(57)【要約】【課題】アイリスの絞りによる光線の入射角度の変化がもたらす明るさの差が３板カメラではＷＢ（ホワイトバランス）の差となって現れるため、アイリスの変化に対応しＷＢの補正を行わなければならない。【解決手段】アイリス制御部１０７からの絞りデータをもとにレンズの絞りに応じた補正データを記憶部１３から読み出し、演算部１２でＷＢ補正量を計算し、システム制御部１１かでＷＢ補正量に基づき信号処理部１０６を制御しＷＢ補正を行なう。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともレンズとアイリスと撮像素子からなり入射される光信号を電気信号として出力する撮像手段と、前記撮像手段からの電気信号に対して少なくともホワイトバランス処理を行う信号処理手段と、前記撮像手段及び前記信号処理手段を制御するシステム制御手段と、前記アイリスの絞りによるホワイトバランスずれのずれ量を記憶する記憶手段と、前記アイリスの絞り度合いに応じてホワイトバランスずれを予測し補正値を計算する演算手段と、前記演算手段からの補正値をもとに前記信号処理手段でホワイトバランスずれの補正をする補正手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
光源の周波数（色温度）によるアイリスの絞りによる光線の入射角度の変化がもたらすホワイトバランスのずれに対し、色温度センサ及びＴＴＬ情報をもとに光源を判断することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絞りによるＷＢずれを補正する機能を有する撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置は、ビデオカメラのみならず、デジタルカメラ、携帯電話等に広く用いられ、さらに高画素化や高画質化の要望が強くなっている。
【０００３】
３つのＣＣＤを使用する３板カメラは１つのＣＣＤを使用する単板カメラに対して、画素ずらしにより解像度の向上ができるので高画素化に有利であり、また画質的にも色のＳ／Ｎが良い、Ｄレンジが高いといった優位性を持っている。
【０００４】
ＣＣＤの高画素化の弊害としては画素が小さくなり感度が下がることが挙げられる。感度を向上させるために、入射する光を画素ごとに形成したオンチップレンズによって集光する方法がとられており感度向上に有効な方法として知られている。
【０００５】
図８にオンチップレンズによって集光された光がフォトダイオードに入る様子を示す。
【０００６】
個々の画素にオンチップレンズがついているため、アイリスによって回折された入射光の入射角度が異ってしまうため集光される光量が異なる。
図１０に例として２枚羽根のアイリスでアイリスの端面で光が回折される様子を示す。単板カメラでは明るさの違い（シェーディング）の不具合となって出てくる。
【０００７】
図７に単板カメラシステムの実施例を示す。
【０００８】
レンズ１０１に入射した光は、アイリス制御部１０７で制御されたアイリスユニット１０２を通過し、ＣＣＤ駆動及び同期信号発生部１０８で駆動されるＣＣＤ１０３によって光電変換され、ＣＣＤ出力信号をＣＤＳ／ＡＧＣ部１０４で処理し、Ａ／Ｄ変換部１０５でデジタルデータに置き換える、信号処理部１０６で輝度信号Ｙと色差信号（Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ）を得る。
【０００９】
ここで、シェーディングの対策としてアイリス制御部１０７からは絞りに起因するシェーディングを補正するために絞りデータを出力する。ＣＣＤ駆動回路１０８から同期信号を利用してアドレス発生回路１１でレンズの絞りに応じた補正データの格納されているＲＯＭアドレスを生成し記憶部１２から指定されたアドレスの補正データを読み出す。出力映像データに画素単位でシェーディング補正データを付加し画像処理の時点で補正を行っている。
【特許文献１】特開平９−６９９８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら上記従来の構成では、以下のような数々の問題点がある。
【００１１】
（問題点１）
単板カメラでは明るさの違い（シェーディング）となって出るが、３板カメラでは３つのＣＣＤがそれぞれプリズムによって分光された赤、青、緑の色を検出しているので、個々のＣＣＤの明るさの差はＷＢ（ホワイトバランス）の差となって現れるため、アイリスの変化に対応しＷＢの補正を行わなければならない。図９にプリズムで光線が赤、青、緑の光の３原色に分光される様子を示す。図９において、９１は青色用ＣＣＤ、９２は緑色用ＣＣＤ、９３は赤色用ＣＣＤ、９４〜９６はそれぞれ青色・緑色・赤色に分光するプリズムである。
【００１２】
（問題点２）
絞りに応じた補正値のテーブルを絞り度合いによって固定の記憶部に持つと大きな記憶領域が必要となってしまう。
【００１３】
（問題点３）
個々のＣＣＤのオンチップレンズの曲率は製造上の理由でバラつきをもち、またレンズとの組み合わせで光線の回折が変わるため調整が必要であり、調整用の外部制御部が必要である。
【００１４】
（問題点４）
さらに、アイリスの絞りによる光線の入射角度は回折現象により光源の周波数（色温度）によって変わるので光源を判断し光源にあった最適な補正をしなければならない。
【００１５】
（問題点５）
アイリスで絞る方法のほか、ＮＤフィルタで光の量を制限する方法がある。この場合、ＮＤフィルタを入れるときにＮＤフィルタの端面で回折現象が起きたり、ＮＤフィルタの分光透過率がフラットではなく色がついている場合にもＷＢずれが生じる。ＮＤフィルタに色がついてる場合は単板カメラにもＷＢずれが生じる。図１１に２濃度のＮＤフィルタで光量が制限され、端面で光が回折している様子を示す。
【００１６】
本発明は上記問題点に鑑み、３板カメラの絞りによるＷＢずれを、アイリスの絞り度合いに応じて自動にＷＢずれを予測し、補正値を計算する演算部により、自動で任意の絞りに対しＷＢずれを補正し高画質な画像を得ることによって画質向上を実現する撮像装置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】
【００１７】
上記の課題を解決するために、少なくともレンズとアイリスと撮像素子からなり入射される光信号を電気信号として出力する撮像手段と、前記撮像手段からの電気信号に対して少なくともホワイトバランス処理を行う信号処理部と、前記撮像手段及び前記信号処理手段を制御するシステム制御部と、前記アイリスの絞りによるホワイトバランスずれのずれ量を記憶する記憶部と、前記アイリスの絞り度合いに応じてホワイトバランスずれを予測し補正値を計算する演算部と、前記演算部からの補正値をもとに前記信号処理部でホワイトバランスずれの補正をする補正手段とを備えたものである。
【００１８】
これにより、３板カメラの絞りによるＷＢずれを、アイリスの絞り度合いに応じて自動にＷＢずれを予測し、補正値を計算する演算部により、自動で任意の絞りに対しＷＢずれを補正し高画質な画像を得ることによって画質向上の有効な手段となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の撮像装置は、３板カメラの絞りによるＷＢずれを、アイリスの絞り度合いに応じて自動にＷＢずれを予測し、補正値を計算する演算部により、自動で任意の絞りに対しＷＢずれを補正し高画質な画像を得ることによって画質向上の有効な手段となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の請求項１〜２に記載の発明は、少なくともレンズとアイリスと撮像素子からなり入射される光信号を電気信号として出力する撮像手段と、前記撮像手段からの電気信号に対して少なくともホワイトバランス処理を行う信号処理部と、前記撮像手段及び前記信号処理手段を制御するシステム制御部と、前記アイリスの絞りによるホワイトバランスずれのずれ量を記憶する記憶部と、前記アイリスの絞り度合いに応じてホワイトバランスずれを予測し補正値を計算する演算部と、前記演算部からの補正値をもとに前記信号処理部でホワイトバランスずれの補正をする補正手段とを備えたものであり、これにより、３板カメラの絞りによるＷＢずれを、アイリスの絞り度合いに応じて自動にＷＢずれを予測し、補正値を計算する演算部により、自動で任意の絞りに対しＷＢずれを補正し高画質な画像を得ることによって画質向上の有効な手段となるものである。
【００２１】
以下、本発明の撮像装置について、図面を用いて説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は本発明の撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
【００２３】
図１において、１０１はレンズ、１０２はレンズ１０１を介して入射される光信号の光量を増減するアイリスユニット（絞り）、１０３はアイリスユニット１０２を介して入射される光学信号を結像し電気信号に変換して出力する固体撮像素子（ＣＣＤ）で、本実施の形態では青色・赤色・緑色の３個のＣＣＤを使用した例を示しており、それぞれの色に分光する手段としては前述の図９に示すような構成で行っている。１０４はＣＣＤ１０３から出力される電気信号に対してＣＤＳ（相関二重サンプリング）／ＡＧＣ（自動利得制御）の処理を行うＣＤＳ／ＡＧＣ部、１０５はＣＤＳ／ＡＧＣ部１０４からの映像信号（アナログ）をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換部（以下、Ａ／Ｄ変換部と記す）、１０６はＡ／Ｄ変換部１０５からのデジタル映像信号から輝度信号と色信号とを得る信号処理部、１０７はアイリスユニット１０２を駆動制御するアイリス制御部、１０８はＣＣＤ１０３の駆動を制御するＣＣＤ駆動回路、１１はアイリス制御部１０７からの絞りデータに基づき記憶部１３（後述）からの補正データを読み出して演算部１２でＷＢ補正量を演算させるシステム制御手段であるシステム制御部で、そのＷＢ補正量に基づき信号処理部１０６に対してＷＢ補正を行うよう制御する。１３は補正データを記憶しておく記憶手段である記憶部、１２は記憶部１３から読み出した補正データに基づきＷＢ補正量を計算する演算手段である演算部である。
【００２４】
なお、レンズ１０１とアイリス１０２とＣＣＤ１０３とで撮像部を構成し、ＣＤＳ／ＡＧＣ１０４とＡ／Ｄ変換部１０５と信号処理部１０６とで信号処理手段を構成している。
【００２５】
以上のように構成された本実施の形態の撮像装置について、以下その動作について説明する。
【００２６】
レンズ１０１に入射した光は、アイリス制御部１０７で制御されるアイリスユニット１０２を通過し、所定の光量に制御される。アイリスユニット１０２を通過した光信号はＣＣＤ駆動回路１０８で駆動されるＣＣＤ１０３によって光電変換され、ＣＤＳ／ＡＧＣ部１０４に出力される。ＣＣＤ出力信号をＣＤＳ／ＡＧＣ部１０４で相関二重サンプリング処理および自動利得制御処理し、Ａ／Ｄ変換部１０５でアナログ信号からデジタルデータに置き換える。Ａ／Ｄ変換部１０５からのデジタル映像信号は信号処理部１０６で輝度信号Ｇと色信号Ｒ／Ｇ、Ｂ／Ｇを得る。
【００２７】
ＷＢの補正として、アイリス制御部１０７からは絞りに起因するＷＢを補正するために絞りデータを出力する。出力された絞りデータはシステム制御部１１でレンズの絞りに応じて記憶部１３から補正データを読み出し演算部１２でＷＢ補正量を計算する。システム制御部１１からＷＢ補正量に基づき信号処理部１０６を制御しＷＢ補正を行なう。
【００２８】
次に、図１の記憶部１３に記憶させるＷＢ補正データを少なくするために、絞りに応じた補正値のテーブルを持つのではなく計算式で近似する方法がある。ＷＢのずれはアイリスに依存し単調増加または単調減少するものであるので、いくつかの折れ点を持った直線で近似できる。図２のように開始点、終了点、折れ点、傾きといった少ないパラメータを用いて、図１のアイリス制御部１０７からの絞りデータをもとにＷＢ補正値を計算することができ、大容量の記憶部が不要となる。
【００２９】
次に、外部の機器を必要とせず、撮像装置自身で補正パラメータを計算し記憶部に補正係数を記録するために、自動で調整するモードを設けた。カメラの絞り状態に応じたＷＢずれを補正するための補正パラメータを計算するためには、いくつかの絞り状態でＷＢゲインの変化を測定しなければならない。工場で調整する場合、明るさが異なり色温度が同じ光源を複数用意するのはコスト、タクト、管理の面で不利である。１つの光源で撮像装置側で電子シャッタとアイリスの組み合わせで適切な調整を自動で行うようにした。
【００３０】
測定の際、所望の絞り値になるように、図１のアイリス制御部１０７の絞りデータをモニタしながら、ＣＣＤ駆動回路１０８でＣＣＤ１０３の電子シャッタ値を切り替え、ＷＢゲインを測定する。これをあらかじめ決めていたすべての絞り値に対して自動に行う。電子シャッタ値と絞り値の組み合わせの一例を下記の表１に示す。
【００３１】
【表１】
2005191825.tif 000003
【００３２】
このようにして測定したＷＢゲインから傾きを計算し、記憶部１３に記憶する。
【００３３】
計算式は、例としてＦ２．８（絞り値Ａ）とＦ１６（絞り値Ｂ）の２点でＷＢゲインの測定値がＷＢゲイン１、ＷＢゲイン２とすると下記の式となる。
【００３４】
【数１】
2005191825.tif 000004
【００３５】
また図３に測定点と傾きのグラフを示す。傾きの測定は工場での調整時に行うほかに、実使用時の電源投入時のフェード期間中も行うことにより使用条件にあった補正を可能とする。
【００３６】
次に、アイリス１０２の絞りによる光線の入射角度は、回折現象により光源の周波数（色温度）によって変わるので、光源の種類を判断し光源にあった最適な補正をしなければならない。図４に光源の色温度による傾きの変化のイメージ図を示す。図４にあるように光源の色温度によってＷＢゲインの変化する傾きが変わるため、色温度を判定し適切に補正をかけなければならない。
【００３７】
光源と色温度の関係を下記の表に示す。
【００３８】
【表２】
2005191825.tif 000005
【００３９】
第１の手段として、工場で調整するときに色温度の高い５０００Ｋ程度（屋外を想定）の時の傾きと、色温度の低い３０００Ｋ程度（ハロゲン灯や電球を想定）の傾きを測定し記憶部に記憶しておき、実際に使用する時に図１の色温度センサ１４（赤外線センサや紫外線センサを含む）の色温度情報と、信号処理部１０６からのＷＢデータを元にシステム制御部１１で色温度判定を行い、傾きを補正する。
【００４０】
例えば、図４に示すように、３０００Ｋと判断した場合は実測で得た３０００Ｋの傾きを読み出し、４０００Ｋと判断した場合は３０００Ｋと５０００Ｋの値の半分の傾きを計算し補正に使用する。
【００４１】
第２の手段として、前述のように、実使用時の電源投入時のフェード期間中に測定を行い傾きを計算する方法がある。しかし工場で調整と違い、明るさが十分でない条件で撮影するときには、求める絞り状態で測定できない場合が想定される。そのときは、工場の調整値をもとに、足りない領域を補完計算して補う。図５に実測値と補完値のグラフを記す。
【００４２】
次に、ＣＣＤ１０３への入射光量の制限の方法としては、アイリス１０２で絞る方法のほか、ＮＤフィルタ２００で光の量を制限する方法がある。この場合ＮＤフィルタ２００を入れるときに擬似的に開口が小さくなる回折現象が起きたり、ＮＤフィルタ２００の分光透過率がフラットではなく色がついていることがあり、ＷＢずれを生じる。単板カメラに対してもＮＤフィルタ２００の分光透過率が不均一な場合のＷＢ補正の有効な手段となる。
【００４３】
例として図に２濃度のＮＤフィルタを使用した場合の回折現象を示す。図６に示すように、アイリスユニット１０２がアイリスとＮＤフィルタ２００を併用、もしくはＮＤフィルタ２００のみで構成されている場合も、上述の第１から第４の実施の形態と同様の絞りに対するＷＢ補正を行い、適切なＷＢを得ることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明にかかる撮像装置は、アイリスやＮＤフィルタで光量制限する３板カメラシステムのビデオカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話、等、また，ＮＤで光量制限する単板カメラシステムのビデオカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話等に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態に於ける撮像装置の実施方法を示したブロック図
【図２】本発明の実施の形態に於ける撮像装置の実施方法を示した特性図
【図３】本発明の実施の形態に於ける撮像装置の実施方法を示した特性図
【図４】本発明の実施の形態に於ける撮像装置の実施方法の第１案を示した特性図
【図５】本発明の実施の形態に於ける撮像装置の実施方法の第２案を示した特性図
【図６】本発明の実施の形態に於ける撮像装置の実施方法を示したブロック図
【図７】従来の撮像装置の実施方法を示したブロック図
【図８】オンチップレンズで光が集光される様子を示した模式図
【図９】プリズムで光線が赤、青、緑に分光される様子を示した模式図
【図１０】２枚羽根のアイリスで光量を制限され、端面で光が回折している様子を示した模式図
【図１１】２濃度のＮＤフィルタで光量を制限され、端面で光が回折している様子を示した模式図
【符号の説明】
【００４６】
１１    システム制御部
１２    演算部
１３    記憶部
１４    色温度センサ
１５    アドレス発生回路
１６    記憶部
１０１    レンズ
１０２    アイリスユニット
１０３    ＣＣＤ
１０４    ＣＤＳ／ＡＧＣ
１０５    Ａ／Ｄ
１０６    信号処理部
１０７    アイリス制御部
１０８    ＣＣＤ駆動回路
【図１】
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【図２】
2005191825.tif 000007
【図３】
2005191825.tif 000008
【図４】
2005191825.tif 000009
【図５】
2005191825.tif 000010
【図６】
2005191825.tif 000011
【図７】
2005191825.tif 000012
【図８】
2005191825.tif 000013
【図９】
2005191825.tif 000014
【図１０】
2005191825.tif 000015
【図１１】
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