(57)【要約】【課題】オートホワイトバランス制御に伴うカラーローリング現象を回避することができる撮像装置を提供する。【解決手段】第１のＯＰＤが周期ごとに、周期の実効領域の全期間の積分結果を算出し、第２のＯＰＤが周期ごとに、周期の有効領域の最初から同有効領域内の所定のタイミングまでの期間の部分積分結果を算出し、第Ｎ周期に第１のＯＰＤが積分結果を算出すると、第Ｎ周期に第１のＯＰＤが算出した積分結果に乗じた結果が略均一となる係数を算出する。そして、第Ｎ周期の第２のＯＰＤが算出した積分結果及び第（Ｎ＋ｍ）周期に第２のＯＰＤが算出した積分結果に基づいて係数の補正を行なう。【選択図】図１
2007266709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同期信号に同期して被写体を繰り返し撮像し画像信号を出力するイメージセンサと、
前記画像信号より複数の原色信号を分離する原色分離手段と、
前記同期信号の周期ごとに、同周期の実効領域の全期間における前記原色分離手段が分離した各原色信号の平均レベルを取得する第１の原色信号レベル検出手段と、
前記同期信号の周期ごとに、同周期の有効領域の最初から同有効領域内の所定のタイミングまでの期間における前記原色分離手段が分離した各原色信号の平均レベルを取得する第２の原色信号レベル検出手段と、
第Ｎ周期（Ｎ：自然数）に前記第１の原色信号レベル検出手段が各原色信号の平均レベルを取得すると、第Ｎ周期に前記第１の原色信号レベル検出手段が取得した各原色信号の平均レベルに乗じた結果が略均一となる様な係数を算出する係数算出手段と、
第Ｎ周期に前記第２の原色信号レベル検出手段が取得した各原色信号の平均レベル及び第（Ｎ＋ｍ）周期（ｍ：自然数）に前記第２の原色信号レベル検出手段が取得した各原色信号の平均レベルに基づいて、前記係数算出手段が第Ｎ周期に前記第１の原色信号レベル検出手段が取得した各原色信号の平均レベルから算出した前記係数を補正する係数補正手段と、
該係数補正手段によって補正された前記係数を第Ｎ周期に前記第１の原色信号レベル検出手段が取得した各原色信号の平均レベルに乗じて各原色信号のレベルを制御するレベル制御手段とを備える
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記係数補正手段は、第Ｎ周期に前記第２の原色信号レベル検出手段が取得した各原色信号の平均レベル及び第（Ｎ＋ｍ）周期（ｍ：自然数）に前記第２の原色信号レベル検出手段が取得した各原色信号の平均レベルと共に、
第Ｎ周期に前記第１の原色信号レベル検出手段が取得した各原色信号の平均レベル、第（Ｎ＋ｎ）周期（ｎ：自然数、ｎ＜ｍ）に前記第１の原色信号レベル検出手段が取得した各原色信号の平均レベル、第Ｎ周期に前記第２の原色信号レベル検出手段が取得した各原色信号の平均レベル及び第（Ｎ＋ｎ）周期に前記第２の原色信号レベル検出手段が取得した各原色信号の平均レベルに基づいて、前記係数算出手段が第Ｎ周期に前記第１の原色信号レベル検出手段が取得した各原色信号の平均レベルから算出した前記係数を補正する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
第Ｎ周期に前記第１の原色信号レベル検出手段が取得した各原色信号の平均レベルと第（Ｎ＋ａ）周期（ａ：自然数）に前記第１の原色信号レベル検出手段が取得した各原色信号の平均レベルとの比が所定値以上の場合には、前記レベル制御手段による各原色信号のレベルの制御を停止する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
第Ｎ周期に前記第２の原色信号レベル検出手段が取得した各原色信号の平均レベルと第（Ｎ＋ｂ）周期（ｂ：自然数）に前記第２の原色信号レベル検出手段が取得した各原色信号の平均レベルとの比が所定値以上の場合には、前記レベル制御手段による各原色信号のレベルの制御を停止する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像装置に関する。詳しくは、オートホワイトバランス制御を行なう撮像装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
一般にディスプレイでは、赤・青・緑の３原色をすべて発光させた状態で白色を表現するため、それぞれの色の発色具合により、例えば白色が赤に偏ったり、青に偏ったりすることがある。そこで、各色の発色具合を調整して、白色が正しく表示できるようにする必要があり、こうした処理をホワイトバランス処理と称している。また、ホワイトバランスを自動で調節する機能をオートホワイトバランス機能と称している。
以下、オートホワイトバランス機能を有する撮像装置（例えば、特許文献１参照。）について説明を行う。
【０００３】
図５は従来の撮像装置の一例を示すブロック図であり、ここで示す撮像装置１０１は、固体撮像素子１０２、ＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ  Ｆｒｏｎｔ  Ｅｎｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）１０３及びデジタル信号処理部１０４を有して構成されている。
【０００４】
固体撮像素子は、例えばＣＣＤ構造を有し、半導体基板上にマトリクス状に配列された光センサーにより被写体からの光をレンズ１０５を通じ検出して信号電荷を生成し、この信号電荷を垂直電荷転送レジスタや水平電荷転送レジスタにより転送した上で被写体の画像信号を出力する様に構成されている。また、光センサーのそれぞれには赤、青、緑のフィルターが装着されており、赤、青、緑の光を個別に検出することでカラー撮影が可能となっている。更に、固体撮像素子はタイミングジェネレータ（ＴＧ）１０６から供給されるクロック信号、垂直同期信号、水平同期信号に基づいて動作し、例えばインターレース方式により１フレーム分の画像信号を偶数フィールドと奇数フィールドとに分けて出力できる様に構成されている。
【０００５】
ＡＦＥは、ＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ）回路及びＡＧＣ（自動利得制御）回路を有し、固体撮像素子からの画像信号に対し、ＣＤＳを行なって画像信号に含まれる固定パターンノイズを除去するとともに、ＡＧＣにより信号レベルを安定化できる様に構成されている。
【０００６】
デジタル信号処理部は、ＡＦＥの出力信号に対して、自動露光制御及びオートホワイトバランス調整を行い、出力形式に準じた画像信号へ変換するための回路であり、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）１０７、輝度信号処理ブロック１０８、色信号処理ブロック１０９、マイクロコンピュータ１１０、オプティカルディテクター（ＯＰＤ）１１１、混合回路（ＹＣＭＩＸ）１１２及びデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）１１３を有して構成されている。
【０００７】
ＡＤＣはＡＦＥの出力信号をデジタル化し、輝度信号処理ブロックはこのデジタル化された画像信号に対して、自動露光制御として信号レベルを適切なレベルとする信号処理を施す様に構成されている。色信号処理ブロックは、原色分離回路１１４及びＷＢ制御回路（ホワイトバランス制御回路）１１５を有し、原色分離回路はＡＤＣの出力信号より赤、青、緑の３つの原色信号を抽出し、ＷＢ制御回路はこれらの原色信号に対して、マイクロコンピュータから与えられる係数を乗じて信号レベルを制御できる様に構成されている。
【０００８】
ＯＰＤは、ＷＢ制御回路が上記した係数を乗じた原色信号を、それぞれ垂直同期信号の周期ごとに、即ちフィールドごとに、例えばＩＩＲ（Ｉｎｆｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルターにより積分することによって各フィールドにおける各原色信号の平均的な信号レベル（平均レベル）を算出できる様に構成されている。
【０００９】
マイクロコンピュータは、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを有し、ＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムデータに基づき、適宜ＲＡＭを使用して動作することで各種の機能を果たす様に構成されている。そして、特にオートホワイトバランス制御に関しては、ＯＰＤが算出した各原色信号の平均レベルに基づいて、これらの原色信号の平均レベルを均一化すべく上記係数を生成し、ＷＢ制御回路に供給する様に構成されている。
【００１０】
混合回路は、輝度信号処理ブロックが出力する輝度信号と、色信号処理ブロックが出力する３つの原色信号とを合成してビデオ信号を生成し、ＤＡＣはこのビデオ信号をアナログのビデオ信号に変換して出力できる様に構成されている。また、ＴＧは、マイクロコンピュータの制御に基づいて固体撮像素子と共に各部にクロック及び同期信号を供給できる様に構成されている。
【００１１】
以下、上記の様に構成された撮像装置の動作について説明を行う。
先ず、被写体からの光１１６はレンズを通じて固体撮像素子に入射し、固体撮像素子の受光面に被写体の像が形成される。固体撮像素子はこの像を電気信号に変換して、各フィールドの画像信号をタイミングジェネレータから供給される垂直同期信号に同期して出力する。また、ＡＦＥは固体撮像素子が出力する画像信号に対して、ＣＤＳを行なって画像信号に含まれる固定パターンノイズを除去すると共に、ＡＧＣにより信号レベルの安定化を図る。
【００１２】
次に、ＡＤＣはＡＦＥの出力信号をデジタル化し、輝度信号処理ブロックはデジタル化された画像信号に対して、自動露光処理として信号レベルを適切なレベルとすべく信号処理を行なう。一方、色信号処理ブロック、ＯＰＤ並びにマイクロコンピュータは、ＡＤＣによりデジタル化された画像信号に対してオートホワイトバランス制御としてデジタル信号処理を以下の様に行なう。なお、図６は従来技術におけるオートホワイトバランス制御の係数と時間軸との関係を表す模式図である。
【００１３】
上記したデジタル信号処理では、先ず、原色分離回路がＡＤＣの出力信号より、赤、青、緑の３つの原色信号を抽出し、ＷＢ制御回路はこれらの原色信号のうち、例えば赤及び青の原色信号に対して、マイクロコンピュータから与えられる係数を乗じることにより信号レベルを制御する。ＯＰＤは、緑の原色信号及び係数を乗じた赤及び青の原色信号をＷＢ制御回路から受け取り、それぞれの垂直同期信号の周期ごとに、即ちフィールド（フィールドについては図６中符合Ｔｆで示す）ごとに積分して各フィールドにおける各原色信号の平均レベルを算出する。
マイクロコンピュータは、このＯＰＤが算出した各原色信号の平均レベルを取り込み、赤及び青の原色信号の平均レベルに上記係数を乗じた際に３つの原色信号の平均レベルが同一となるように、つまり平均レベルが均一となるように、赤及び青の原色信号に乗じる上記係数をそれぞれ算出し、これらの係数をＷＢ制御回路に供給する。ＷＢ制御回路がこれらの係数を赤及び青の原色信号に乗じることでオートホワイトバランス制御が行なわれる。
【００１４】
具体的には、先ず、第１のフィールド（図６中の時間軸が"−２"であるフィールド）では、第１のフィールドの有効領域の全期間（図６中の有効映像信号がハイレベルとなっている期間）における各原色信号の平均レベルをＯＰＤによって算出する。
次に、第１のフィールドの翌周期の第２のフィールド（図６中の時間軸が"−１"であるフィールド）では、第１のフィールドでＯＰＤにより算出した各原色信号の平均レベルに乗じることで３つの原色信号の平均レベルが同一となるような係数、即ち、第１のフィールドでＯＰＤにより算出した各原色信号の平均レベルに乗じることで３つの原色信号の平均レベルが均一となるような係数を算出する。
その後、第２のフィールドの翌周期の第３のフィールド（図６中の時間軸が"０"であるフィールド）では、第２のフィールドで算出した係数を赤及び青の原色信号に乗じることでオートホワイトバランス制御が行なわれるのである。
【００１５】
なお、第２のフィールドでは、第１のフィールドでＯＰＤにより算出した各原色信号の平均レベルに乗じることで３つの原色信号の平均レベルが同一となるような係数の算出を行なうと共に、第２のフィールドの有効期間の全期間における各原色信号の平均レベルをＯＰＤによって算出し、第２のフィールドでＯＰＤにより算出した各原色信号の平均レベルに乗じることで３つの原色信号の平均レベルが同一となるような係数を第３のフィールドで算出し、算出された係数を第４のフィールド（第３のフィールドの翌周期のフィールド）で赤及び青の原色信号に乗じるといった具合に、継続的に処理が行われている。
【００１６】
従って、従来の撮像装置では、２つ前のフィールドで算出された各原色信号の平均レベルに基づいて係数（新しい係数）が算出され、この係数（新しい係数）がＷＢ制御回路に供給されて、２つ後のフィールドで係数（新しい係数）に基づいて原色信号のレベルが調整される。その後、色信号処理ブロックが出力する３つの原色信号及び輝度信号処理ブロックが出力する画像信号が混合回路により合成され、ＤＡＣによってアナログ信号に変換されてビデオ信号として出力される。
【００１７】
【特許文献１】特開２００３−１５３２８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、上記した様な従来の撮像装置におけるオートホワイトバランス制御では、フィールドごとに算出した係数を２つ後のフィールドの原色信号に乗じるので、この時間的なズレに起因して、被写体が蛍光灯で照明されている場合にオートホワイトバランス制御が正しく機能せず、カラーローリングと呼ばれる現象が生じることがある。
以下、カラーローリングについて詳細に説明を行う。
【００１９】
即ち、蛍光灯は電源周波数に応じた周期で点滅するが、各点滅周期内の発光タイミングにより蛍光灯の分光特性は変化しており、蛍光灯の光は厳密には常に白色とはなっていない。そのため、固体撮像素子の電子シャッター機能により短い露光時間で撮像した場合、露光のタイミングと蛍光灯の発光タイミングとの関係によっては、撮像結果は色づいたものとなる。
【００２０】
また、撮像装置がＮＴＳＣ（Ｎａｔｉｏｎａｌ  ＴＶ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）方式に対応しており、被写体が６０Ｈｚの電源で点灯する蛍光灯によって照明されている場合、撮像装置のフィールド周波数５９．９４Ｈｚと蛍光灯の電源周波数６０Ｈｚとはわずかに異なるため、撮像装置のフィールドと蛍光灯の点滅との位相関係は比較的長い周期で周期的に変化する。
【００２１】
従来の撮像装置では、上述にようにＯＰＤにより平均レベルを求めた原色信号と、ＷＢ制御回路で係数を乗じる原色信号とは２フィールド分だけズレているので、現在のフィールドと２つ後のフィールドとの間で露光時の照明光が異なった色調となると、オートホワイトバランス制御は正しく機能せず、画像は色づいたものとなってしまう。そして、撮像装置のフィールドと電源との位相関係は上述の様に変化するので、ビデオ信号により表示したビデオ画像の色調は上記位相関係の変化に応じて周期的に変化することになる。
【００２２】
撮像装置がＰＡＬ（Ｐｈａｓｅ  Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  Ｌｉｎｅ）方式に対応し、蛍光灯の電源周波数が５０Ｈｚの場合にも、フィールド周波数と蛍光灯の電源周波数とは規格上は一致するものの、両者には誤差が存在するため、上述の場合と同様にカラーローリング現象が発生する。
【００２３】
本発明は以上の点に鑑みて創案されたものであり、オートホワイトバランス制御に伴うカラーローリング現象を回避することができる撮像装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記の目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、同期信号に同期して被写体を繰り返し撮像し画像信号を出力するイメージセンサと、前記画像信号より複数の原色信号を分離する原色分離手段と、前記同期信号の周期ごとに、同周期の実効領域の全期間における前記原色分離手段が分離した各原色信号の平均レベルを取得する第１の原色信号レベル検出手段と、前記同期信号の周期ごとに、同周期の有効領域の最初から同有効領域内の所定のタイミングまでの期間における前記原色分離手段が分離した各原色信号の平均レベルを取得する第２の原色信号レベル検出手段と、第Ｎ周期（Ｎ：自然数）に前記第１の原色信号レベル検出手段が各原色信号の平均レベルを取得すると、第Ｎ周期に前記第１の原色信号レベル検出手段が取得した各原色信号の平均レベルに乗じた結果が略均一となる様な係数を算出する係数算出手段と、第Ｎ周期に前記第２の原色信号レベル検出手段が取得した各原色信号の平均レベル及び第（Ｎ＋ｍ）周期（ｍ：自然数）に前記第２の原色信号レベル検出手段が取得した各原色信号の平均レベルに基づいて、前記係数算出手段が第Ｎ周期に前記第１の原色信号レベル検出手段が取得した各原色信号の平均レベルから算出した前記係数を補正する係数補正手段と、該係数補正手段によって補正された前記係数を第Ｎ周期に前記第１の原色信号レベル検出手段が取得した各原色信号の平均レベルに乗じて各原色信号のレベルを制御するレベル制御手段とを備える。
【００２５】
ここで、係数算出手段が第Ｎ周期に第１の原色信号レベル検出手段が取得した各原色信号の平均レベルに基づいて係数を算出するために、係数算出手段によって算出された係数は被写体には依存しない。
即ち、第２の原色信号レベル検出手段が取得する各原色信号の平均レベル（周期の有効領域の最初から同有効領域内の所定のタイミングまでの期間における各原色信号の平均レベル）については、画面内の同位置における時間的差分を検出するためのみに使用し、ホワイトバランス制御を行うための係数は第１の原色信号レベル検出手段が取得する各原色信号の平均レベル（周期の実効領域の全期間における各原色信号の平均レベル）に基づいて算出するために、係数算出手段によって算出された係数は被写体には依存しない。
【００２６】
また、係数補正手段が、第Ｎ周期に第２の原色信号レベル検出手段が取得した各原色信号の平均レベルと第（Ｎ＋ｍ）周期に第２の原色信号レベル検出手段が取得した各原色信号の平均レベルに基づいて、第Ｎ周期に第１の原色信号レベル検出手段が取得した各原色信号の平均レベルから係数算出手段が算出した係数を補正するために、第Ｎ周期と第（Ｎ＋ｍ）周期のタイミングのズレ、即ち、係数算出手段が係数を算出するための基礎とする第１の原色信号レベル検出手段が各原色信号の平均レベルを取得するタイミング（第Ｎ周期）とホワイトバランス制御を行うべくレベル制御手段が各原色信号のレベルを制御するタイミング（第（Ｎ＋ｍ）周期）のズレに起因した分光特性変化による時間的な係数の誤差を緩和することができる。
【００２７】
なお、上記した様に、係数算出手段が第Ｎ周期に第１の原色信号レベル検出手段が取得した各原色信号の平均レベルに基づいて係数を算出しているために、係数算出手段が算出した係数は被写体による依存性はない。しかし、第１の原色信号レベル検出手段が取得する各原色信号の平均レベルと第２の原色信号レベル検出手段が取得する各原色信号の平均レベルとの間には、即ち、周期の実効領域の全期間における各原色信号の平均レベルと周期の有効領域の最初から同有効領域内の所定のタイミングまでの期間における各原色信号の平均レベルとの間には被写体による依存性が生じる可能性がある。そこで、係数補正手段では、第Ｎ周期に第２の原色信号レベル検出手段が取得した各原色信号の平均レベルと第（Ｎ＋ｍ）周期に第２の原色信号レベル検出手段が取得した各原色信号の平均レベルに基づいて補正を行うこととして補正の妥当性を確保している。
【００２８】
また、係数補正手段が、第Ｎ周期に第２の原色信号レベル検出手段が取得した各原色信号の平均レベルと第（Ｎ＋ｍ）周期（ｍ：自然数）に第２の原色信号レベル検出手段が取得した各原色信号の平均レベルのみに基づいて係数を補正するのではなく、第Ｎ周期に第１の原色信号レベル検出手段が取得した各原色信号の平均レベル、第（Ｎ＋ｎ）周期（ｎ：自然数、ｎ＜ｍ）に第１の原色信号レベル検出手段が取得した各原色信号の平均レベル、第Ｎ周期に第２の原色信号レベル検出手段が取得した各原色信号の平均レベル及び第（Ｎ＋ｎ）周期に第２の原色信号レベル検出手段が取得した各原色信号の平均レベルにも基づいて補正を行なうことによって、係数の補正の信憑性を高めることができる。
即ち、ホワイトバランス制御を行うための係数を算出する基礎となる各原色信号の平均レベルの取得時（第Ｎ周期）と、算出された係数に基づいて行なうホワイトバランス制御時（第（Ｎ＋ｍ）周期）とのタイミングのズレを低減するための係数を補正するにあたって、第Ｎ周期と第（Ｎ＋ｎ）周期とのタイミングのズレを反映させることで、係数の補正の信憑性を高めることができるのである。
【発明の効果】
【００２９】
上記した本発明の撮像装置では、係数補正手段によって係数の補正を行っているために、ホワイトバランス制御を行う係数を算出するための各原色信号の平均レベルの取得時（第Ｎ周期）と、算出された係数に基づいて行なうホワイトバランス制御時（第（Ｎ＋ｍ）周期）のタイミングのズレを低減することができ、時間的に変化する蛍光灯の分光特性変化による係数誤差を緩和して、オートホワイトバランス制御に伴うカラーローリング現象の影響を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
図１は本発明を適用した撮像装置の一例を示すブロック図であり、ここで示す撮像装置１は、固体撮像素子２、ＡＦＥ３及びデジタル信号処理部４を有して構成されている。以下で詳細に説明を行うが、本実施例の撮像装置が上記した従来の撮像装置と特に異なるのは、デジタル信号処理部において２つのＯＰＤが設けられている点と、マイクロコンピュータに生成した係数の補正を行なう機能を追加した点である。なお、固体撮像素子はイメージセンサの一例である。
【００３１】
固体撮像素子は、例えばＣＣＤ構造を有し、半導体基板上にマトリクス状に配列された光センサーにより被写体からの光をレンズ５を通じ検出して信号電荷を生成し、この信号電荷を垂直電荷転送レジスタや水平電荷転送レジスタにより転送した上で被写体の画像信号を出力する様に構成されている。また、光センサーのそれぞれには、赤、青、緑のフィルターが装着されており、赤、青、緑の光を個別に検出することでカラー撮影が可能となっている。更に、固体撮像素子はＴＧ６から供給されるクロック信号、垂直同期信号、水平同期信号に基づいて動作し、例えばインターレース方式により１フレーム分の画像信号を偶数フィールドと奇数フィールドとに分けて出力できる様に構成されている。
【００３２】
ＡＦＥは、ＣＤＳ回路及びＡＧＣ回路を有し、固体撮像素子からの画像信号に対し、ＣＤＳを行って画像信号に含まれる固定パターンノイズを除去するとともに、ＡＧＣにより信号レベルを安定化できる様に構成されている。
【００３３】
デジタル信号処理部は、ＡＦＥの出力信号に対して、自動露光制御及びオートホワイトバランス調整を行うための回路であり、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）７、輝度信号処理ブロック８、色信号処理ブロック９、マイクロコンピュータ１０、第１のＯＰＤ１１ａ、第２のＯＰＤ１１ｂ、混合回路（ＹＣＭＩＸ）１２及びデジタルアナログ変換器１３を有して構成されている。なお、第１のＯＰＤは第１の原色信号レベル検出手段の一例であり、第２のＯＰＤは第２の原色信号レベル検出手段の一例である。
【００３４】
ＡＤＣはＡＦＥの出力信号をデジタル化し、輝度信号処理ブロックはこのデジタル化された画像信号に対して、自動露光制御として信号レベルを適切なレベルとする信号処理を施す様に構成されている。色信号処理ブロックは、原色分離回路１４及びＷＢ制御回路１５を有し、原色分離回路はＡＤＣの出力信号より赤、青、緑の３つの原色信号を抽出し、ＷＢ制御回路はこれらの原色信号に対して、マイクロコンピュータから与えられる係数を乗じて信号レベルを制御できる様に構成されている。なお、原色分離回路は原色分離手段の一例である。
【００３５】
第１のＯＰＤは、ＷＢ制御回路が上記した係数を乗じた原色信号を、それぞれ垂直同期信号の周期ごとに、即ちフィールドごとに、各フィールドの実効領域の全期間を例えばＩＩＲフィルターにより積分することによって各フィールドの全期間における各原色信号の平均的な信号レベル（平均レベル）、即ち、１フィールド分の積分結果を算出することができる様に構成されている（第１のＯＰＤの積分領域については図２を参照。）。
また、第２のＯＰＤは、ＷＢ制御回路が上記した係数を乗じた原色信号を、それぞれ垂直同期信号の周期ごとに、即ちフィールドごとに、各フィールドの有効領域の最初から同周期の有効領域内の所定のタイミングまでの期間を例えばＩＩＲフィルターにより積分することによって各フィールドの有効画素の開始数ライン分における各原色信号の平均的な信号レベル（平均レベル）、即ち、部分積分結果を算出することができる様に構成されている（第２のＯＰＤの積分領域については図２を参照。）。
ここでの実効領域とは実際に画像出力される領域を示し、有効領域とは撮像素子として画像を認識できる領域を示す（図２を参照）。
この為、第２のＯＰＤは、有効領域内の所定のタイミングまでの期間は、実効領域に含まれない領域を指定する事が望ましい。
【００３６】
マイクロコンピュータは、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを有し、ＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムデータに基づき、適宜ＲＡＭを使用して動作することで各種の機能を果たす様に構成されている。そして、特にオートホワイトバランス制御に関しては、第１のＯＰＤが算出した１フィールド分の積分結果に基づいて各原色信号の平均レベルを均一化する係数を生成すると共に、第１のＯＰＤが算出した１フィールド分の積分結果及び第２のＯＰＤが算出した部分積分結果に基づいて生成した係数の補正を行なった後に、ＷＢ制御回路に供給する様に構成されている。なお、本実施例では、係数算出手段及び係数補正手段の役割をマイクロコンピュータが担っている。
【００３７】
混合回路は、輝度信号処理ブロックが出力する輝度信号と、色信号処理ブロックが出力する３つの原色信号とを合成してビデオ信号を生成し、ＤＡＣはこのビデオ信号をアナログのビデオ信号に変換して出力できる様に構成されている。また、ＴＧは、マイクロコンピュータの制御に基づいて固体撮像素子と共に各部にクロック及び同期信号を供給できる様に構成されている。
【００３８】
以下、上記の様に構成された撮像装置の動作について説明を行う。
先ず、被写体からの光１６はレンズを通じて固体撮像素子に入射し、固体撮像素子の受光面に被写体の像が形成される。固体撮像素子はこの像を電気信号に変換して、各フィールドの画像信号をタイミングジェネレータから供給される垂直同期信号に同期して出力する。また、ＡＦＥは固体撮像素子が出力する画像信号に対して、ＣＤＳを行って画像信号に含まれる固定パターンノイズを除去すると共に、ＡＧＣにより信号レベルの安定化を図る。
【００３９】
次に、ＡＤＣはＡＦＥの出力信号をデジタル化し、輝度信号処理ブロックはデジタル化された画像信号に対して、自動露光処理として信号レベルを適切なレベルとすべく信号処理を行なう。一方、色信号処理ブロック、第１のＯＰＤ、第２のＯＰＤ及びマイクロコンピュータは、ＡＤＣによりデジタル化された画像信号に対してオートホワイトバランス制御としてデジタル信号処理を以下の様に行なう。なお、図３は本実施例におけるホワイトバランス制御の係数の補正処理のフローチャートであり、図４は本実施例におけるホワイトバランス制御の係数と時間軸との関係を表す模式図である。
【００４０】
上記したデジタル信号処理は、先ず、原色分離回路がＡＤＣの出力信号より、赤、青、緑の３つの原色信号を抽出し、ＷＢ制御回路はこれらの原色信号のうち、例えば赤及び青の原色信号に対して、マイクロコンピュータから与えられる係数を乗じることにより信号レベルを制御する。第１のＯＰＤ及び第２のＯＰＤは、緑の原色信号及び係数を乗じた赤及び青の原色信号をＷＢ制御回路から受け取り、それぞれの垂直同期信号の周期ごとに、即ちフィールドごとに積分して各フィールドにおける１フィールド分の積分結果や部分積分結果を算出する。
マイクロコンピュータは、この第１のＯＰＤや第２のＯＰＤが算出した１フィールド分の積分結果や部分積分結果を取り込み、赤及び青の原色信号の平均レベルに上記係数を乗じた際に３つの原色信号の平均レベルが同一となるように、つまり平均レベルが均一となるように、赤及び青の原色信号の乗じる上記係数をそれぞれ算出し、これらの係数をＷＢ制御回路に供給する。ＷＢ制御回路がこれらの係数を赤及び青の原色信号に乗じることでオートホワイトバランス制御が行われる。
【００４１】
以下、オートホワイトバランス制御について具体的に説明を行う。
即ち、第１のフィールド（図４中の時間軸が"−２"であるフィールド）では、第１のＯＰＤが緑の原色信号及び係数を乗じた赤及び青の原色信号をＷＢ制御回路から受け取り、それぞれの垂直同期信号の周期ごとに、即ちフィールドごとに１フィールド分の積分結果を算出する。なお、こうした積分結果がホワイトバランス制御係数算出の基礎データＢ−２となる。同時に第２のＯＰＤが緑の原色信号及び係数を乗じた赤及び青の原色信号をＷＢ制御回路から受け取り、それぞれの垂直同期信号の周期ごとに、即ちフィールドごとに部分積分結果を算出する。なお、こうした積分結果が補正用リファレンスデータＡ−２となる。
【００４２】
時間軸上の次のフィールドである第２のフィールド（図４中の時間軸が"−１"であるフィールド）では、第１のフィールドで算出した基礎データＢ−２を用いたホワイトバランス制御係数の算出を行うと共に、第１のフィールドと同様に、第２のフィールドにおけるホワイトバランス制御係数の算出の基礎データＢ−１及び第２のフィールドにおける補正用リファレンスデータＡ−１を算出する。
【００４３】
更に、時間軸上の次のフィールドである第３のフィールド（図４中の時間軸が"０"であるフィールド）では、第１のフィールド及び第２のフィールドと同様に第３のフィールドにおける補正用リファレンスデータＡを算出し、補正用リファレンスデータＡと補正用リファレンスデータＡ−２とを比較してホワイトバランス制御係数の基礎補正係数Ａ０２を算出する。
【００４４】
そして、基礎データＢ−２と基礎データＢ−１との相対比Ｂ１２及び補正用リファレンスデータＡ−２と補正用リファレンスデータＡ−１との相対比Ａ１２との比率関係から、基礎補正係数Ａ０２に対して補正がなされてホワイトバランス補正係数βを得ることができ、第２のフィールドで算出されたホワイトバランス制御係数に対してホワイトバランス補正係数を用いて補正を行なって、補正されたホワイトバランス制御係数を赤及び青の原色信号に乗じることでオートホワイトバランス制御が行われる。
【００４５】
なお、オートホワイトバランス制御は画像が静止画像を前提としているために、補正用リファレンスデータＡ−２と補正用リファレンスデータＡ−１との相対比Ａ１２が所定の閾値Ａｔｈｒｅｓ以上である場合、即ち、相対比Ａ１２が大きく第１のフィールドと第２のフィールドとで全体の画像が変化したと判断できる場合（図３（１）参照。）にはオートホワイトバランス制御係数の補正を停止する。これは、通常のオートホワイトバランス制御が必要な場合にまでオートホワイトバランス制御係数の補正を打ち消してしまわない様にするためである。
同様に、補正用リファレンスデータＡ−１と補正用リファレンスデータＡとの相対比Ａ０１が所定の閾値Ａｔｈｒｅｓ以上である場合、即ち、相対比Ａ０１が大きく第２のフィールドと第３のフィールドとで全体の画像が変化したと判断できる場合（図３（２）参照。）や、基礎データＢ−２と基礎データＢ−１との相対比Ｂ１２が所定の閾値Ｂｔｈｒｅｓ以上である場合、即ち、相対比Ｂ１２が大きく第１のフィールドと第２のフィールドとで全体の画像が変化したと判断できる場合（図３（３）参照。）にはオートホワイトバランス制御係数の補正を停止する。
更に、α＝Ｂ１２／Ａ１２とし、β＝Ａ０２×αとして、α、β及びγが所定の各閾値以上である場合、即ち、全体の画像が変化したと判断できる場合（図３（４）参照。）にはオートホワイトバランス制御係数の補正を停止する。
【００４６】
上記の様に、本実施例の撮像装置では、ホワイトバランス制御係数に対してホワイトバランス補正係数を用いて補正を行なって係数（新しい係数）が導かれ、この新しい係数がＷＢ制御回路に供給されて原色信号のレベルが調整される。その後、色信号処理ブロックが出力する３つの原色信号及び輝度信号処理ブロックが出力する画像信号が混合回路により合成され、ＤＡＣによってアナログ信号に変換されてビデオ信号として出力される。
【００４７】
本発明を適用した撮像装置では、第１のフィールドにおける部分積分結果及び第３のフィールドにおける部分積分結果から導かれるホワイトバランス制御係数の基礎補正係数を利用してホワイトバランス補正係数を算出して、こうして算出されたホワイトバランス補正係数に基づいてホワイトバランス制御係数を補正しているために、時間的に変化する蛍光灯の分光特性変化による係数誤差を緩和することができ、カラーローリングの影響を低減することができる。
なお、補正後の係数の算出はハードウエア上で行なうこととし、同一フィールドに対して即座に結果を反映することができるように構成することで、係数の補正自体に反映データとの時間的差分が発生しないようにすることが可能である。
【００４８】
また、部分積分結果は、画面内の同位置における時間的差分を検出するためのみに使用して、ホワイトバランス制御係数は１フィールド分の積分結果に基づいて算出するために、算出される係数は被写体に依存することはない。
【００４９】
更に、ホワイトバランス制御係数の基礎補正係数に対して、基礎データＢ−２と基礎データＢ−１との相対比Ｂ１２と補正用リファレンスデータＡ−２と補正用リファレンスデータＡ−１との相対比Ａ１２との比率関係から補正を行なっているために、時間的差分を低減するために導かれる補正後の係数の信憑性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明を適用した撮像装置の一例を示すブロック図である。
【図２】第１のＯＰＤ及び第２のＯＰＤの積分領域を表す模式図である。
【図３】本実施例におけるホワイトバランス制御の係数と時間軸との関係を表す模式図である。
【図４】本実施例におけるホワイトバランス制御の係数の補正処理のフローチャートである。
【図５】従来の撮像装置の一例を示すブロック図である。
【図６】従来技術におけるオートホワイトバランス制御の係数と時間軸との関係を表す模式図である。
【符号の説明】
【００５１】
１    撮像装置
２    固体撮像素子
３    ＡＦＥ
４    デジタル信号処理部
５    レンズ
６    タイミングジェネレータ
７    アナログデジタル変換器
８    輝度信号処理ブロック
９    色信号処理ブロック
１０    マイクロコンピュータ
１１ａ  第１のＯＰＤ
１１ｂ  第２のＯＰＤ
１２    混合回路
１３    デジタルアナログ変換器
１４    原色分離回路
１５    ホワイトバランス制御回路
１６    光
【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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