔ  Ｆｉｌｔｅｒ）を設ける必要があった。
【０００４】
一方、例えば監視カメラ等のように色再現性よりも感度を重視する場合には、近赤外領域の光を利用するため、ＩＲＣＦを設けず撮像素子に近赤外光を受光させるほうが良い。
【０００５】
そこで、色再現性を必要とするときはＩＲＣＦを撮像素子の前に設置し、感度を優先するときは近赤外の光線を受光するために、ＩＲＣＦを移動させる機構手段を設けたり、入射光量を調整する絞りの一部にＩＲＣＦを設け、光量に応じてＩＲＣＦを撮像素子の前に設置したり除去したりする技術が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、ＩＲＣＦを設置せずにホワイトバランスを取り、ＩＲＣＦを設置したときに輝度信号を生成するＲ、Ｇ、Ｂ信号の混色比とは異なる混色比で輝度信号を生成することで感度向上を図る技術も提案されている（特許文献２、３参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３６８０７公報
【特許文献２】特開２００３−１３４５２２公報
【特許文献３】特開２００３−２６４８４３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に挙げた従来の撮像装置はＩＲＣＦを移動させる機構手段が必要であり、撮像素子を含むユニットの小型化に不利であり、撮像素子の電子シャッタを用いて光量調整を行う簡易的な撮像装置（例えば、ピーシーカメラ（ＰＣカメラ）、携帯電話用カメラ、トイカメラ（ＴＯＹカメラ）、民生用監視カメラ）は絞り機構を有していないことが多いため、新たにＩＲＣＦを着脱する機構手段を設けなければならない。
【０００８】
また、特許文献２及び３に挙げた撮像装置は白黒の映像信号を得るときは問題ないが、カラーの映像信号を得るときは、色信号はホワイトバランスを合わせるのみであり、さらに輝度信号も人間の比視感度特性が考慮されていない色信号比であるため、そのカラーの映像信号は人間の色覚特性又はそれを線形変換することにより得られる分光感度特性で得られるＲ、Ｇ、Ｂ値と異なった映像信号、すなわちカラーの映像信号は人間の色覚特性又はそれを線形変換することにより得られる分光感度特性で得られるＲ、Ｇ、Ｂ値に対する色差ΔＥ＊ａｂ（ＪＩＳ  Ｚ８７３０）の大きな映像信号となり、正確な色再現性が得られない。
【０００９】
本発明は、上述のような課題を解消するためになされたもので、ＩＲＣＦを用いることなく、近赤外光が入射されたときでも、色再現性の良好なカラーの映像信号を得ることができる撮像装置及び信号処理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】
【００１０】
本発明は、
入射光を受けて、入射光に対応した第１の赤、緑、青の色信号を出力する色信号生成手段と、
前記色信号生成手段から得られた第１の赤、緑、青の色信号を画面毎に積算することにより、第１の赤、緑、青の積算値を得る積算手段と、
前記積算手段から得られた第１の赤の積算値と第１の緑の積算値の比、又は第１の青の積算値と第２の緑の積算値の比を算出する除算手段と、
前記除算手段から得られた前記比に応じて第１乃至第３の係数を定める係数生成手段と、
前記色信号生成手段から得られる第１の赤、緑、青の色信号に、予め定めた係数を掛けて加算した信号を得る加算手段と、
前記加算手段の出力値に前記第１の係数を乗算する第１の乗算手段と、
前記加算手段の出力値に前記第２の係数を乗算する第２の乗算手段と、
前記加算手段の出力値に前記第３の係数を乗算する第３の乗算手段と、
前記色信号生成手段から得られた前記第１の赤の色信号から、前記第１の乗算手段より得られる信号を減じて第２の赤の色信号を算出する第１の減算手段と、
前記色信号生成手段から得られた前記第１の緑の色信号から、前記第２の乗算手段より得られる信号を減じて第２の緑の色信号を算出する第２の減算手段と、
前記色信号生成手段から得られた前記第１の青の色信号から、前記第３の乗算手段より得られる信号を減じて第２の青の色信号を算出する第３の減算手段と
を具備し、
前記係数生成手段は、前記比に基づいて、前記第２の赤、緑、青の色信号を画面毎に積算することにより得られる第２の赤、緑、青の積算値が、ターゲットとして予め定めた赤、緑、青の色信号の画面毎の積算値に近似するように前記第１乃至第３の係数を定める
ことを特徴とする撮像装置
を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ＩＲＣＦを用いなくても、良好な色再現性を得ることができる。また、色温度に応じて補正を行うため、照明の色温度によらず常に良好な色再現性を得ることができる。さらに、また、ＩＲＣＦを必要としないことで近赤外光が常に入射されており、感度を優先する白黒の映像信号を必要とする場合には、高感度の撮像装置を得ることができ、ＩＲＣＦを着脱する機構手段を必要としないため、撮像装置の小型化を図ることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による撮像装置を示す概略構成図である。図示のように、この撮像装置は、撮像手段１と、増幅手段２と、Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）３と、直流成分再生手段（ＤＣ再生手段）４と、ホワイトバランス手段（ＷＢ）５と、ガンマ（γ）補正手段６と、輝度色差信号生成手段７と、積算手段８と、除算手段９と、係数生成手段１０と、加算手段１１と、乗算手段１２、１３、１４と、減算手段１５ｒ、１５ｇ、１５ｂとを有する。
【００１３】
撮像手段１は、例えば図２（ａ）、（ｂ）に示すように、レンズ２１と、２次元的に配列された複数の光電変換素子を有する撮像素子２２と、色分離手段としての色フィルタ２３とを有する。
撮像素子２２の複数の光電変換素子は、例えば図２（ａ）に示すようにベイヤ（Ｂａｙｅｒ）型に配置された、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色に対応する分光透過率を有する色フィルタ２３で覆われている。
【００１４】
レンズ２１から入射した光は、撮像素子２２の受光面上に結像する。撮像素子２２は、上記のように、色フィルタ２３で覆われており、各光電変換素子からは、色フィルタ２３の分光透過率に対応した色成分、即ちＲ、Ｇ、Ｂのアナログ映像信号Ｒｃ、Ｇｃ、Ｂｃが出力される。
【００１５】
このようにして、撮像手段１から出力されるＲ、Ｇ、Ｂのアナログ信号（以下、それぞれ「Ｒ信号」、「Ｇ信号」、「Ｂ信号」と言うことがある）は、増幅手段２によって増幅される。増幅手段２から出力された映像信号はＡＤＣ３によってディジタル信号に変換される。ディジタル信号に変換された映像信号はＤＣ再生手段４により、ＤＣレベルが再生される。ＤＣ再生は通常映像信号の黒レベルが「０」になるように、ＡＤＣ３によるＡ／Ｄ変換前に有していたオフセットレベルをＤＣシフトするか、クランプ処理を行う。
【００１６】
ＤＣ再生手段４から出力されるＲ、Ｇ、Ｂ信号を第１のＲ、Ｇ、Ｂ信号（Ｒ１，Ｇ１，Ｇ２）と呼ぶことがある。
【００１７】
上記の撮像手段１、増幅手段２、ＡＤＣ３、ＤＣ再生手段４により、入射光を受けて、入射光に対応したＲ、Ｇ、Ｂの色信号を出力する色信号生成手段２０が構成されている。
【００１８】
積算手段８は、ＤＣ再生手段４から出力される第１のＲ信号Ｒ１及びＧ信号Ｇ１をそれぞれ複数の画素に亘って、例えば画面全体に亘って積算し、Ｒ信号の積算値ΣＲ１及びＧ信号の積算値ΣＧ１を求める。これらの積算値を第１の積算値と呼ぶことがある。
【００１９】
除算手段９は、積算手段８からのＲ信号の第１の積算値ΣＲ１とＧ信号の第１の積算値ΣＧ１とを受けて、これらの積算値の相互間の比ΣＲ１／ΣＧ１を算出して出力する。
なお、ここで、積算値の比はその分母をＧ信号としたが、逆数であっても良い（実質的に同じことである）問題ないが、本願ではＧ信号を分母とした比にて説明する。
さらにまた、後述のように、積算手段８が、ＤＣ再生手段４から出力される第１のＢ信号Ｂ１及びＧ信号Ｇ１をそれぞれ複数の画素に亘って、例えば画面全体に亘って積算し、Ｂ信号の積算値ΣＢ１及びＧ信号の積算値ΣＧ１を求め、除算手段９が積算手段８からのＢ信号の第１の積算値ΣＢ１とＧ信号の第１の積算値ΣＧ１とを受けて、これらの積算値の相互間の比ΣＢ１／ΣＧ１（又はその逆数）を算出して出力するように構成されていても良い。
【００２０】
係数生成手段１０は、除算手段９の出力に基いて後述のようにして第１乃至第３の係数ｋ１、ｋ２、ｋ３を決定して出力する。係数生成手段１０は、除算手段９で求めた積算値の比に応じて係数を算出して出力するものであっても良く、また、予め数種の定数の組を記憶しておき、積算値の比に応じてそれらから最適のものを選択して出力するものであっても良い。
【００２１】
加算手段１１はＤＣ再生手段４より出力されたＲ信号Ｒ１、Ｇ信号Ｒ１、Ｂ信号Ｂ１に予め定められた特定の比で、即ち予め定められた特定の係数ａ、ｂ、ｃを掛けて、加算する。例えば、
ａ×Ｒ１＋ｂ×Ｇ１＋ｃ×Ｂ１
（ａ、ｂ、ｃは定数、Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１は各信号の値）
を算出する。
【００２２】
第１の乗算手段１２は、加算手段１１の出力値に、係数生成手段１０より出力される第１の係数ｋ１を乗じて乗算結果ｋ１×（ａ×Ｒ１＋ｂ×Ｇ１＋ｃ×Ｂ１）を出力する。
第１の減算手段１５ｒは、第１のＲ信号Ｒ１から、第１の乗算手段１２の出力（ｋ１×（ａ×Ｒ１＋ｂ×Ｇ１＋ｃ×Ｂ１））を減ずる。
第２の乗算手段１３は、加算手段１１の出力値に、係数生成手段１０より出力される第２の係数ｋ２を乗じて乗算結果ｋ２×（ａ×Ｒ１＋ｂ×Ｇ１＋ｃ×Ｂ１）を出力する。
第２の減算手段１５ｇは、第１のＧ信号Ｇ１から、第２の乗算手段１３の出力（ｋ２×（ａ×Ｒ１＋ｂ×Ｇ１＋ｃ×Ｂ１））を減ずる。
第３の乗算手段１４は、加算手段１１の出力値に、係数生成手段１０より出力される第３の係数ｋ３を乗じて乗算結果ｋ３×（ａ×Ｒ１＋ｂ×Ｇ１＋ｃ×Ｂ１）を出力する。
第３の減算手段１５ｂは、第１のＢ信号Ｂ１から、第３の乗算手段１４の出力ｋ３×（ａ×Ｒ１＋ｂ×Ｇ１＋ｃ×Ｂ１）を減ずる。
【００２３】
係数生成手段１０は、前記積算値の比ΣＲ１／ΣＧ１（又はΣＢ１／ΣＧ１）に基づいて、第２の赤、緑、青の色信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２を画面毎に積算することにより得られる第２の赤、緑、青の積算値ΣＲ２、ΣＧ２、ΣＢ２が、ターゲットとして予め定めた赤、緑、青の色信号（Ｒ０、Ｇ０、Ｂ０）の画面毎の積算値（ΣＲ０、ΣＧ０、ΣＢ０）に近似するように第１乃至第３の係数を定める。
上記のターゲットとしては、予め定めた赤、緑、青の色信号は、色信号生成手段２０と減算手段１５ｒ、１５ｇ、１５ｂの総合的な特性が人間の色覚特性又はそれを線形変換することによって得られる分光感度特性を有するときに得られる色信号、或いは色信号生成手段２０と減算手段１５ｒ、１５ｇ、１５ｂの総合的な特性がＣＩＥ１９３１等色関数又はそれを線形変換することによって得られる等色関数に近似した分光応答度特性を有するときに得られる色信号が用いられる。
【００２４】
ホワイトバランス手段５は、映像信号の撮像条件に応じて被写体の白の箇所のＲ、Ｇ、Ｂ信号の値を等しくする（すなわち白の箇所を無彩色にする）処理を施して、ホワイトバランス後の信号Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３を出力する。
ホワイトバランス手段５は一般被写体の、画面内のすべての画素についての積算した色は無彩色であるというエバンスの原理に基づき、ホワイトバランス手段５の出力Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３の積算値ΣＲ３、ΣＢ３、ΣＧ３の値が等しくなるように、内部の３つの増幅手段の利得を変化させてホワイトバランスを得るための処理を行う。
ホワイトバランス手段５は、例えば図３に示すように、減算手段１５ｒ、１５ｇ、１５ｂからの第２のＲ，Ｇ，Ｂの信号Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２を受けて増幅する増幅手段５１ｒ、５１ｇ、５１ｂと、増幅手段５１ｒ、５１ｇ、５１ｂの出力Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３をそれぞれ、複数の画素について、例えば画面内のすべての画素について積算して積算値ΣＲ３，ΣＧ３，ΣＢ３を出力する積算手段５２ｒ、５２ｇ、５２ｂと、積算手段５２ｒ、５２ｇ、５２ｂからの積算値ΣＲ３，ΣＧ３，ΣＢ３を受けてこれに基づき増幅手段５１ｒ、５１ｇ、５１ｂの増幅利得を制御する利得制御手段５３とを有する。
【００２５】
ガンマ補正手段６はホワイトバランス手段５から出力されたＲ、Ｇ，Ｂ信号Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３に非線形の階調変換を行って、ガンマ補正された信号Ｒ４，Ｇ４，Ｂ４を出力する。
【００２６】
輝度色差信号生成手段７はガンマ補正手段６から出力されたＲ、Ｇ、Ｂ信号Ｒ４、Ｇ４、Ｂ４を、輝度信号（Ｙ信号）、及び２つの色差信号（Ｃｒ信号、Ｃｂ信号）に変換する。輝度色差信号生成手段７は、この変換（ＹＣｒＣｂ変換）のため、通常３行３列の係数マトリクスを掛ける、下記の式（１）の線形マトリクス演算を行ってＹ、Ｃｒ、Ｃｂ信号を生成する。
【００２７】
【数１】
2005323141.tif 000003
式（１）において３行３列のマトリクス係数は例えば、ＩＥＣ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）６１９６６−２−１）に規定されているように、ｙ１＝０．２９９０、ｙ２＝０．５８７０、ｙ３＝０．１１４０、ｃｒ１＝−０．１６８７、ｃｒ２＝−０．３３１３、ｃｒ３＝０．５０００、ｃｂ１＝０．５０００、ｃｂ２＝−０．４１８７、ｃｂ３＝−０．０８１３と定める。
【００２８】
図４に人間の色覚特性を表した分光感度特性を示す。図４に示した特性は正常色覚者の等色関数の平均値であり、ＣＩＥ（Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ  ｄｅ  ｌ‘Ｅ’ｃｌａｉｒａｇｅ）１９３１にて規定されている。人間が感じる色は、色順応などの機能を無視し、簡単に表せば図４に示したＲ、Ｇ、Ｂの分光感度特性（等色関数）と被写体の反射分光特性と照明の分光特性とを乗算し、乗算結果を可視域にて積算することにより得られる値として表すことができる。図４に示したように人間の感度特性はいわゆる可視域と呼ばれるように略３８０ｎｍから７８０ｎｍまでしか感度が無く、７００ｎｍより長波長側ではほとんど感度特性がない。
【００２９】
それに対して、撮像手段１は光電変換を行うフォトダイオードがＳｉ（シリコン）などの半導体で形成されているため、感度特性は可視域から近赤外領域（１０００ｎｍ近辺）まで感度特性を有する。よって、撮像手段１に色分解を行うＲＧＢの色フィルタ１１２を設けた場合、色フィルタの分光特性とフォトダイオードの感度特性の積に応じたＲ、Ｇ、Ｂの信号が撮像手段１から出力される。
図５に撮像手段１のＲ、Ｇ、Ｂ信号の分光感度特性ｒ（λ）、ｇ（λ）、ｂ（λ）を実線で示す。図５に示すようにＲの色フィルタは近赤外領域の透過率も比較的高いため、近赤外線を撮像素子１１１に入射させる。また、Ｂの光を入射するためのＢの色フィルタや、Ｇの光を入射するためのＧの色フィルタも同様に近赤外領域に一定の透過率を有する。これは、ＲＧＢの色フィルタは通常それぞれの色を含んだ染料や顔料を用いてフィルタを構成するが、その分光透過率は構成する材質に依存し、長波長側の可視域から近赤外領域に掛けて再び透過率が上がる特性を有しているためである。
【００３０】
図５に実線で示した撮像手段１のＲＧＢの分光感度特性ｒ（λ）、ｇ（λ）、ｂ（λ）は、図４に示した等色関数とは異なり、特に近赤外領域では著しく異なるため、通常の撮像装置では近赤外領域の光を通過させず除去する赤外カットフィルタ（ＩＲＣＦ）を撮像素子の前に設けている。ＩＲＣＦの分光透過特性ＩＲＣＦ（λ）も図５に実線で示されている。ＩＲＣＦ（λ）とＲＧＢの分光感度特性（ｒ（λ）、ｇ（λ）、ｂ（λ））とを掛け合わせた特性が従来のＩＲＣＦを具備した場合の撮像手段１のＲＧＢ信号に対応するそれぞれの色の分光感度特性ｒ’（λ）、ｇ’（λ）、ｂ’（λ）となり、図５の破線でその特性を示す。
【００３１】
従来は上記のように近赤外領域における撮像素子１の分光感度特性が人間の感度特性と異なるため、ＩＲＣＦを挿入し、分光感度特性を近似させていた。
撮像手段１から得られた信号に対する処理により、近赤外領域から得られる余分な信号成分を元の信号から除去することができれば、ＩＲＣＦを用いずに良好な色再現性を実現することができる。ここでの色再現性とは人間の目で見える色に略一致させることであり、かつ目で違うものに見える色は違う色に、同じものに見える色は同じ色に再現することを意味する。
【００３２】
本実施の形態では、ＩＲＣＦを用いずに良好な色再現性を実現するため、以下のようにして除去すべき信号成分を算出する。
図６に完全反射体（全波長において分光反射率が均一）を被写体とし、光源としてハロゲンランプや太陽光など黒体輻射を行う照明を用いた場合に、除算手段９から得られる積算値の比ΣＲ１／ΣＧ１と積算値の比ΣＢ１／ΣＧ１の関係を○印及びこれを結ぶ鎖線にて示す。また、異なる色温度の照明の分光特性の例を図７および図８に示す。
図６に示すように、積算値の比ΣＲ１／ΣＧ１と積算値の比ΣＢ１／ΣＧ１の関係は、黒体輻射に準ずる照明（太陽光、フィラメント発光）の色温度の値に応じて線状の軌跡で表されるため、積算値の比のいずれかが分れば他方の積算値の比及び色温度が一義的に求まる。
【００３３】
一方、カラーターゲットとすべきＲＧＢの分光感度特性として、図９に示すＩＥＣ（ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ  ＥＬＥＣＴＲＯＴＥＣＨＮＩＣＡＬ  ＣＯＭＭＩＳＳＩＯＮ）６１９６６−２で定められている開空間の（即ち、機器相互間で標準となる）等色関数としてｓＲＧＢが挙げられる。
ｓＲＧＢの等色関数（既知の値）と完全反射体と上記の照明の分光特性（既知の値）を掛け合わせ、全波長において積算することにより得られる色信号の値Ｒ０、Ｇ０、Ｂ０を、カラーターゲットに対応する信号とし、これを画面全体にわたって積算することにより得られる積算値ΣＲ０、ΣＧ０、ΣＢ０相互間の比ΣＲ０／ΣＧ０及びΣＢ０／ΣＧ０を、図６において、●印及びこれを結ぶ実線で示す。
図６にて示される鎖線上の各点と実線の対応する点との差（破線で示す）が不必要とする近赤外領域での信号成分の積算値を表すこととなる。
【００３４】
一方、撮像した一般被写体を一画面にて積算した色は無彩色であるというエバンスの原理がある。図１０は２４種のカラーパッチを有するマクベスカラーチェッカー（Ｍａｃｂｅｔｈ  Ｃｏｌｏｒ  Ｃｈｅｃｋｅｒ（登録商標））の各パッチにおける３００ｎｍから１２００ｎｍまでの分光反射率を示した図である。マクベスのカラーチェッカーは、被写体として現存する色を代表するカラーパッチを多く含み、かつ人間の記憶色（肌色、植物の緑、空の青等）を重視した２４種のカラーパッチを有するチャートである。
図１０の各パッチの分光反射率において、可視域外の長波長側（７８０ｎｍ以上）を大局的にみるとその分光特性は変化がほぼ一様と見ることができ、すなわちエバンスの原理は可視域に留まらず近赤外領域を含む波長領域でも成り立つと考えることができる。よって、図６に示した正しい色再現性を実現するために不要な信号成分の積算値をすべての色から全体的に除去すれば、ターゲットカラーに近似できると考えることができる。除去すべき不要信号は例えば、以下のようにして求める。
【００３５】
まず、カラーターゲットとしてのマクベスカラーチェッカーの各パッチを撮像したときに、ＤＣ再生手段４の出力側に得られるＲ，Ｇ，Ｂ信号の値をｒ１ｉ、ｇ１ｉ、ｂ１ｉ（ｉはパッチの種類を示す番号であり、２４種のパッチが設けられているため１から２４までの値をとる）とし、同じときに、ホワイトバランス手段５の入力となるべきＲ、Ｇ、Ｂ信号の値をｒ０ｉ、ｇ０ｉ、ｂ０ｉする。
一般にＲ，Ｇ，Ｂ信号を所定の割合（ａ：ｂ：ｃ）で合成すれば、即ち、ａ・Ｒ＋ｂ・Ｇ＋ｃ・Ｂの演算により、輝度及び色を表す信号が得られる。ＲＧＢ信号が可視領域の成分のみから成っていれば、上記の割合ａ：ｂ：ｃ＝０．３：０．６：＝０．１とすれば、ほぼ人間の比視感度特性に近似した輝度及び色を表す信号が得られる。しかし、本発明で考慮している例では、ＤＣ再生手段４の出力側に現われる信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１の値ｒ１、ｇ１、ｂ１には不要な近赤外光成分が含まれるため、ａ、ｂ、ｃとして上記とは異なる値とする必要がある。本実施の形態では、ＤＣ再生手段４の出力側に現われる信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１の値ｒ１ｉ、ｇ１ｉ、ｂ１ｉと、上記のホワイトバランス手段５の入力となるべきＲ、Ｇ、Ｂ信号（ターゲットカラーに対応する信号）の値ｒ０ｉ、ｇ０ｉ、ｂ０ｉとの色差が小さくなるように、ａ、ｂ、ｃの値の組み合わせを経験則に基づいて決定して採用した。
【００３６】
ＤＣ再生手段４の出力側に実際に得られる信号の値ｒ１ｉ、ｇ１ｉ、ｂ１ｉと、ターゲットカラーに対応する信号ｒ０ｉ、ｇ０ｉ、ｂ０ｉとの関係は、以下の式（２Ａ）、（３Ａ）、（４Ａ）で表わされる。
（ｒ１ｉ−ｋ１・（ａ・ｒ１ｉ＋ｂ・ｇ１ｉ＋ｃ・ｂ１ｉ）＝ｒ０ｉ    …（２Ａ）
（ｇ１ｉ−ｋ１・（ａ・ｒ１ｉ＋ｂ・ｇ１ｉ＋ｃ・ｂ１ｉ）＝ｇ０ｉ    …（３Ａ）
（ｂ１ｉ−ｋ１・（ａ・ｒ１ｉ＋ｂ・ｇ１ｉ＋ｃ・ｂ１ｉ）＝ｂ０ｉ    …（４Ａ）
式（２Ａ）乃至（４Ａ）において、マクベスカラーチェッカーの各パッチは同一の面積を有するため、カラーチェッカーの各パッチを撮像しているときは、式（２Ａ）乃至（４Ａ）は画面全画素の積算を行ったと等価である。即ち、
Σ（ｒ１ｉ−ｋ１・（ａ・ｒ１ｉ＋ｂ・ｇ１ｉ＋ｃ・ｂ１ｉ）＝Σｒ０ｉ    …（２Ｂ）
Σ（ｇ１ｉ−ｋ１・（ａ・ｒ１ｉ＋ｂ・ｇ１ｉ＋ｃ・ｂ１ｉ）＝Σｇ０ｉ    …（３Ｂ）
Σ（ｂ１ｉ−ｋ１・（ａ・ｒ１ｉ＋ｂ・ｇ１ｉ＋ｃ・ｂ１ｉ）＝Σｂ０ｉ    …（４Ｂ）
上記式（２Ａ）乃至（４Ａ）から求められる係数ｋ１、ｋ２、ｋ３を用いて、実際の被写体を撮像したときにＤＣ再生手段４の出力側に得られる信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１に対して、以下の式（５）乃至（７）に示す減算を行えば、不要な信号を除去することができる。
Ｒ２＝Ｒ１−ｋ１・（ａ・Ｒ１＋ｂ・Ｇ１＋ｃ・Ｂ１）    …（５）
Ｇ２＝Ｂ１−ｋ１・（ａ・Ｒ１＋ｂ・Ｇ１＋ｃ・Ｂ１）    …（６）
Ｂ２＝Ｂ１−ｋ１・（ａ・Ｒ１＋ｂ・Ｇ１＋ｃ・Ｂ１）    …（７）
【００３７】
式（５）乃至式（７）によって補正された信号の積算値の比は図４に●印で示した点に対応する積分値の比、即ち、ｓＲＧＢの等色関数と完全反射体と上記の照明の分光特性を掛け合わせ、全波長において積算することにより得られる色信号の値Ｒ０、Ｇ０、Ｂ０を画面全体にわたって積算することにより得られる積算値ΣＲ０、ΣＧ０、ΣＢ０相互間の比ΣＲ０／ΣＧ０及びΣＢ０／ΣＧ０に対応する積分値の比になる。
【００３８】
式（５）乃至式（７）に示した信号処理において、（ａ・Ｒ１＋ｂ・Ｇ１＋ｃ・Ｂ１）は加算手段１１にて行い、ｋ１乃至ｋ３は上述した式（２Ａ）乃至（４Ａ）を用いて求めた値であり、これが係数生成手段１０から乗算手段１２、１３、１４に供給され、乗算に用いられる。ＤＣ再生手段４の出力側に得られる信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１からの減算は減算手段１５ｒ、１５ｇ、１５ｂによって行う。Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２は減算手段１５ｒ、１５ｇ、１５ｂの出力値である。
【００３９】
さらに、異なる色温度の照明で条件等色を達成するため、係数生成手段１０は積算値の比ΣＲ１／ΣＧ１及びΣＢ１／ΣＧ１に基づいて係数ｋ１乃至ｋ３の値を変える。以下にその係数の変え方について説明する。
ここで述べる条件等色とは分光特性の異なる２つの色刺激が、特定の観測条件で等しい色に見えることである。
【００４０】
撮像手段１から出力されるＲ、Ｇ、Ｂ信号Ｒ０、Ｇ０、Ｂ０は被写体の分光反射特性と、照明の分光特性と、撮像手段１の分光感度特性の積で求まるため、撮像時の照明が変わるとその分光特性も変わる。従って、（これに対する補正を加えなければ）撮像装置から得られる色再現性も照明ごとに異なることになる。
通常撮像装置と人間の色彩に関する分光感度特性（等色関数）が完全に一致していなくても人間の分光感度特性の線形変換で成り立つルータ条件を満たしていればよい。
【００４１】
通常撮像手段１の分光感度特性は、たとえＩＲＣＦを具備したとしても、人間の分光感度特性とは異なる。そこで、従来の撮像装置では、特定の代表的な照明のときのみ良好な色再現性が得られるように前述した式（１）にて示した３行３列のマトリクス演算手段によって人間の見た色に近づくように色調整を行っているが、撮像手段と人間の目の分光感度特性が一致していないため被写体の照明が異なれば撮像装置の色再現性は異なることになる。
【００４２】
ただし、例えば、撮像素子１の分光特性ｒ（λ）、ｇ（λ）、ｂ（λ）（図５に実線で示す）とＩＲＣＦの分光特性とを掛けあわせた分光感度特性ｒ’（λ）、ｇ’（λ）、ｂ’（λ）（図５に破線で示す）と、人間の目の分光感度特性は著しく異なっているわけではないため、照明が変わっても大きく色再現性に破綻をきたすことは無く、撮像装置には測色機なみの性能が要求されるわけではなく、従来の民生品などはそれで良しとされている。
【００４３】
一方、本実施の形態の撮像素子１の分光感度特性はＩＲＣＦを具備しないため、図５に実線で示した特性であり、人間の目の分光感度特性と近赤外領域において著しくその特性が異なる。そのため照明が異なると大きく色再現性が異なってしまう。例えば、図７は黒体輻射による３０００Ｋの色温度を有する光源の分光特性である。図８は黒体輻射による６５００Ｋの色温度を有する光源の分光特性である。
【００４４】
図７に示した光源において、分光反射特性が平坦な白色の被写体を撮像し、上述した式２Ａ）乃至（４Ａ）で算出した係数ｋ１乃至ｋ３の値を用いて式（５）乃至（７）の演算を行った場合、３０００Ｋのときは正しく色再現できたとしても６５００Ｋの時は異なった色再現性となる。
そこで、照明の色温度に応じて係数ｋ１乃至ｋ３の値を変えて適切に信号を補正する必要がある。
色温度に応じた適切なｋ１からｋ３の値を得るには、例えば、３０００Ｋの色温度の照明を用いてマクベスカラーチェッカーを撮像したときに得られる色信号ｒ１、ｇ１、ｂ１の値と、カラーターゲットに対応する色信号の値ｒ０、ｇ０、ｂ０を式（２Ａ）乃至（４Ａ）に順次挿入して３０００Ｋの色温度に対応するｋ１乃至ｋ３の値を算出する。次に、４０００Ｋ、５０００Ｋと、照明の色温度を変え、それぞれの色温度の照明を用いてマクベスカラーチェッカーを撮像したときに得られる色信号ｒ１、ｇ１、ｂ１の値と、カラーターゲットに対応する色信号の値ｒ０、ｇ０、ｂ０を式（２Ａ）乃至（４Ａ）に順次挿入して、それぞれの色温度に対応するｋ１からｋ３の値を算出する。
上記の積算値の比ΣＲ１／ΣＧ１、ΣＢ１／ΣＧ１と色温度との間には一義的な関係がある。従って、それぞれの色温度に対応する係数ｋ１乃至ｋ３の値を、それぞれの色温度に対応する積算値の比比ΣＲ１／ΣＧ１又はΣＢ１／ΣＧ１に対応付けて、係数生成手段１０に記憶しておき、入力されたΣＲ１／ΣＧ１又はΣＢ１／ΣＧ１に対して、対応する係数ｋ１乃至ｋ３の値を出力する。
代わりに、色温度に対応したΣＲ１／ΣＧ１又はΣＢ１／ΣＧ１と係数ｋ１乃至ｋ３の関係を表す数式を求めておき、これを用いて、入力されたΣＲ１／ΣＧ１又はΣＢ１／ΣＧ１に対して、係数ｋ１乃至ｋ３の値を算出するようにしても良い。
なお、図６に示したように照明の色温度に応じて積算値の比は一義的に求まるため得られたΣＲ１／ΣＧ１とΣＢ１／ΣＧ１のいずれか一方が得られれば照明の色温度を知ることができる。図１は、ΣＲ１／ΣＧ１を用いる場合を示している。
【００４５】
図１１〜図１３に色温度と係数ｋ１〜ｋ３の値との関係を示す。ここで式（２Ａ）〜（４Ａ）で、ａ＝０．８１、ｂ＝０．１０９、ｃ＝０．０８１として係数ｋ１乃至ｋ３を算出した。
【００４６】
上記一連の演算により、ＤＣ再生手段４の出力側の色信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１から近赤外領域での不要な信号成分を除去し、色再現性に補正を加えることができることとなる。本実施の形態の撮像装置においてホワイトバランス手段５によるホワイトバランス後のＲ、Ｇ、Ｂの色信号Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３と、カラーターゲットに対応するＲ、Ｇ、Ｂの色信号Ｒ０、Ｇ０，Ｂ０との色差、及び本実施の形態による補正を行わない場合に得られるホワイトバランス処理後のＲ、Ｇ、Ｂの色信号Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３と、カラーターゲットに対応するＲ、Ｇ、Ｂの色信号Ｒ０、Ｇ０，Ｂ０との色差を図１４及び図１５に示す。
図１４は照明の色温度が３０００Ｋの場合であり、図１５は、照明の色温度が６０００Ｋの場合である。
図１４及び図１５の各々において二通りの色差が示されている。色差ΔＥ＊ａｂは、ＪＩＳ  Ｚ８７３０−１９９５による色差であり、色差ΔＥａｂは、Ｌａｂ空間において、彩度と色相を示すａｂだけの色差であり、下記の式（８）で与えられる。
【００４７】
【数２】
2005323141.tif 000004
【００４８】
図１４及び図１５中の番号ｉとマクベスのカラーチェッカーとの色は以下の関係がある。
１：暗い肌色（Ｄａｒｋ  ｓｋｉｎ）、
２：明るい肌色（Ｌｉｇｈｔ  Ｓｋｉｎ）、
３：青空の色（Ｂｌｕｅ  ｓｋｙ）、
４：草の色（Ｆｏｌｉａｇｅ）、
５：青色の花（Ｂｌｕｅ  ｆｌｏｗｅｒ）、
６：青みの緑色（Ｂｌｕｉｓｈ  ｇｒｅｅｎ）、
７：オレンジ色（Ｏｒａｎｇｅ）、
８：紫みの青色（Ｐｕｒｐｌｉｓｈ  ｂｌｕｅ）、
９：中ほどの赤色（Ｍｏｄｅｒａｔｅ  ｒｅｄ）、
１０：紫色（Ｐｕｒｐｌｅ）、
１１：黄緑色（Ｙｅｌｌｏｗ  ｇｒｅｅｎ）、
１２：オレンジみの黄色（Ｏｒａｎｇｅ  ｙｅｌｌｏｗ）、
１３：青色（Ｂｌｕｅ）、
１４：緑色（Ｇｒｅｅｎ）、
１５：赤色（Ｒｅｄ）、
１６：黄色（Ｙｅｌｌｏｗ）、
１７：マゼンタ（Ｍａｇｅｎｔａ）、
１８：シアン（Ｃｙａｎ）、
１９：白色（Ｗｈｉｔｅ）、
２０：グレイ８（Ｎｅｕｔｒａｌ８）、
２１：グレイ６．５（Ｎｅｕｔｒａｌ６．５）、
２２：グレイ５（Ｎｅｕｔｒａｌ５）、
２３：グレイ３．５（Ｎｅｕｔｒａｌ３．５）、
２４：黒色（Ｂｌａｃｋ）
である。
【００４９】
ｉ＝１から１８までは有彩色であり、有彩色での改善度は高い。無彩色（ｉ＝１９乃至２４）ではＬの値（色差ΔＥ＊ａｂで表される）の誤差がやや大きくなり補正前より劣化しているが、ａｂの値（ΔＥａｂの値）では劣化は大きくは見られない。また、全体の色差の平均値からも、本実施の形態により色再現性が改善されていることが分かる。
【００５０】
実施の形態２．
図１６はこの発明の実施の形態２による撮像装置を示す概略構成図である。図１６に示す撮像装置は、図１と同じ符号は同様の部材を示す。図１に示した撮像装置と異なる点は、切替制御手段２０が付加されている点である。
【００５１】
図１６に示した撮像装置について実施の形態１と異なる点を説明する。
積算手段８は、ＤＣ再生手段４から出力される第１のＲ信号Ｒ１、Ｇ信号Ｇ１及びＢ信号Ｂ１をそれぞれ複数の画素に亘って、例えば画面全体に亘って積算し、Ｒ信号の積算値ΣＲ１、Ｇ信号の積算値ΣＧ１及びＢ信号の積算値ΣＢ１を求める。
切替制御手段２０は積算手段８から積算値ΣＲ１、ΣＧ１、ΣＢ１を得る。
撮影する被写体の照度が低くなると、これらの積算値ΣＲ１，ΣＧ１，ΣＢ１の値は小さくなる。逆に積算値ΣＲ１、ΣＧ１、ΣＢ１が小さくなれば被写体照度が低くなってきていることを意味する。
切替制御手段２０は、積算値ΣＲ１、ΣＧ１、ΣＢ１の合計値が予め定めた値より小さいとき、被写体照度が一定より低くなったと判断して、低照度検出信号を係数生成手段１０および輝度色差信号生成手段７へ出力する。
【００５２】
図１６の輝度色差信号生成手段７は、輝度色差信号ＹＣｒＣｂへの変換のため、第１のマトリクス係数を用いたマトリクス演算と第２のマトリクス係数をマトリクス演算のいずれかを選択的に行い得るものである。
第１のマトリクス係数は、通常時（低照度時以外の時）に用いられるものであり、実施の形態１で説明したのと同じで、例えば、ｙ１＝０．２９９０、ｙ２＝０．５８７０、ｙ３＝０．１１４０、ｃｒ１＝−０．１６８７、ｃｒ２＝−０．３３１３、ｃｒ３＝０．５０００、ｃｂ１＝０．５０００、ｃｂ２＝−０．４１８７、ｃｂ３＝−０．０８１３である。
即ち、第１のマトリクス係数はＲ、Ｇ、Ｂの色信号から輝度色差信号ＹＣｒＣｂへの色再現性を重視した変換のためのものであり、輝度信号（Ｙ信号）の生成に当たっては、人間の目の比視感度特性に近似するようにＲ、Ｇ、Ｂ信号の混合比を選択し、入力されるＲ，Ｇ，Ｂ信号の色の情報を保持したまま色差信号Ｃｒ，Ｃｂを生成させている。
図１７に比視感度特性の一例をＹ１（λ）として示す。Ｙ信号を人間の目の比視感度特性に近似させることにより、輝度色差信号ＹＣｒＣｂにてカラー信号を表示するときは色再現性が正しく表示され、Ｙ信号だけ表示するときは白黒の画像として人間の比視感度特性に近似した形にて表示されるため人間の目の特性に合わせ正しく表示される。
【００５３】
第２のマトリクス係数は、低照度時に用いられるものである。照明による照度が低く、撮像装置の通常の感度では撮像が困難な場合には、増幅手段２の増幅利得が大きくなるため映像信号に対してノイズが大きくなりＳ／Ｎ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）の良くない画像となる。そこで、輝度色差信号生成手段７におけるマトリクス演算で第２のマトリクス係数を用い、見かけ上の感度を向上させる。例えば、図１８に示すように近赤外側に感度のピークをもつ分光特性に近似させた特性が得られるように第２のマトリクス係数の値が定められる。その場合、Ｒの成分を多く含む混合比とするため、例えば、Ｙ＝０．５Ｒ＋０．４Ｇ＋０．１Ｂとする。こうすれば、全波長における積算値は大きくなるため、感度が相対的に向上することになる。また、そのときには輝度信号Ｙが人間の目の比視感度特性と異なるため、色再現性の差異が気にならないように色差信号Ｃｒ、Ｃｂの出力信号を０として白黒画像とし、色再現性が大きくずれること防ぐ。
第２のマトリクス係数の値は、例えばｙ１＝０．５、ｙ２＝０．４、ｙ３＝０．１、ｃｒ１＝０、ｃｒ２＝０、ｃｒ３＝０、ｃｂ１＝０、ｃｂ２＝０、ｃｂ３＝０とする。
但し、上記第２のマトリクス係数は一例であり、Ｒ信号の混合比を増やしていけば相対的に感度が向上するので適切なマトリクス係数を選択すればよい。
【００５４】
また、係数生成手段１０から出力する係数ｋ１、ｋ２、ｋ３の係数も切替制御手段２０より出力される低照度検出信号に応じてその値を変える。被写体照度が明るいとき、つまり切替制御手段２０から低照度検出信号が出力されていないときは、実施の形態１と同様にして係数ｋ１、ｋ２、ｋ３を出力することで良好な色再現性を得る。
一方、切替制御手段２０から低照度検出信号が出力されたときは低照度時と判断し、ｋ１、ｋ２、ｋ３の係数を“０”にする。これにより、ＤＣ再生手段４から出力されたＲ、Ｇ、Ｂ信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１は減算手段１５ｒ、１５ｇ、１５ｂにて何も減算されず、そのままホワイトバランス手段５へ入力される。その後、輝度色差信号生成手段７によって感度優先の第２のマトリクス係数を介して感度の高いＹ信号を得ることができる。
係数生成手段１０の係数ｋ１、ｋ２、ｋ３および輝度色差信号生成手段７のマトリクス係数を切替制御手段２０からの低照度検出信号により切り替えることで、被写体照度が比較的明るいときは良好な色再現性の映像信号を得ることができ、被写体照度が低いときは、感度を優先した白黒の映像信号を得ることができる。さらに、従来の監視カメラのように通常のカラー画像を撮像するときにはＩＲＣＦを装着し、暗時に白黒画像を撮像するときはＩＲＣＦをはずす着脱の必要が無く両方の撮像を可能とすることができ、かつ通常撮像時でもＩＲＣＦの必要もない。
【００５５】
実施の形態３．
以上の実施の形態１及び２において、ＤＣ再生手段４より後の処理は、特に静止画の場合には、ソフトウェアによって、即ち、プログラムされたコンピュータによって実現することができる。
【００５６】
実施の形態４．
以上の実施の形態の撮像装置は、動画や静止画を撮像するビデオカメラ、カメラ一体型ＶＴＲ、デジタルスチルカメラ、ＰＣカメラ、並びに携帯電話や携帯端末機に内蔵されるデジタルスチルカメラに適用可能であり、これらからＩＲＣＦを不要とし、かつ暗視に利用することが多い、監視カメラや車載カメラなどにも適用できる。
【００５７】
図１９は、その一例として、図１の撮像装置を用いたデジタルスチルカメラを構成した場合の概略図を示す。
このディジタルカメラは、図１に示した撮像装置を構成する各要素のうち、撮像手段１の代わりに撮像手段２１を備え、さらにシャッタボタン３１、シャッタ駆動手段３２、表示駆動手段３３、ビューファインダ３４、画像圧縮手段３５、及び書き込み手段３６を付加したものである。
【００５８】
撮像手段２１が、撮像手段１と異なるのは、図示しないシャッタを備えている点である。
シャッタ駆動手段３２は、シャッタボタン３１の操作に応じてシャッタを駆動する。
表示駆動手段３３は、輝度色差信号生成手段８の出力を受けてビューファインダ３４に画像を表示させる。
ビューファインダ３４は、例えば液晶表示装置で構成され、表示駆動手段３３に駆動されて、撮像手段１で撮像されている画像を表示する。
画像圧縮手段３５は、輝度色差信号生成手段７の出力を受けて例えばＪＰＥＧに準拠した画像圧縮を行なう。
書き込み手段３６は、画像圧縮手段３５で圧縮されたデータを記録媒体３７に書き込む。
【００５９】
撮像装置を動画撮影に用いて、画像データを図示しない機器に伝送する場合、輝度色差信号生成手段の出力をエンコードしてＮＴＳＣ信号を生成して出力する。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】この発明の実施の形態１を示す撮像装置を示す図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、色フィルタを備えた単板撮像素子の一部を示す図である。
【図３】ホワイトバランス手段の一構成例を示すブロック図である。
【図４】ＣＩＥ１９３１に示す等色関数を示す図である。
【図５】撮像手段、ＩＲＣＦ、およびそれらを乗算した分光感度特性を示す図である。
【図６】ＲＧＢ信号の積算値の比を示した図である。
【図７】黒体輻射における３０００Ｋ時の分光特性を示す図である。
【図８】黒体輻射における６５００Ｋ時の分光特性を示す図である。
【図９】ｓＲＧＢ（ＩＥＣ６１９６６−９）の分光特性を示す図である。
【図１０】マクベスのカラーチェッカーにおける各パッチの分光反射特性を示す図である。
【図１１】色温度と係数ｋ１との関係を示す図である。
【図１２】色温度と係数ｋ２との関係を示す図である。
【図１３】色温度と係数ｋ３との関係を示す図である。
【図１４】本発明による補正を行った場合と、無補正の場合についてターゲットからの色差を示した図である。
【図１５】本発明による補正を行った場合と、無補正の場合についてターゲットからの色差を示した図である。
【図１６】この発明の実施の形態２を示す撮像装置を示す図である。
【図１７】撮像素子の分光感度特性と比視感度特性を示した図である。
【図１８】撮像素子の分光感度特性と低照度時の輝度信号の分光感度特性を示した図である。
【図１９】図１の撮像装置を備えたディジタルカメラの構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  撮像手段、  ２  増幅手段、  ３  Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）ＡＤコンバータ、  ４  直流成分（ＤＣ）再生手段、  ５  ホワイトバランス（ＷＢ）手段、  ６  ガンマ（γ）手段、  ７  輝度色差信号生成手段、  ８  積算手段、  ９  除算手段、  １０  係数生成手段、  １１  加算手段、  １２  第１の乗算手段、  １３  第２の乗算手段、  １４  第３の乗算手段、  １５ｒ  第１の減算手段、  １５ｇ  第２の減算手段、  １５ｂ  第３の減算手段、  ２０  切替制御手段、  ２１  撮像手段、  ３１  シャッタボタン、  ３２  シャッタ駆動手段、  ３３  表示駆動手段、  ３４  ビューファインダ、  ３５  画像表示手段、  ３６  書き込み手段、  ３７  記録媒体、  ５１ｒ、５１ｇ、５１ｂ  増幅手段、  ５２ｒ、５２ｇ、５２ｂ  積算手段、  ５３  利得制御手段。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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