(57)【要約】【課題】フィードフォワード方式において、高色温度側と低色温度側での切り替え時に適切にＡＷＢ調整を行う。【解決手段】原色分離回路１５、積分手段（ＰＤ１７）、コントローラ１８、可変利得アンプ１６ｒ,１６ｇ,１６ｂを有する。例えばコントローラ１８が、色ごとの積分値を座標変換する手段、複数の画像の明るさ又は色温度に関する情報に基づいて高色温度側と低色温度側とで画像の色温度遷移を検出する手段、及び、座標値又は推定色温度値を所定の目標値に引き込むことによってゲイン値を原色信号ごとに設定可能なゲイン設定手段を有する。ゲイン設定手段は、枠内を色温度調整の禁止範囲とする不感帯の位置、範囲及び有効性を、色座標上の高色温度側と低色温度側で独立に設定可能であり、色温度遷移の検出結果に基づいて遷移した色温度側で不感帯の有効と無効を決定し、当該決定の結果、遷移した色温度側の不感帯が有効な場合に引き込み判定を行う。【選択図】図１
2007082174.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時系列に入力される画像信号を順次、原色信号に分離する原色分離回路と、
前記原色信号を積分する積分手段と、
得られた色ごとの積分値を所定の色座標上の座標値に変換する座標変換手段と、
画像の明るさ又は色温度に関する情報を入力し、当該情報に基づいて高色温度側と低色温度側とで画像の色温度が遷移したことを検出する色温度遷移の検出手段と、
前記座標値又は当該座標値から推定される光源の色温度値を所定の目標値に引き込むことによって、前記画像をホワイトバランス調整するためのゲイン値を原色信号ごとに設定可能なゲイン設定手段と、
設定された前記ゲイン値で、前記原色信号を色ごとに増幅する可変利得アンプと、を有し、
前記ゲイン設定手段は、
枠内を色温度調整の禁止範囲とする不感帯の位置、範囲及び有効性を、前記色座標上の高色温度側と低色温度側で独立に設定可能であり、
前記色温度遷移の検出結果に基づいて遷移した色温度側で前記不感帯の有効と無効を決定し、当該決定の結果、遷移した色温度側の不感帯が有効な場合に当該有効な不感帯を用いて前記座標値を前記目標値に引き込むかを判定する
ホワイトバランス調整回路。
【請求項２】
前記ゲイン設定手段は、
操作部を介して入力される外部からの指示に応じて書き換え可能なメモリに保持され、高色温度側と低色温度側それぞれに対応する２つの不感帯有効化フラグのうち、前記色温度推移の検出結果に基づいて遷移した色温度側に対応する不感帯有効化フラグを参照し、前記不感帯の有効と無効を決定する
請求項１に記載のホワイトバランス調整回路。
【請求項３】
前記ゲイン設定手段は、
前記引き込み動作に先立ち、メモリに保持されているユーザカスタムプリセットのモードに対応した異なる複数の座標値から、操作部を介して外部から入力されるモード指定に応じた一の座標値を読み出し、当該読み出した座標値に基づいて前記画像をホワイトバランス調整するためのゲイン値を算出する
請求項１に記載のホワイトバランス調整回路。
【請求項４】
時系列に入力される画像信号を順次、原色信号に分離する原色分離回路と、
前記原色信号を積分する積分手段と、
得られた色ごとの積分値を所定の色座標上の座標値に変換する座標変換手段と、
画像の明るさ又は色温度に関する情報を入力し、当該情報に基づいて高色温度側と低色温度側とで画像の色温度が遷移したことを検出する色温度遷移の検出手段と、
前記座標値又は当該座標値から推定される光源の色温度値を所定の目標値に引き込むことによって、前記画像をホワイトバランス調整するためのゲイン値を原色信号ごとに設定可能なゲイン設定手段と、
設定された前記ゲイン値で、前記原色信号を色ごとに増幅する可変利得アンプと、を有し、
前記ゲイン設定手段は、
枠内を色温度調整範囲とする引込制限枠を、前記色座標上の高色温度側と低色温度側に設定可能であり、
前記引込制限枠の枠外での引き込み動作の許可を前記色温度遷移の検出結果に基づいて遷移した色温度側で決定し、当該決定の結果、枠外での引込動作を許可したときは、遷移した色温度側の引込制限枠の外に前記座標値が位置する場合でも前記引き込みを実行する
ホワイトバランス調整回路。
【請求項５】
前記ゲイン設定手段は、
操作部を介して入力される外部からの指示に応じて書き換え可能なメモリに保持され、高色温度側と低色温度側それぞれに対応する枠外引込許可フラグのうち、前記色温度推移の検出結果に基づいて遷移した色温度側に対応する枠外引込許可フラグを参照し、遷移した色温度側の引込制限枠の枠外での引き込み動作の許可と不許可を決定する
請求項４に記載のホワイトバランス調整回路。
【請求項６】
前記ゲイン設定手段は、
前記引込制限枠の枠外での引き込み動作を許可したときは、枠内からの引き込み動作時の第１目標値と前記色座標上の位置が異なる第２目標値に枠外の座標値を引き込む
請求項５に記載のホワイトバランス調整回路。
【請求項７】
前記ゲイン設定手段は、
操作部を介して入力される外部からの指示に応じて書き換え可能なメモリから、前記引込制限枠の枠外での引き込み動作を行うときは前記第２目標値を読み出して用いる
請求項６に記載のホワイトバランス調整回路。
【請求項８】
前記ゲイン設定手段は、
高色温度側から低色温度側への遷移と、低色温度側から高色温度側への遷移とでは、引込制限枠に対する相対的位置が異なる前記第２目標値を用いて前記枠外からの引き込み動作を実行する
請求項６又は７に記載のホワイトバランス調整回路。
【請求項９】
前記ゲイン設定手段は、
前記色温度遷移の検出結果に基づいて引込制限枠外での引き込み動作を行うときは、その引き込み動作の目標値を、前記可変利得アンプの色ごとのゲイン値、又は、前記色座標の座標値により規定することが可能な
請求項４に記載のホワイトバランス調整回路。
【請求項１０】
前記ゲイン設定手段は、
前記引き込み動作に先立ち、メモリに保持されているユーザカスタムプリセットのモードに対応した異なる複数の座標値から、操作部を介して外部から入力されるモード指定に応じた一の座標値を読み出し、当該読み出した座標値に基づいて前記画像をホワイトバランス調整するためのゲイン値を算出する
請求項４に記載のホワイトバランス調整回路。
【請求項１１】
前記ゲイン設定手段は、
枠内を色温度調整の禁止範囲とする不感帯の位置、範囲及び有効性を、前記色座標上の高色温度側と低色温度側で独立に設定可能であり、
前記色温度遷移の検出結果に基づいて遷移した色温度側で前記不感帯の有効と無効を決定し、当該決定の結果、遷移した色温度側の不感帯が有効な場合に当該有効な不感帯を用いて前記座標値を前記目標値に引き込むかを判定する
請求項４に記載のホワイトバランス調整回路。
【請求項１２】
前記ゲイン設定手段は、
操作部を介して入力される外部からの指示に応じて書き換え可能なメモリに保持され、高色温度側と低色温度側それぞれに対応する２つの不感帯有効化フラグのうち、前記色温度推移の検出結果に基づいて遷移した色温度側に対応する不感帯有効化フラグを参照し、前記不感帯の有効と無効を決定する
請求項１１に記載のホワイトバランス調整回路。
【請求項１３】
前記ゲイン設定手段は、
前記色温度遷移の検出結果に基づいて引込制限枠外からの引き込み動作を許可する場合に、枠内からの引き込み動作時の第１目標値と前記色座標上の位置が異なる第２目標値に枠外の座標値を引き込むに際し、前記２目標値の周囲に設けられた不感帯の有効と無効を前記検出結果に応じて判定し、当該不感帯が有効のときは引き込み動作に時間遅延を持たせ、無効のときは時間遅延を持たせないように前記引き込み動作を制御する
請求項１１に記載のホワイトバランス調整回路。
【請求項１４】
撮像素子、操作部、当該操作部を介して外部からの指示により書き換え可能なメモリ、及び、ホワイトバランス調整回路を含む信号処理ブロックを有するカメラ装置であって、
前記ホワイトバランス調整回路は、
前記撮像素子で発生し時系列に入力される画像信号を順次、原色信号に分離する原色分離回路と、
前記原色信号を積分する積分手段と、
得られた色ごとの積分値を所定の色座標上の座標値に変換する座標変換手段と、
画像の明るさ又は色温度に関する情報を入力し、当該情報に基づいて高色温度側と低色温度側とで画像の色温度が遷移したことを検出する色温度遷移の検出手段と、
前記座標値又は当該座標値から推定される光源の色温度値を所定の目標値に引き込むことによって、前記画像をホワイトバランス調整するためのゲイン値を原色信号ごとに設定可能なゲイン設定手段と、
設定された前記ゲイン値で、前記原色信号を色ごとに増幅する可変利得アンプと、を有し、
前記ゲイン設定手段は、
前記メモリ内の枠パラメータを用いて、枠内を色温度調整の禁止範囲とする不感帯の位置、範囲及び有効性を、前記色座標上の高色温度側と低色温度側で独立に設定可能であり、
前記色温度遷移の検出結果に基づいて遷移した色温度側で前記不感帯の有効と無効を前記メモリ内の不感帯有効化フラグを参照して決定し、当該決定の結果、遷移した色温度側の不感帯が有効な場合に当該有効な不感帯を用いて前記座標値を前記目標値に引き込むかを判定する
カメラ装置。
【請求項１５】
撮像素子、操作部、当該操作部を介して外部からの指示により書き換え可能なメモリ、及び、ホワイトバランス調整回路を含む信号処理ブロックを有するカメラ装置であって、
前記ホワイトバランス調整回路は、
前記撮像素子で発生し時系列に入力される画像信号を順次、原色信号に分離する原色分離回路と、
前記原色信号を積分する積分手段と、
得られた色ごとの積分値を所定の色座標上の座標値に変換する座標変換手段と、
画像の明るさ又は色温度に関する情報を入力し、当該情報に基づいて高色温度側と低色温度側とで画像の色温度が遷移したことを検出する色温度遷移の検出手段と、
前記座標値又は当該座標値から推定される光源の色温度値を所定の目標値に引き込むことによって、前記画像をホワイトバランス調整するためのゲイン値を原色信号ごとに設定可能なゲイン設定手段と、
設定された前記ゲイン値で、前記原色信号を色ごとに増幅する可変利得アンプと、を有し、
前記ゲイン設定手段は、
前記メモリ内の枠パラメータを用いて、枠内を色温度調整範囲とする引込制限枠を、前記色座標上の高色温度側と低色温度側に設定可能であり、
前記引込制限枠の枠外での引き込み動作の許可を前記色温度遷移の検出結果に基づいて遷移した色温度側で前記メモリ内の枠外引込許可フラグを参照して決定し、当該決定の結果、枠外での引込動作を許可したときは、遷移した色温度側の引込制限枠の外に前記座標値が位置する場合でも前記引き込みを実行する
カメラ装置。
【請求項１６】
時系列に入力される画像信号を順次、原色信号に分離する原色分離ステップと、
前記原色信号を積分し、得られた色ごとの積分値を所定の色座標上の座標値に変換する座標変換ステップと、
画像の明るさ又は色温度に関する情報を入力し、当該情報に基づいて高色温度側と低色温度側とで画像の色温度が遷移したことを検出する色温度遷移の検出ステップと、
前記座標値又は当該座標値から推定される光源の色温度値を所定の目標値に引き込むことによって、前記画像をホワイトバランス調整するためのゲイン値を原色信号ごとに設定するゲイン設定ステップと、
設定された前記ゲイン値で、前記原色信号を色ごとに増幅する信号増幅ステップと、を有し、
前記ゲイン設定ステップでは、
枠内を色温度調整の禁止範囲とする不感帯の位置、範囲及び有効性を、前記色座標上の高色温度側と低色温度側で独立に設定し、
前記色温度遷移の検出結果に基づいて遷移した色温度側で前記不感帯の有効と無効を決定し、
当該決定の結果、遷移した色温度側の不感帯が有効な場合に当該有効な不感帯を用いて前記座標値を前記目標値に引き込むかを判定した後、
前記引き込みによって前記色ごとにゲイン値の設定を行う
ホワイトバランス調整方法。
【請求項１７】
時系列に入力される画像信号を順次、原色信号に分離する原色分離ステップと、
前記原色信号を積分し、得られた色ごとの積分値を所定の色座標上の座標値に変換する座標変換ステップと、
画像の明るさ又は色温度に関する情報を入力し、当該情報に基づいて高色温度側と低色温度側とで画像の色温度が遷移したことを検出する色温度遷移の検出ステップと、
前記座標値又は当該座標値から推定される光源の色温度値を所定の目標値に引き込むことによって、前記画像をホワイトバランス調整するためのゲイン値を原色信号ごとに設定するゲイン設定ステップと、
設定された前記ゲイン値で、前記原色信号を色ごとに増幅する信号増幅ステップと、を有し、
前記ゲイン設定ステップでは、
枠内を色温度調整範囲とする引込制限枠を、前記色座標上の高色温度側と低色温度側に設定し、
前記引込制限枠の枠外での引き込み動作の許可を前記色温度遷移の検出結果に基づいて遷移した色温度側で決定し、
当該決定の結果、枠外での引込動作を許可したときは、遷移した色温度側の引込制限枠の外に前記座標値が位置する場合でも前記引き込みを実行することによって前記色ごとのゲイン値の設定を行う
ホワイトバランス調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子で発生した信号を処理して得られる画像信号に対し、色味が付いた白部分を無彩色の白に補正するためのホワイトバランス調整回路、その調整方法及びカメラ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラ装置の撮影は、例えば自然光（太陽光）、白熱電灯光や蛍光灯の光等の人工光など種々の光源下で行われる。このとき被写体を照らす光の種類が変わると被写体の色が微妙に変化する。したがって、同じ被写体でも撮像環境下で色が異なる。ホワイトバランス調整は、このような光源の違いによって色付いて見える白色を、無彩色の白に合わせる色バランス補正のことである。
【０００３】
ホワイトバランスの制御方法としては、Ｒ（赤）,Ｇ（緑）,Ｂ（青）各々の原色信号からフィールドごとに積分値を得て、その積分値データを変換して得られる（Ｒ−Ｂ）／Ｇ、（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇの値より、例えば、高色温度側で自然光の色温度を推定し、その推定した色温度を目標値に引き込ませることによりホワイトバランスゲインを設定する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ここで“推定”とは、上記積分値データを（Ｒ−Ｂ）／Ｇと（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇを軸にとった色座標の積分値データに変換し、かつ、変換後の座標点（色差データ）を黒体放射カーブ上に所定の規則に従って移動させ、そこを光源の色温度と推定して引き込みの起点とすることである。“色温度”とは、一般的な定義によれば「光を一切反射しない仮想物体（黒体）を加熱したきに、その黒体の色を黒体の温度（Ｋ）で表したもの」であるが、画像処理の分野では撮像素子又はカメラ装置において、テスト光源下で白が無彩色な白から変化する色度を、黒体の色温度に対応させて表現したものである。そして“黒体放射カーブ”とは、自然光の色温度の変化カーブを所定の色座標上に描いたものである。
また“引き込む”とは、推定した色温度を所定の目標値に移動したときに得られる各色成分の変化量から色バランス調整量（ゲイン比）を抽出する動作を言う。上記方法においてフィールドごとの積分値から撮像画面の色温度を求める理由に関しては、一般的な被写体を撮像したときの画面全体には様々な色成分があるが、画面全体の色成分を全て積分して色座標上の１つの色差データを求めると、その色差データは画面全体のＲＧＢのバランスが反映されたものとなり、これは撮像光源下において、その画面が有する白データを表すものとして近似的に推測可能だからである。
【０００５】
この特許文献１には、高色温度側の引込制限枠と低色温度側の引込制限枠とを設けることが記載されている。
引込制限枠とは、その内側の範囲に色差データがあるときは引き込みを行い、外側の場合は行わないという引込制限を決める枠を言う。このように２つの引込制限枠を設ける理由に関しては、黒体放射カーブに沿って一つの枠を設けると、例えば緑などの本来色が付いている画像部分の色まで変化させ色再現性を低下させるため、このようなことがないように枠範囲を各々限定した２つの枠を設けたものである。
【０００６】
この引き込み動作によって色バランス調整量が抽出できることから、それを元に３つの原色信号の各々に対応する可変利得アンプのゲイン（増幅又は減衰率）を設定する。ゲイン変更後の可変利得アンプから出力される原色信号は、ほぼＲ,Ｇ,Ｂのバランスが正しくとれたものとなる。したがって、可変利得アンプから出力された原色信号を合成して得られる画像において、白を表す表示領域が存在すると、その領域の色が撮像光源下に適合して補正され、ほぼ無彩色の白となる。
【０００７】
ところで、ホワイトバランス調整方式には、可変利得アンプの出力に基づいてゲイン値を設定するフィードバック方式と、可変利得アンプに入力される前の原色信号に基づいてゲイン値を設定するフィードフォワード方式とがある（前記特許文献１参照）。
このうちフィードバック方式はゲイン値の予測が容易であるが、制御がオープンループでないため発振の可能性がある。これを防止するために、引き込み動作の目標値周囲に色温度調整の禁止範囲を示す不感帯を設ける技術が知られている（例えば特許文献２、３参照）。
この目的の不感帯は目標値の周囲に比較的小さい枠として設定され、これにより座標系の微小変換やノイズなどの外乱によってホワイトバランスが自動調整され、バランス点がずれることを防止して安定性を保つことが可能である。
【０００８】
ところで、上記同じ光源の撮影環境で被写体を変えて映している間はホワイトバランスが大きくずれることは少ない。ただし、室内（一般には低色温度）から室外（一般には高色温度）、或いは逆に、室外から室内に移った場合などでは光源の色温度が異なるためホワイトバランスが大きくずれる。このとき無条件に収束速度を大きくすると、ホワイトバランスアンプのゲインが画面ごとに大きく変化して、見た目の違和感があり、好ましくない。
この点に関し、特許文献３ではホワイトバランス制御の収束条件を定める停止領域、再起動させるための再起動領域を設けることが記載されている。
【０００９】
また、ホワイトバランス調整においては、様々な要因で制御に誤りが生じる。
例えば、ある色温度下でホワイトバランスをとると、これに連動して引込制限枠も動いてしまい、ホワイトバランスをとるべきものがとられない等の不都合がある（上記特許文献２参照）。とくに低色温度側から高色温度側への遷移が行われた場合に、元の引込制限枠では枠内の点が、ずれた引込制限枠では枠外となりホワイトバランス調整がされないことがある。
特許文献２では、引込制限枠に基準点を設け、基準点を黒体放射カーブに沿わせて移動させるようにして引込制限枠自体の変動を修正している。
【特許文献１】特開２００４−３２０６７１号公報
【特許文献２】特開平１１−３３１８５４号公報、段落［０００５］〜［０００７］等
【特許文献３】特開平２００３−３２４７５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１〜３に記載された技術では、低色温度下での撮影と高色温度下での撮影とが切り替わった場合、そのような撮影条件の変化（色温度遷移）を考慮した制御となっていない。つまり、高色温度側から低色温度側への遷移、逆に低色温度側から高色温度側への遷移、又は、高色温度側内或いは低色温度側内での遷移といった遷移の形態が異なれば、それに応じた制御が必要となるが、そのことが上記特許文献の何れにも考慮されていない。
【００１１】
また、フィードフォワード方式のホワイトバランス調整回路において、低色温度下での撮影と高色温度下での撮影との切り替わり時に収束速度を制御することによって、ホワイトバランスアンプゲインの画像ごとの変化で見た目の違和感が増すことを防止する技術が提案されていない。
なお、特許文献３に記載した技術を用いれば、不感帯、それを内包する停止領域、さらにそれを内包する再起動領域を設けることで収束速度を制御可能であるが、これはフィードバック方式を前提としたものである。
【００１２】
さらに、自然光の黒体放射カーブに沿わせて引込制限枠の変動を修正する特許文献２の技術では、高色温度側（自然光側）では正しい修正がされるが、電球等の人工光（屋内）下の撮影時（低色温度側）では必ずしも正しい修正がされない場合もあると考えられる。
この低色温度側での補正が不十分な結果、例えば低色温度側から高色温度側に遷移した場合等では、本来引込制限枠に入るべき点が枠外となる場合もあり得る。この場合、引込制限枠を用いた制御では、その枠外から引き込み動作が常になされないため、ホワイトバランス調整が十分に機能するとは言えない。
なお、引込制限枠の変動は、プリホワイトバランス調整時の座標系のずれが主な原因と考えられる。
【００１３】
本発明が解決しようとする課題は、フィードフォワード方式において、高色温度側と低色温度側での切り替え時に適切にホワイトバランス調整を行うことである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の観点に係るホワイトバランス調整回路は、時系列に入力される画像信号を順次、原色信号に分離する原色分離回路と、前記原色信号を積分する積分手段と、得られた色ごとの積分値を所定の色座標上の座標値に変換する座標変換手段と、画像の明るさ又は色温度に関する情報を入力し、当該情報に基づいて高色温度側と低色温度側とで画像の色温度が遷移したことを検出する色温度遷移の検出手段と、前記座標値又は当該座標値から推定される光源の色温度値を所定の目標値に引き込むことによって、前記画像をホワイトバランス調整するためのゲイン値を原色信号ごとに設定可能なゲイン設定手段と、設定された前記ゲイン値で、前記原色信号を色ごとに増幅する可変利得アンプとを有し、前記ゲイン設定手段は、枠内を色温度調整の禁止範囲とする不感帯の位置、範囲及び有効性を、前記色座標上の高色温度側と低色温度側で独立に設定可能であり、前記色温度遷移の検出結果に基づいて遷移した色温度側で前記不感帯の有効と無効を決定し、当該決定の結果、遷移した色温度側の不感帯が有効な場合に当該有効な不感帯を用いて前記座標値を前記目標値に引き込むかを判定する。
【００１５】
本発明の第１の観点に係るカメラ装置は、撮像素子、操作部、当該操作部を介して外部からの指示により書き換え可能なメモリ、及び、ホワイトバランス調整回路を含む信号処理ブロックを有するカメラ装置であって、前記ホワイトバランス調整回路は、前記撮像素子で発生し時系列に入力される画像信号を順次、原色信号に分離する原色分離回路と、前記原色信号を積分する積分手段と、得られた色ごとの積分値を所定の色座標上の座標値に変換する座標変換手段と、画像の明るさ又は色温度に関する情報を入力し、当該情報に基づいて高色温度側と低色温度側とで画像の色温度が遷移したことを検出する色温度遷移の検出手段と、前記座標値又は当該座標値から推定される光源の色温度値を所定の目標値に引き込むことによって、前記画像をホワイトバランス調整するためのゲイン値を原色信号ごとに設定可能なゲイン設定手段と、設定された前記ゲイン値で、前記原色信号を色ごとに増幅する可変利得アンプと、を有し、前記ゲイン設定手段は、前記メモリ内の枠パラメータを用いて、枠内を色温度調整の禁止範囲とする不感帯の位置、範囲及び有効性を、前記色座標上の高色温度側と低色温度側で独立に設定可能であり、前記色温度遷移の検出結果に基づいて遷移した色温度側で前記不感帯の有効と無効を前記メモリ内の不感帯有効化フラグを参照して決定し、当該決定の結果、遷移した色温度側の不感帯が有効な場合に当該有効な不感帯を用いて前記座標値を前記目標値に引き込むかを判定する。
【００１６】
本発明の第１の観点に係るホワイトバランス調整方法は、時系列に入力される画像信号を順次、原色信号に分離する原色分離ステップと、前記原色信号を積分し、得られた色ごとの積分値を所定の色座標上の座標値に変換する座標変換ステップと、画像の明るさ又は色温度に関する情報を入力し、当該情報に基づいて高色温度側と低色温度側とで画像の色温度が遷移したことを検出する色温度遷移の検出ステップと、前記座標値又は当該座標値から推定される光源の色温度値を所定の目標値に引き込むことによって、前記画像をホワイトバランス調整するためのゲイン値を原色信号ごとに設定するゲイン設定ステップと、設定された前記ゲイン値で、前記原色信号を色ごとに増幅する信号増幅ステップとを有し、前記ゲイン設定ステップでは、枠内を色温度調整の禁止範囲とする不感帯の位置、範囲及び有効性を、前記色座標上の高色温度側と低色温度側で独立に設定し、前記色温度遷移の検出結果に基づいて遷移した色温度側で前記不感帯の有効と無効を決定し、当該決定の結果、遷移した色温度側の不感帯が有効な場合に当該有効な不感帯を用いて前記座標値を前記目標値に引き込むかを判定した後、前記引き込みによって前記色ごとにゲイン値の設定を行う。
【００１７】
本発明の第２の観点に係るホワイトバランス調整回路は、時系列に入力される画像信号を順次、原色信号に分離する原色分離回路と、前記原色信号を積分する積分手段と、得られた色ごとの積分値を所定の色座標上の座標値に変換する座標変換手段と、画像の明るさ又は色温度に関する情報を入力し、当該情報に基づいて高色温度側と低色温度側とで画像の色温度が遷移したことを検出する色温度遷移の検出手段と、前記座標値又は当該座標値から推定される光源の色温度値を所定の目標値に引き込むことによって、前記画像をホワイトバランス調整するためのゲイン値を原色信号ごとに設定可能なゲイン設定手段と、設定された前記ゲイン値で、前記原色信号を色ごとに増幅する可変利得アンプとを有し、前記ゲイン設定手段は、枠内を色温度調整範囲とする引込制限枠を、前記色座標上の高色温度側と低色温度側に設定可能であり、前記引込制限枠の枠外での引き込み動作の許可を前記色温度遷移の検出結果に基づいて遷移した色温度側で決定し、当該決定の結果、枠外での引込動作を許可したときは、遷移した色温度側の引込制限枠の外に前記座標値が位置する場合でも前記引き込みを実行する。
【００１８】
本発明の第２の観点に係るカメラ装置は、撮像素子、操作部、当該操作部を介して外部からの指示により書き換え可能なメモリ、及び、ホワイトバランス調整回路を含む信号処理ブロックを有するカメラ装置であって、前記ホワイトバランス調整回路は、前記撮像素子で発生し時系列に入力される画像信号を順次、原色信号に分離する原色分離回路と、前記原色信号を積分する積分手段と、得られた色ごとの積分値を所定の色座標上の座標値に変換する座標変換手段と、画像の明るさ又は色温度に関する情報を入力し、当該情報に基づいて高色温度側と低色温度側とで画像の色温度が遷移したことを検出する色温度遷移の検出手段と、前記座標値又は当該座標値から推定される光源の色温度値を所定の目標値に引き込むことによって、前記画像をホワイトバランス調整するためのゲイン値を原色信号ごとに設定可能なゲイン設定手段と、設定された前記ゲイン値で、前記原色信号を色ごとに増幅する可変利得アンプとを有し、前記ゲイン設定手段は、前記メモリ内の枠パラメータを用いて、枠内を色温度調整範囲とする引込制限枠を、前記色座標上の高色温度側と低色温度側に設定可能であり、前記引込制限枠の枠外での引き込み動作の許可を前記色温度遷移の検出結果に基づいて遷移した色温度側で前記メモリ内の枠外引込許可フラグを参照して決定し、当該決定の結果、枠外での引込動作を許可したときは、遷移した色温度側の引込制限枠の外に前記座標値が位置する場合でも前記引き込みを実行する。
【００１９】
本発明の第２の観点に係るホワイトバランス調整方法は、時系列に入力される画像信号を順次、原色信号に分離する原色分離ステップと、前記原色信号を積分し、得られた色ごとの積分値を所定の色座標上の座標値に変換する座標変換ステップと、画像の明るさ又は色温度に関する情報を入力し、当該情報に基づいて高色温度側と低色温度側とで画像の色温度が遷移したことを検出する色温度遷移の検出ステップと、前記座標値又は当該座標値から推定される光源の色温度値を所定の目標値に引き込むことによって、前記画像をホワイトバランス調整するためのゲイン値を原色信号ごとに設定するゲイン設定ステップと、設定された前記ゲイン値で、前記原色信号を色ごとに増幅する信号増幅ステップとを有し、前記ゲイン設定ステップでは、枠内を色温度調整範囲とする引込制限枠を、前記色座標上の高色温度側と低色温度側に設定し、前記引込制限枠の枠外での引き込み動作の許可を前記色温度遷移の検出結果に基づいて遷移した色温度側で決定し、当該決定の結果、枠外での引込動作を許可したときは、遷移した色温度側の引込制限枠の外に前記座標値が位置する場合でも前記引き込みを実行することによって前記色ごとのゲイン値の設定を行う。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、フィードフォワード方式において、高色温度側と低色温度側での切り替え時の色温度遷移態様に応じて適切にホワイトバランス調整を行うことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明のホワイトバランス調整回路を含むカメラ装置、及び、ホワイトバランス調整方法の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２２】
＜構成＞
図１に、実施形態のカメラ装置のブロック構成を示す。
図１に図解したカメラ装置１０は、レンズ１１、撮像素子１２、プリアンプ１３、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器１４、原色分離器１５、ホワイトバランスアンプ１６、オプティカルディテクタ（ＯＰＤ）１７、コントローラ１８、その他の不図示のγ（ガンマ）補正器、色差マトリックス器、Ｄ／Ａ（ディジタル／アナログ）変換器などを有する。原色分離器１５、ホワイトバランスアンプ１６、ＯＰＤ１７、コントローラ１８、その他の不図示のγ（ガンマ）補正器、及び、色差マトリックス器等は、例えばディジタル信号処理ＩＣとして実現される。なお、Ａ／Ｄ変換器１４、Ｄ／Ａコンバータの一方又は双方をディジタル信号処理ＩＣ内に設けることも可能である。
【００２３】
レンズ１１は、被写体（図示せず）の画像を撮像素子１２の撮像面上に投写する。撮像素子１２は、例えば、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)やＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサなどからなり、レンズ１１を透過した画像を電気信号に変換し、画像信号としてプリアンプ１３に供給する。
【００２４】
プリアンプ１３は、撮像素子１２からの画像信号をサンプルホールドして必要なデータを取り出すと共に、適正なレベルに合わせるためにゲインコントロールを行う。このプリアンプ１３の出力信号は、Ａ／Ｄ変換器１４に出力される。
【００２５】
Ａ／Ｄ変換器１４は、プリアンプ１３からの出力信号を、アナログ信号からディジタル信号に変換し、ディジタル信号を後段に接続されたディジタル信号処理ＩＣに出力する。
【００２６】
原色分離器１５は、Ａ／Ｄ変換器１４からのディジタル信号を、それぞれ赤、緑、青の原色信号Ｒ,Ｇ,Ｂに分離し、これら原色信号Ｒ,Ｇ,Ｂをそれぞれ可変利得アンプ１６ｒ,１６ｇ,１６ｂに出力する。
また、原色信号Ｒ,Ｇ,Ｂは、ホワイトバランス調整に利用される。このために、これらの原色信号Ｒ,Ｇ,Ｂは、ＯＰＤ１７にも供給される。
【００２７】
ＯＰＤ１７は、原色信号Ｒ,Ｇ,Ｂをそれぞれフィールド（またはフレーム）ごとに積分する回路を有する。このため、ＯＰＤ１７は、原色信号Ｒ,Ｇ,Ｂの例えばフィールド単位の積分値データＩｒ,Ｉｇ,Ｉｂを求め、これらの積分値データＩｒ,Ｉｇ,Ｉｂをコントローラ１８に出力する。
【００２８】
コントローラ１８は、例えばマイクロコンピュータやＤＳＰ(Digital Signal Processor)など、内蔵または外部の中央処理ユニット（ＣＰＵ）の制御によりコンピュータベース動作可能なハードウエアである。ＣＰＵは内蔵又は外部メモリから読み込んだプログラムに従って、座標変換、色温度の引込制限枠等の設定と制御、色温度推定、原色信号Ｒ,Ｇ,Ｂごとのゲイン設定などの処理を実行する。各処理の詳細は後述する。以下、これらの一連の処理をソフトウエアに従って実行する場合を主に説明し、適宜、ハードウエア処理による変更例を述べる。
【００２９】
ホワイトバランスアンプ１６は、原色信号Ｒ,Ｇ,Ｂに対応して３つの可変利得アンプ１６ｒ,１６ｇ,１６ｂを有する。
可変利得アンプ１６ｒ,１６ｇ,１６ｂは、コントローラ１８からのゲイン値Ｇｒ,Ｇｇ,Ｇｂに基づいて、必要に応じゲインが変更可能である。可変利得アンプ１６ｒは、コントローラ１８からのゲイン値Ｇｒを用いて、原色分離器１５からの原色信号Ｒを増幅（又は減衰）し、原色信号Ｒ'としてγ補正器に出力する。同様にして、可変利得アンプ１６ｇはコントローラ１８からのゲイン値Ｇｇを用いて原色信号Ｇを増幅（又は減衰）し、可変利得アンプ１６ｂはコントローラ１８からのゲイン値Ｇｂを用いて原色信号Ｂを増幅（又は減衰）し、それぞれ原色信号Ｇ',Ｂ'としてγ補正器に出力する。
【００３０】
ホワイトバランスアンプ１６の後段に接続される不図示のγ補正器は、原色信号Ｒ',Ｇ',Ｂ'に基づいてγ補正を行い、図示しない輝度（Ｙ）信号と合わされて映像信号を生成する。
γ補正器からの出力された信号は、不図示の色差マトリックス器を通って圧縮処理などを経た後、映像信号として磁気テープや光磁気ディスクなどの記録媒体に記録され、又は、有線あるいは無線で伝送される。
なお、図１には示していないが、カメラ装置１０は、コントローラ１８の制御に用いるフラグ情報等をユーザにより設定可能であり、そのための操作部を有する。フラグ情報等はＣＰＵ内、ＣＰＵに接続されている不図示のデータ書き換え可能なメモリ（例えば不揮発性メモリ）に保存される。フラグ情報の具体的内容は後述する。
【００３１】
図１に示すホワイトバランス調整回路は、原色分離器１５からの原色信号を用いてホワイトバランスアンプ１６のゲインを設定するフィードフォワード回路である。
フィードフォワード回路は、ホワイトバランスアンプ１６の出力を用いてゲイン調整量を決定するフィードバック回路に比べ、処理の応答性（最適ゲイン値を求める際の収束性）がよく、また最適ゲイン値が得られずに制御系が発振するようなことがない。
【００３２】
以下、コントローラ１８が行う前述した各種処理について説明する。
図２は、コントローラ１８が実行するプログラムの機能を示す図である。なお、これらの手段には、処理を実行するコントローラ１８やメモリ等のハードウエアも概念的に含まれる。
実行プログラムの機能として、座標変換手段１８Ａ、色温度遷移検出手段１８Ｂ、引込制限枠判定手段１８Ｃ、不感帯枠判定手段１８Ｄ、色温度推定手段１８Ｅ、引込手段１８Ｆを有する。このうち色温度遷移検出手段１８Ｂ以外の手段を、本発明の“ゲイン設定手段”に含ませることが可能である。これらの各手段の動作ついては以下、順次説明する。
【００３３】
＜座標変換＞
この処理は、図２の座標変換手段１８Ａによって実行される。
図１に示すように、コントローラ１８は、ＯＰＤ１７から、例えばフィールド単位の積分値データＩｒ,Ｉｇ,Ｉｂを入力し、所定の色座標上の座標値に変換する。この積分値データの色座標上の座標値は、フィールド画面の色温度、すなわち無彩色の白部分が画面内にある場合は、その色味を表す評価値となる。
この座標変換は、ＣＰＵのソフトウエア処理により行うが、簡単な加減算なので、特に図示しないが論理回路で行ってもよい。論理回路の場合はＣＰＵの負担を低減でき、ソフトウエア処理の場合は回路規模増大の抑制といった利点があり、何れかの観点から好ましい処理方法を選択することができる。
【００３４】
色座標としては、“Ｒ＋Ｂ−２Ｇ”を一方の軸にとり、“Ｒ−Ｂ”を他方の軸にとった色座標、或いは、この色座標を緑信号データ値Ｇで正規化した、“（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇ”と“（Ｒ−Ｂ）／Ｇ”の色座標を用いことができる。以下は、後者を用いた場合を述べる。
但し、後述するように（Ｒ−Ｂ）／Ｇ値,（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇ値を計算する場合に、（Ｒ−Ｂ）／Ｇ＝Ｒ／Ｇ−Ｂ／Ｇ、（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇ＝Ｒ／Ｇ＋Ｂ／Ｇ−２となることから、以下、（Ｒ−Ｂ）／Ｇ値,（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇ値を用いる本実施形態のゲイン設定は、Ｒ／Ｇ,Ｂ／Ｇ座標系でも実現可能で、その場合にも同様な効果を有する。
【００３５】
つぎに、座標変換の具体的な方法について述べる。ここで述べる方法はあくまでも一例であり、他の方法も適用可能である。
ここでの座標変換には、プリホワイトバランス調整時における３原色の色ごとのゲイン、即ちＲゲインＧｒ(p),ＧゲインＧｇ,ＢゲインＧｂ(p)を用いる。この参照符号中の“p”はプリホワイトバランス調整により得られたゲイン（以下、プリホワイトバランス・ゲインという）であることを示す。ここでＧゲインＧｇをプリホワイトバランス調整により求めないのは、緑（Ｇ）を基準として他の２色を調整すれば済むからである。
ＧゲインＧｇの値は、例えば、ＣＰＵの記憶領域、ＣＰＵに接続されているＲＯＭ等に格納されている。
【００３６】
プリホワイトバランス・ゲインの求め方の例を述べると、以下の如くである。
例えば、カメラ装置１０の出荷調整時等に、白の被写体を所定の基準色温度、例えば３２００[Ｋ]の色温度を持つ光源下で撮影する。このとき図１のＯＰＤ１７から積分値データＩｒ、Ｉｇ、Ｉｂが得られる。
このプリホワイトバランスに供せられる積分値データＩｒ、Ｉｇ、Ｉｂは、その積分値データが得られた画像の原色信号Ｒ,Ｇ,Ｂのデータ比を保存している。このため、原色信号Ｒ,Ｇ,Ｂの色温度（色バランス）を表すのに、積分値データＩｒ、Ｉｇ、Ｉｂを用いることができる。逆に言うと、積分値データＩｒ、Ｉｇ、Ｉｂを原色信号データ値Ｒ,Ｇ,Ｂによって置き換え可能である。
以上より、次の関係式(1-1),(1-2),(1-3)を用いて、プリホワイトバランス時の色ごとのゲインＧｒ(p),Ｇｇ(p),Ｇｂ(p)を求める。
【００３７】
［数１］
Ｉｒ×Ｇｒ(p)＝Ｉｇ×Ｇｇ＝Ｉｂ×Ｇｂ(p)          …(1-1)、即ち、
Ｒ×Ｇｒ(p)＝Ｇ×Ｇｇ＝Ｂ×Ｇｂ(p)                …(1-2)、即ち、
Ｒ×Ｇｒ(p)−Ｇ×Ｇｇ＝Ｂ×Ｇｂ(p)−Ｇ×Ｇｇ＝０  …(1-3)
【００３８】
式(1-2)と(1-3)は、図１のホワイトバランスアンプ１６を構成する各可変利得アンプ１６ｒ,１６ｇ,１６ｂから出力される原色信号Ｒ',Ｇ',Ｂ'の比が１：１：１となるホワイトバランス調整の動作を表す式である。この式からはプリホワイトバランス・ゲインＧｒ(p)とＧｂ(p)の比が求められる。この比に所定の比例係数を掛けて、色ごとにプリホワイトバランス・ゲインＧｒ(p)とＧｂ(p)の各値を求め、所定のメモリに格納する。
また、このとき予め測定された黒体放射カーブを表すパラメータも所定のメモリに格納される。
【００３９】
カメラ装置を使用中に実際に行うプリホワイトバランス調整時には、予め求めておいたプリホワイトバランス・ゲインＧｒ(p)とＧｂ(p)およびＧゲインＧｇをメモリから読み出し、その値と、ＯＰＤ１７から得られる積分値データＩｒ,Ｉｇ,Ｉｂ（→Ｒ,Ｇ,Ｂで置き換え）とから、次式(2)を用いてプリホワイトバランス調整後の色信号レベル値（以下、アンプ出力色レベル値という）Ｒ(p),Ｇ(p),Ｂ(p)を求める。
【００４０】
［数２］
Ｒ(p)＝Ｒ×Ｇｒ(p)
Ｇ(p)＝Ｇ×Ｇｇ
Ｂ(p)＝Ｂ×Ｇｂ(p)  …(2)
【００４１】
このアンプ出力色レベル値Ｒ(p),Ｇ(p),Ｂ(p)から、（Ｒ(p)−Ｂ(p)）／Ｇ(p)値（以下、単に「（Ｒ−Ｂ）／Ｇ値」という）と、（Ｒ(p)＋Ｂ(p)−２Ｇ(p)）／Ｇ(p)値（以下、単に「（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇ値」という）とを計算することで、図３等に示すように、（Ｒ−Ｂ）／Ｇを一方軸にとり、（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇを他方軸にとる色座標上の座標値（Ｐ０等）が得られる。
このようにプリホワイトバランス調整を行って求めたアンプ出力色レベル値は、上記式(2)から明らかなように、入力される原色信号レベル値（実際には積分値データ）にプリホワイトバランス・ゲインＧｒ(p),Ｇｂ(p)またはＧゲインＧｇの各値を掛けたものとなる。従って、プリホワイトバランス調整後の色座標の原点Ｏは３２００[Ｋ]で３つの原色信号レベルが１：１：１となるような点を表す。
【００４２】
＜色温度遷移の検出＞
色温度遷移とは、複数の画像を処理している間に、次々に得られる色座標値において、２つの色座標値が高色温度側と低色温度側で遷移したことである。遷移したことの検出は、図２の色温度遷移検出手段１８Ｂによって実行される。検出に際しては、小さい遷移ではなく、決められた基準より大きい色温度遷移、言い換えると、後述する高色温度側引込制限枠と、低色温度側引込制限枠との切り替えを伴うような遷移を検出する。あるいは、色温度変化が小さくても、屋内と屋外の閾値付近では屋外と屋外との切り替えを伴うような色温度遷移を検出してもよい。
【００４３】
図３に、（Ｒ−Ｂ）／Ｇ,（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇ色座標上の低色温度側から高色温度側への遷移例を示す。
低色温度側引込制限枠ＬＷ内に色差積分値Ｐ０が存在した状態から、画像（フレーム又はフィールド）が切り替わり、その結果、高色温度側引込制限枠ＨＷ内の色差積分値Ｐ１への遷移が生じたとする。例えば、このような場合を色温度遷移という。
【００４４】
図３の例では低色温度側から高色温度側への変化について積分値（Ｐ０→Ｐ１）を用いて表しているが、変化を検知する例として、図１のＯＰＤ１７から輝度情報Ｙを供給し、それに応じて低色温度側引込制限枠ＬＷを用いるか、高色温度側引込制限枠ＨＷを用いるかを判別するようにしてもよい。この場合、ＯＰＤ１７は輝度信号Ｙを入力するか、原色信号Ｒ,Ｇ,Ｂから画面の輝度成分を抽出して明るさ判別を行う機能を有する。ただし、輝度（明るさ）情報を得る経路は限定されない。また、例えば照度センサ等をカメラ装置が有している場合は、そのセンサ出力から明るさ判別を行ってもよい。
また色ごとの積分値データや輝度情報以外に、ユーザ設定や色温度遷移があったとみなすことができる色温度情報を検出してもよい。例えば、ユーザがマニュアル操作で色温度遷移設定、或いは、色温度遷移があったとみなすような操作を行った場合、これを検出してもよい。色温度遷移の検出結果は、引込制限枠の切り替えのほかに、後述する不感帯枠制御、制限枠外の引き込み許可等に用いられる。
【００４５】
＜引込制限枠判定＞
色調整時の制限枠としては、その内側を色調整範囲とする引込制限枠と、その内側を色調整の禁止範囲とする不感帯枠とがある。引込制限枠の具体例として、図３に低色温度側引込制限枠ＬＷ、高色温度側引込制限枠ＨＷを示している。
本処理は、引込制限枠を用いた引き込み動作の許可判定を行い、これによってゲイン変更の要、不要を決める処理である。この処理は、図２の引込制限枠判定手段１８Ｃによって実行される。
引込制限枠判定は、積分値の色座標上の位置と引込制限枠との関係を調べ、上記色温度遷移の検出結果に応じて、高色温度側引込制限枠ＨＷ、低色温度側引込制限枠ＬＷの一方を設定又は選択（有効化）する処理と、設定又は選択された引込制限枠を用いて上記引き込み動作の許可判定を行う判定処理とを実行する。この判定処理に際しても上記色温度遷移の検出結果およびフラグ情報値に応じて異なった判定を下すことができる。その詳細については後述する。
【００４６】
具体的に、現在の画像の色温度を代表する積分値データＩｒ,Ｉｇ,Ｉｂを、（Ｒ−Ｂ）／Ｇ,（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇ色座標上の色差積分値に変換したときに、当該色差積分値の色座標位置が、設定又は選択された高色温度側又は低色温度側の引込制限枠の内側か外側かを調べる。
高色温度側の高色温度側引込制限枠ＨＷと、低色温度側の低色温度側引込制限枠ＬＷの各々は、色座標上の位置パラメータによって与えられ、例えばＲＯＭや不揮発性メモリ等に予め格納されている。これらの引込制限枠のパラメータ変更を可能とする場合は、このパラメータを書き換え可能なように不揮発性メモリ等に保存する。
【００４７】
＜不感帯枠判定＞
この処理は、図２の不感帯枠判定手段１８Ｄによって実行される。
【００４８】
図４に不感帯枠の設定例を示す。
不感帯枠とは、枠内が色温度調整の禁止範囲を示す制限枠のことである。したがって、図４に示す不感帯枠外の色差積分値Ｐは色温度調整、即ちゲイン変更の対象となるが、枠内の場合は対象とならない。このため、何度か制御を行う最中に不感帯に入ると制御が停止され、不感帯を出ると制御が再開される。このため、不感帯枠とは、一度ホワイトバランスを調整した値からどの程度までのホワイトバランスのずれを許容できるかの範囲を指す枠ということもできる。不感帯枠が広いと不感帯枠内領域が目標値であると言えるので制御の収束性が高くなる。逆に狭いと収束性は低くなる。
不感帯は、本来フィードバック制御方式の発振防止のために設けられたものであるが、本発明では、これを収束性制御に用いる。したがって、発振防止の場合のように目標値（この場合原点）の周囲に四方等距離で比較的小さく設けることはしないで、この収束性制御のために必要な大きさ、原点との相対位置が決められる。
【００４９】
不感帯枠判定手段１８Ｄは、ＣＰＵ内又は外部メモリに予め変更可能に保持されている不感帯枠有効化フラグＦ２（詳細は後述）を参照して、この処理の制御を決める。制御の仕方としては、不感帯枠有効化フラグＦ２の値を見て不感帯枠を設けるかを決めてもよいし、設けられた不感帯枠を判定時に対象としない（有効化しない）としてもよい。
【００５０】
不感帯枠判定手段１８Ｄは、不感帯枠を色座標上に設定する機能を有する。具体的には、図４に示すように、（Ｒ−Ｂ）／Ｇ軸、（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇ軸方向に所定の幅を持った不感帯枠を設ける。不感帯枠は、（Ｒ−Ｂ）／Ｇ軸と（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇ軸の中心点から４方向に対してパラメータとして設け、ＣＰＵ内又は外部メモリに変更可能に保存される。不感帯枠は、低色温度側と高色温度側で独立に設定と非設定、有効と無効が切り替え可能である。
不感帯枠は、不感帯枠判定手段１８Ｄ又はユーザにより設定可能であり、かつ、ユーザによって変更することもできる。ユーザによる不感帯枠の設定及び変更は、例えばメニュー画面を介する操作によって行うことができる。
なお、不感帯枠判定の詳細は後述する。
【００５１】
＜色温度推定＞
この処理は、図２の色温度推定手段１８Ｅによって実行される。
ここで色温度推定とは、図１の原色分離器１５から入力された原色信号が示す画像（フィールド又はフレーム）の現在の色温度を推定することである。より詳しくは、目標値に色温度調整（引き込み動作）を行うと、色味まで変化させてしまう場合に、色味変化を防止または抑制するために引き込み動作の起点を現在の座標点から黒体放射カーブ等の所定位置に変更する動作をいう。この現在の座標点から求められた黒体放射カーブ上の色温度を、以下、推定色温度という。
【００５２】
次に、色温度の推定方法について、図５を用いて説明する。
図５は、高色温度側における色温度推定方法の説明図である。
この例においては、黒体放射カーブを直線（以下、色温度変化直線ＬＢと称する）で近似し、高色温度側について色温度を推定する。
図５においてＸ軸を（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇ、Ｙ軸を（Ｒ−Ｂ）／Ｇに取った場合、座標上の領域“Ａ”は、第３象限での引込制限枠Ｗ１内の領域と、第４象限での枠引込制限枠Ｗ１内において色温度変化直線ＬＢより左側の領域とからなる。
積分値データＩｒ,Ｉｇ,Ｉｂを元に（Ｉｒ＋Ｉｂ−２Ｉｇ）／Ｉｇと、（Ｉｒ−Ｉｂ）／Ｉｇを計算して得られた座標上のデータが、上述した領域“Ａ”内の丸印で示す位置にある場合は、矢印で示すように（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇを表すＸ軸に沿って、これらのデータを平行移動して色温度変化直線ＬＢと交差する点を、現在の色温度と推定する。
この推定色温度から、例えば座標原点Ｏに引き込み動作を行った場合、データＰ１の色変化は、当該座標上でデータＰ１から、その推定色温度の原点Ｏへの引き込み動作と平行に移動し原点Ｏより（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇ値が小さい点Ｐ１´までの色変化と等価となる。このため、Ｇ成分が保存された色温度変化を示す。
【００５３】
一方、座標上の領域“Ｂ”は、第４象限での枠引込制限枠Ｗ１内において色温度変化直線ＬＢより右側の領域である。
積分値データＩｒ,Ｉｇ,Ｉｂを変換して座標上のデータとした積分値変換データが、上述した領域“Ｂ”内の三角印で示す位置にある場合は、矢印で示すように（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇを表すＸ軸、（Ｒ−Ｂ）／Ｇを表すＹ軸に対して、それぞれ負の方向へ同じ比率で移動させ、色温度変化直線ＬＢとの交差点から推定色温度を求める。
具体的には、領域“Ｂ”の△印の位置から、座標上で４５°左下方に移動させ、その延長線と色温度変化直線ＬＢが交差した点が推定色温度である。
この場合にデータＰ２の色変化は、当該座標軸上でデータＰ２から、その推定色温度から原点Ｏへの引き込み動作と平行に移動し、原点Ｏより（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇ値と（Ｒ−Ｂ）／Ｇ値が共に大きな点Ｐ２´までの色変化と等価となる。このためＲ成分が保存された（或いはＢ成分が減少した）ことになり、その結果、特に肌色の色変化が防止されている。
【００５４】
このように色温度推定を行うと、その方法に応じて所定色成分を保存し、画面の色再現性に影響を与えない色温度の補正が可能となる。
なお、低色温度側についても、所定色成分（例えば黄色）の保存に適した方法で、黒体放射カーブ上、又は、黒体放射カーブを基準とした所定の位置に色温度の推定が可能である。また、この色温度の推定方法は、直線近似した黒体放射特性を用いて推定する方法であるが、これに限定されるべきものではない。
【００５５】
＜引き込み（ゲイン設定）＞
この処理はホワイトバランスをとるために、図２の引込手段１８Ｆによって実行される。
ここで、ホワイトバランスをとる（調整する）とは、前記プリホワイトバランスの説明で述べたように、推定して得られた色温度のＲ,Ｇ,Ｂの各色成分の比率が等しくなるようにホワイトバランスアンプのゲイン値を調整することをいう。
【００５６】
図１に示すコントローラ１８においてホワイトバランス調整のゲイン値を算出するにあたっては、前記プリホワイトバランス調整に用いた式(1-2)と(1-3)を一般化した次式(3-1)と(3-2)を用いる。
【００５７】
［数３］
Ｒ×Ｇｒ(i)＝Ｇ×Ｇｇ(i)＝Ｂ×Ｇ(i)                …(3-1)、即ち、
Ｒ×Ｇｒ(i)−Ｇ×Ｇｇ(i)＝Ｂ×Ｇ(i)−Ｇ×Ｇｇ(i)＝０…(3-2)
【００５８】
ここで符号“i”はプリホワイトバランス調整後に行われたホワイトバランス調整の回数を示す任意の自然数である。また、色温度を推定した場合、参照符号Ｒ,Ｇ,Ｂは推定温度の色成分を表す色信号データ値を表す。
また、前記プリホワイトバランス調整に用いた式(2)を、同じ画像（フィールド又はフレーム）の原色信号に対しｉ回ホワイトバランス調整するときの一般式(4)は、以下のように表すことができる。このような場合としては、後述するステップ引き込み動作がある。
【００５９】
［数４］
Ｒ(i)＝Ｒ×Ｇｒ(i)
Ｇ(i)＝Ｇ×Ｇｇ(i)
Ｂ(i)＝Ｂ×Ｇｂ(i)  …(4)
【００６０】
ステップ引き込み動作では同じ画像（フィールド又はフレーム）に対し複数のホワイトバランス調整を行うことから、その画面の原色信号データを代表する積分値データは色ごとに１つであり、式(4)と式(2)では同じ色信号データ値Ｒ,Ｇ,Ｂを用いている。この色信号データは、推定色温度の色信号データとも１：１で対応しており、式(4)の色信号データＲ,Ｇ,Ｂを色温度推定後の色信号データを表しているとみなしてよい。
引き込み動作は、上記式(4)の３つの式の左辺同士の比を１：１：１とすることであるから、推定色温度の色信号データＲ,Ｇ,Ｂが分かれば、上記式(4)を用いて、各色のゲイン値Ｇｒ(i),Ｇｇ(i),Ｇｂ(i)を求めることができる。
なお、この各色のゲイン値Ｇｒ(i),Ｇｇ(i),Ｇｂ(i)を図１の可変利得アンプ１６ｒ,１６ｇ,１６ｂに設定すると、以後入力される原色信号Ｒ,Ｇ,Ｂにホワイトバランス調整が行われる。この色温度推定を伴うホワイトバランス調整では、色温度を推定する座標（たとえば３２００[Ｋ]を基準）上で黒体放射カーブに沿って色温度を推定し、推定した色温度に対して、現在のゲイン値を掛けた座標上での原点が無彩色の白となる。このことは、上記式(4)から明らかである。
【００６１】
以上は、コントローラ１８の基本的な機能である。
また、コントローラ１８は、補助的な機能として、引込制限枠外の動作及び不感帯枠の有効と無効の切り替え機能、不感帯枠判定処理に時間遅延（時定数）を持たせる機能、引き込み動作にディレイ（処理遅延）を持たせるステップ引き込み動作の機能、並びに、目標値の種類及び値の切り替え機能とそのユーザプリセット設定機能を有する。ユーザプリセットは、メニュー画面操作、外部の専用ボタン等による操作でユーザの好みに合わせて任意に設定が可能である。設定しない場合は、各々予め決められたデフォルト値が用いられる。あるいは、色温度遷移があった場合は自動で切り換える。
それぞれの内容については、以下の動作説明において併せて説明する。
【００６２】
動作説明としては、まず、前述した色温度遷移の検出、色温度推定、引き込み（ゲイン設定）の基本動作を前提としつつ、引込制限枠判定及び不感帯枠判定について、より詳細な説明を行う。
最初に概要として、高色温度側と低色温度側との間で色温度遷移があった場合に、枠外引込許可フラグＦ１、不感帯枠有効化フラグＦ２の各値に応じてゲイン変更を行うかの判定を、場合分けして説明する。また、このとき前記式(2)のアンプ出力色レベル値Ｒ(p),Ｇ(p),Ｂ(p)から（Ｒ−Ｂ）／Ｇ値と、（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇ値を計算し、この色温度遷移後の色差積分値の座標値が引込制限枠外であるかを判定し、枠外である場合、引き込み動作をするかを決める枠外引込許可フラグＦ１の値に応じて、ゲイン変更を行うかの判定を行う。
【００６３】
図６は、このフラグ値に応じた判定の態様を示す図表である。
「ケースＡ１とＡ２」は色温度遷移後の色差積分値Ｐ１が、遷移先の高色温度又は低色温度の引込制限枠内に入った場合、「ケースＢ１〜Ｂ４」は入らなかった枠外の場合である（図７参照）。
「ケースＡ１とＡ２」では枠外引込許可フラグＦ１を参照しないため、その値は任意であり、「ケースＢ１〜Ｂ４」では枠外引込許可フラグＦ１がオンの場合とオフの場合がある。
「ケースＡ１」と「ケースＡ２」は不感帯枠有効化フラグＦ２がオンの場合であり、さらに「ケースＡ１」は不感帯枠内での制御（図８に示す色差積分値Ｐ２の場合）、「ケースＡ２」は不感帯枠外の制御を示す（図８に示す色差積分値Ｐ３の場合）。
「ケースＢ１」と「ケースＢ２」は枠外引込許可フラグＦ１、不感帯枠有効化フラグＦ２が共にオンの場合であり、さらに「ケースＢ１」は不感帯枠内での制御（図１０に示す色差積分値Ｐ５の場合）、「ケースＢ２」は不感帯枠外の制御を示す（図１０示す色差積分値Ｐ６の場合）。
「ケースＢ３」は枠外引込許可フラグＦ１がオンであるが、不感帯枠有効化フラグＦ２はオフの場合である（図１１に示す色差積分値Ｐ７の場合）。また、「ケースＢ４」は枠外引込許可フラグＦ１がオフの場合でゲイン変更しないため、不感帯枠有効化フラグＦ２の値は任意である。
【００６４】
＜制限枠内の場合：ケースＡ１とＡ２＞
図８に示す色差積分値Ｐ２のように不感帯枠内の場合に、引き込みをしないでゲイン変更をしないこと、色差積分値Ｐ３のように枠外の場合に引き込みを行いゲイン変更することは、不感帯枠を設けた趣旨に合致する。
本実施形態の特徴としては、不感帯枠のオンとオフの制御が高色温度側、低色温度側で独立に可能である点である。
【００６５】
＜制限枠外時に制御を行わない場合：ケースＢ１,Ｂ４＞
ケースＢ１の場合、枠外引込許可フラグＦ１がオンし、例えば引込制限枠上に設けた目標値（図１０の例では、高色温度側収束目標値ＨＴ）に引き込むことが可能であるが、図１０の色差積分値Ｐ５は高色温度側引込制限枠ＨＷ上の目標値ＨＴ周囲に設けている不感帯枠内に存在する。このため不感帯枠による引き込み禁止が優先されて、この場合はゲイン変更がされない。
ケースＢ４の場合は、枠外引込許可フラグＦ１がオフであるため、不感帯枠とは無関係にゲイン変更はされない。
従って、これらのケースでは通常のホワイトバランス制御の引込制限枠外時と同じく、可変利得アンプ１６ｒ,１６ｇ,１６ｂのゲイン値はそのまま保持し、ホワイトバランスを色温度遷移に追従させない。
【００６６】
＜制限枠外時に制御を行う場合：ケースＢ２,Ｂ３＞
ケースＢ２とＢ３の場合、不感帯枠有効化フラグＦ２はオフしているか（ケースＢ３：図１１参照）、オンしていても不感帯枠の外に現在の色温度を現す座標点（色差積分値Ｐ７）が位置する（ケースＢ２：図１０の色差積分値Ｐ６参照）。
ただし、ケースＢ２では制御にディレイを持たせ、ケースＢ３では持たせない。この場合、不感帯有効化フラグＦ２がオンのときは制御にディレイを持たせ、オフのときはディレイ無しとしている。ディレイを持たせる方法の詳細は後述する。これによって、不感帯枠がオンの場合は、不感帯枠に入ると目標値に達したとみなして制御が停止するためホワイトバランス調整が収束までの制御ステップ数が少なくなり、オフの場合は比較的多くなるという不均一が是正され、常にホワイトバランス調整時間が安定して見やすい映像となる。ただし、ケースＢ２とＢ３の場合、引込制限枠外時にホワイトバランスをとる為の収束点（図１０、図１１の高色温度側収束目標値ＨＴ）は図７の座標（ホワイトバランスアンプ１６（図１）前の座標系）の中心点とはせず、ホワイトバランスアンプ１６（図１）後の座標系において、例えば枠上にとることである。この点の詳細は後述する。
【００６７】
次に、上記場合分けの個別の動作をより詳しく、上記図面１０と図１１を用いて説明する。
【００６８】
＜不感帯枠を使用する場合（不感帯枠有効化フラグＦ２：オン）＞
図２の不感帯枠判定手段１８Ｄは、前記式(4)を元に計算した（Ｒ−Ｂ）／Ｇ値,（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇ値（図１０の色差積分値Ｐ５,Ｐ６の座標）が不感帯枠の外側にいるのか、内側にいるのかを判別する。
式(4)を元に計算した（Ｒ−Ｂ）／Ｇ値,（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇ値が不感帯枠の外側にある色差積分値Ｐ６については、ホワイトバランスの調整値がずれていると判断し、引き込み動作を行う。
このとき好ましくは、引き込み開始までに時定数を設けるとよい。時定数は、例えば図１０に記載されているように「数フィールドの期間、不感帯枠の外にいることが続くことを待つ時間」といったものであり、この遅延フィールド数等をパラメータとして設け、ＣＰＵ又は外部メモリにユーザによって設定及び変更が可能に保持されている。時定数内に不感帯枠内に式(4)を元に計算した（Ｒ−Ｂ）／Ｇ値,（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇ値が移動した場合は、引き込み動作を行わない。
一方、式(4)を元に計算した（Ｒ−Ｂ）／Ｇ値,（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇ値が不感帯枠の内側にある色差積分値Ｐ５については、ホワイトバランスの調整値のずれが許容範囲だと判断し、引き込み動作を行わない。
【００６９】
＜不感帯枠を使用しない場合（不感帯枠有効化フラグＦ２：オフ）＞
図１１の場合、不感帯枠や時定数を設けずに、ホワイトバランスの調整値がずれていると判断し、引き込み動作を行う。
引き込み動作の目標値は、プリセットホワイトバランス調整が行われている場合等にあっては座標原点とすることは既に述べた。一方、色温度遷移後の（Ｒ−Ｂ）／Ｇ値,（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇ値（図１１の色差積分値Ｐ７の座標点）が、引込制限枠外（図１１の例では高色温度側引込制限枠ＨＷ）の場合、図８,図９の座標原点Ｏを目標値とはせず、ＣＰＵ等に保存されているパラメータによって指定、又は、ユーザ指定された目標値（図１０,図１１の高色温度側収束目標値ＨＴ等）を優先使用する。そして、設定された目標値に向かって制御値を、ステップを刻みながら引き込ませる。
【００７０】
図１２に、高色温度側収束目標値ＨＴと、低色温度側収束目標値ＬＴとの設定例を示す。この図１２および上記図１１の座標系は、ホワイトバランスアンプ１６（図１）による調整前のものであり、以下、「ＷＢアンプ前の座標系」という。ただし、ＷＢアンプ前の座標系においては、プリホワイトバランス調整を行った色温度を原点としていることから、ここで表す座標値は、積分値に対してプリホワイトバランス調整のゲイン値が掛けられたものである。また、この図１２には矢印で、自然光における各色の変化の向きを示す。
高色温度側収束目標値ＨＴは、例えば高色温度側引込制限枠ＨＷの青色Ｂが最も強い隅に設定する。また、低色温度側収束目標値ＬＴは、例えば低色温度側引込制限枠ＬＷが黒体放射カーブと交わる点に設定することが望ましい。
ただし、収束目標値ＨＴ,ＬＴの設定は図示例に限定されず、任意である。しかし、高色温度側では上記のように黒体放射カーブ上が望ましく、低色温度側では室内光源に応じて収束目標値の位置を決めることが望ましい。
【００７１】
ここでステップを刻む際の制御値は、引き込み動作のステップごとの起点と、引き込み動作の終点（目標）、その繰り返し回数等を表す制御パラメータを含む。最初の起点を表す制御パラメータに現在の色差積分値がセットされ、そして、この起点を表す制御パラメータと収束目標値（最終的な目標値）を表す制御パラメータとの間に設けた暫定目標値に引き込ませる。そして、その暫定目標値が次の制御値となり、新たな暫定目標値に引き込みを行う。このようにして、ステップ引き込み動作においては、一気に最終的な収束目標値に引き込みを行わないで、暫定目標値を順次、収束目標値に近づけるように制御パラメータを設定変更しながら引き込み動作を繰り返す。これによって、引き込み動作に処理遅延（ディレイ）を持たせることができ、急激な色変化を防止できる。なお、急激な色変化防止が必要ない場合にあってはステップ引き込み動作をしない通常の引き込み動作とすることができる。例えば、前述した図６に示すように、不感帯枠を設けか否かに対応してステップ引き込み動作を行うかどうかを決めることができる。
収束目標値等の制御パラメータを、可変利得アンプ１６ｒ,１６ｇ,１６ｂのゲイン値で与える場合、（Ｒ−Ｂ）／Ｇ値,（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇ値で与える場合の何れでもよい。以下、この２通りの制御方法について説明する。
【００７２】
最初に、可変利得アンプ１６ｒ,１６ｇ,１６ｂのゲイン値で収束目標値を与える場合について述べる。
図１３に示すように、Ｒアンプ（可変利得アンプ１６ｒ）のゲイン値とＢアンプ（可変利得アンプ１６ｂ）のゲイン値を制御パラメータとして設ける。これらの制御パラメータは、低色温度側と高色温度側で独立にユーザによって設定が可能である。
収束目標のゲイン値ＧＴに向かって制御値である現在のホワイトバランスアンプ１６（図１）のゲイン値を、ステップを刻みながら引き込ませる。
【００７３】
一方、図１２に示すように、（Ｒ−Ｂ）／Ｇ値と（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇ値で与えられた、高色温度側収束目標値ＨＴと低色温度側収束目標値ＬＴを表す制御パラメータを設けることもできる。この制御パラメータも低色温度側と高色温度側で独立にユーザによって設定が可能である。
このパラメータは式(2)で計算されるようなプリホワイトバランス調整値をかけた値とし、座標値としてではなく色温度としての意味合いを持たせる。
【００７４】
図１２の収束目標値ＨＴへの引き込み動作を説明する。
式(2)と式(4)を用いて計算を行うと、式(2)の色信号レベル値Ｒ,Ｇ,Ｂを基に計算される（Ｒ−Ｂ）／Ｇ値、（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇ値が、制御パラメータで与えられた値を示す。具体的には式(2)から得られる色信号レベル値Ｒ,Ｇ,Ｂを式(4)に代入すると、次式(5)が成り立つ。
【００７５】
［数５］
Ｒ(i)＝（Ｒ(p)／Ｇｒ(p)）×Ｇｒ(i)
Ｇ(i)＝（Ｇ(p)／Ｇｇ(p)）×Ｇｇ(i)
Ｂ(i)＝（Ｂ(p)／Ｇｂ(p)）×Ｇｂ(i)  …(5)
【００７６】
前記式(3)を、同じ画像に対するステップ引き込み動作を行う場合に適用可能な式に変形する。具体的には、上記と同様に式(2)から得られる色信号レベル値Ｒ,Ｇ,Ｂを前記式(3)に代入すると、次式(6-1)のようになる。また、上記式(5)から式(6-1)は次式(6-2)に変形できる。
【００７７】
［数６］
（Ｒ(p)／Ｇｒ(p)）×Ｇｒ(i)＝（Ｇ(p)／Ｇｇ(p)）×Ｇｇ(i)
＝（Ｂ(p)／Ｇｂ(p)）×Ｇ(i)    …(6-1)
Ｒ(i)−Ｇ(i)＝Ｂ(i)−Ｇ(i)＝０            …(6-2)
【００７８】
ステップ引き込み動作では、上記式(6)が成り立つように、ホワイトバランスアンプ１６（図１）を操作し、これによって指定された制御パラメータの色温度を引き込ませることが可能である。
【００７９】
このように制御パラメータを（Ｒ−Ｂ）／Ｇ値,（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇ値で与えた場合、座標値ではなく色温度として意味合いを持たせることができることから、以下の利点がある。
【００８０】
通常、ユーザカスタムプリセット（ホワイトバランスのモード、例えば蛍光灯モード、屋内モード、屋外モード）の値は、ホワイトバランス調整のアンプ値を指定する。この場合、プリホワイトバランス調整値が各々のカメラ装置で変わってしまうという不利益がある。その理由は、ホワイトバランス調整は、撮像素子１２（図１）の固体バラツキを吸収するための白の調整なので、全てのカメラ装置において、プリホワイトバランス調整値（ゲイン値）が一緒になることは殆どないからである。
同じ理由から、同じホワイトバランスアンプのゲイン値を指定しても、各々のカメラ装置において引き込む色温度が変わってしまっていた。
その引き込む色温度を合わせるために、工場において調整が行われる場合があり、このことが調整コスト増の要因となっている。
【００８１】
図１４と図１５は、ユーザカスタムプリセットの値を可変利得アンプのアンプ値で指定する場合（図１４）と、座標値で指定する場合（図１５）の違いを表したものである。
このように、低色温度下での撮影と高色温度下での撮影が切り替わった場合に引込制限枠外制御を行う場合の制御目標値を（Ｒ−Ｂ）／Ｇ値,（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇ値の座標値で持たせ、ホワイトバランスアンプ１６（図１）の値（ゲイン値）を計算する手法は、ユーザカスタムプリセット（ホワイトバランスのモード、例えば蛍光灯モード、屋内モード、屋外モード）への応用が可能である。
つまり、ユーザカスタムプリセットモードでは、各モードに対応したゲイン値を変更可能にメモリに保持しているが、本実施形態でプリホワイトバランス・ゲインＧｒ(p)とＧｂ(p)およびＧゲインＧｇ（３２００[Ｋ]時）が調整されると、当該各モードに対応したゲイン値が正しい色温度の指定ではなくなってしまう。すなわち、各モードを用いると、図１４のように引き込む色温度が変わってしまう。
それに対し、図１５のように、ユーザプリセットモードの各モードに対応したゲイン値に代えて、座標値をメモリ上に持たせると、プリホワイトバランス・ゲインの調整に連動して、各モードを使用時に引き込む温度も正しく変化する。
以上より、ユーザカスタムプリセットの値を座標値で指定すると、引き込む色温度を合わせるために、工場において行われる調整作業が不要になり、このことが工場出荷時の作業時間短縮に大きく寄与するという利点が得られる。
【００８２】
ここまで、低色温度側と高色温度側の切り替わり時で、かつ、引込制限枠の枠外の場合、その引き込みの収束目標値を引込制限枠上の所定位置に定めることとした。これは、例えば低色温度側引込制限枠ＬＷ内にあって引き込み動作がされ低色温度側でホワイトバランス調整が行われた画像が、急に高色温度側に遷移して枠外となった場合、本来枠内にあるべき画像かどうかの判断が難しいからである。つまり、従来は基準点に基づいて引込制限枠のずれを補正していたが、本実施形態では、そのようなことはせずに、遷移後に枠外となった場合に、原点（色バランスが１：１：１の点）への本格的な引き込み動作は行わないで、とりあえず本格的な引き込み動作が行われやすいように引込制限枠上の収束目標値に向かって引き込み動作を開始する。その間に被写体が変化してホワイトバランスが何度かとられる間に、本来枠内にあるべき場合は、積分値が制限枠内に移動する。この場合は、通常のオートホワイトバランス制御によって、すぐに本格的な引き込み動作を開始する。一方、本来枠外にあって引き込み動作が不要な場合は、枠上の目標値に引き込み動作を行っても、その収束が進まない。よって本格的な引き込み動作はされないままとなる。
このような方法は、複雑な計算を行わなくても簡単に適切なホワイトバランス調整が可能であるという利点がある。また、低色温度側と高色温度側で色温度遷移があった場合、引込制限枠の枠外か枠内かに応じて、また、遷移態様に応じて、ホワイトバランスを追従させるかの判断をフラグ情報の設定によって適切に設けることができる。これにより、ホワイトバランスの制御機能が向上し、また、使用するユーザや構築しているシステムによってホワイトバランスの性能を適切に選択することが可能になる。
【００８３】
次に、低色温度下での撮影と高色温度下での撮影の切り替わり時におけるホワイトバランスの制御方法を、図１６と図１７に示すフローチャートを用いて説明する。
図１６に全体の処理フローを示し、図１７に通常の自動ホワイトバランス制御（ＡＷＢ）の処理フローを示す。
【００８４】
図１６の処理は、撮影中自動的に、又は、ユーザによる操作部のキー操作に応じた手動の設定により開始される。
ステップＳＴ１は、ＯＰＤ１７（図１）から出力された積分値データの入力ステップである。
ＯＰＤ１７は、原色分離器１５から出力されたＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号を入力し、これを１フールド（または１フレーム）ごとに積分されて積分値データＩｒ,Ｉｇ,Ｉｂを求める。求めた積分値データは、コントローラ１８に供給される。
【００８５】
ステップＳＴ２は、コントローラ１８内の座標変換手段１８Ａ（図２）で実行される。
座標変換手段１８Ａは、コントローラ１８に入力された積分値データＩｒ,Ｉｇ,Ｉｂを（Ｒ−Ｂ）／Ｇ,（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇ色座標上の座標値に変換する。この変換では、予めメモリに格納されているプリホワイトバランス・ゲインが座標変換結果に反映される。また、このプリホワイトバランス・ゲインを、カスタムプリセットモードごとにメモリに格納しておき、ユーザ操作に応じたモードに適合したプリホワイトバランス・ゲインを読み出すことによって撮影環境に適した座標変換が実行できる。
具体的な処理としては、前記式(2)に示すように、プリホワイトバランスを行わない場合の色信号レベル値Ｒ,Ｇ,Ｂ（積分値データＩｒ,Ｉｇ,Ｉｂ）にプリホワイトバランス調整時の各色ゲインＧｒ(p),Ｇｇ,Ｇｂ(p)が乗算され、その乗算結果を元にした座標変換演算によって、所定色温度（例えば３２００[Ｋ]）を基準とする色信号レベル値Ｒ(p),Ｇ(p),Ｂ(p)に対応した（Ｒ−Ｂ）／Ｇ,（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇ色座標上の値（積分値）が求まる。
【００８６】
ステップＳＴ３は、コントローラ１８内の色温度遷移検出手段１８Ｂ（図２）で実行される。
色温度遷移検出手段１８Ｂは、高色温度側と低色温度側の色温度遷移が前回のホワイトバランス調整時からあったかを監視し、検出する。この検出は、前記「色温度遷移の検出」の項目で述べたように、例えば輝度信号Ｙ等の明るさ情報を用いる場合等がある。
色温度遷移があった場合は処理フローがステップＳＴ４に移行し、ない場合はステップＳＴ１１に移行する。
【００８７】
まず、色温度遷移がない場合について述べる。
ステップＳＴ１１では、前回引込制限枠の枠外制御が実行されたかを、図２の引込制限枠判定手段１８Ｃが、その判定履歴をもとに調べ、前回、枠外制御が実行されていない場合は処理フローがステップＳＴ２０に移行して通常のＡＷＢ制御が実行される。また、前回、枠外制御が実行されている場合は、次のステップＳＴ１２で現在、引込制限枠内であるかを引込制限枠判定手段１８Ｃが調べ、枠内の場合は引込手段１８Ｆが本格的な引き込み動作を行う。ここで本格的な引き込み動作とは、座標原点を収束目標とする引き込み動作のことである。
一方、引込制限枠の枠外である場合は、処理フローがステップＳＴ５の前に移行する。
このような処理を行う理由は、今回色温度遷移がなかった場合でも、その前に色温度遷移が行われ、後述する枠上の収束目標値に引き込み動作が行われた場合があることを考慮したものである。つまり、そのような場合、積分値が枠内に存在すると再び座標変換等を行わずに直ぐに本格的な引き込み動作を開始させる必要がある。一方、ステップＳＴ１１〜ＳＴ１３がないと次のステップＳＴ２０（図１７参照）で座標変換が行われてしまい好ましくない。ステップＳＴ１１〜ＳＴ１３を設けた理由は、この好ましくない状況を回避するためである。
【００８８】
次に、図１７の通常のＡＷＢ制御を説明する。
図１６のステップＳＴ１,ＳＴ２と同様、積分値入力（ＳＴ２１）と座標変換（ＳＴ２２）を行った後、ステップＳＴ２３にて、得られた積分値が引込制限枠内にあるかを調べる。
引込制限枠外の場合は処理を行わないでリターン（ＳＴ０）に移行し、次の積分値入力待ち状態となる。次の積分値が入力されると図１６の処理フローが再度開始される。
一方、引込制限枠内の場合は、次のステップＳＴ２４にて色温度推定が、図２の色温度推定手段１８Ｅによって実行される。このとき現在の積分値が高色温度側、低色温度側のどちらに存在するかに応じて、それぞれで決められた方法によって色温度を推定する（前記「色温度推定」の項目参照）。
【００８９】
ステップＳＴ２５において、推定色温度の座標点に対し、（Ｒ−Ｂ）／Ｇ値、（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇ値を算出する。この算出された座標値が、後述するホワイトバランス計算時のアンプ入力値（色信号データ値Ｒ,Ｇ,Ｂ）に対応する（前記式(4)等、参照）。
【００９０】
ステップＳＴ２６にて、図２の不感帯枠判定手段１８Ｄが、ステップＳＴ２５の推定色温度の座標値（（Ｒ−Ｂ）／Ｇ値、（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇ値）が不感帯枠の外側に存在するのか、内側に存在するのかを判別する。不感帯枠は、前述したように（Ｒ−Ｂ）／Ｇ軸と（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇ軸の中心点から４方向に対してパラメータとして設け、低色温度側あるいは、高色温度側に独立にデフォルト値として、又は、ユーザによって設定され、変更可能となっている（図４参照）。
（Ｒ−Ｂ）／Ｇ値、（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇ値により表される座標点が不感帯枠の内側に存在するときは、ホワイトバランスの調整は行う必要がないと判断してリターン（ＲＥＴ：ステップＳＴ０）を行う。リターンによって図１６のステップＳＴ１で、次の積分値データの入力待ち状態となる。
一方、（Ｒ−Ｂ）／Ｇ値、（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇ値により表される座標点が不感帯枠の外側に存在するときは、ホワイトバランスの調整値がずれていると判断し、引き込み動作を行うため処理フローがステップＳＴ２７に移行する。
【００９１】
ステップＳＴ２７にて、ホワイトバランスゲイン調整、即ち引き込み動作によって得られたゲイン値の算出（設定）と、それを用いた可変利得アンプ１６ｒ,１６ｇ,１６ｂによる信号増幅が実行される。
具体的に、図２の引込手段１８Ｆが、推定色温度を座標原点に引き込んだときのゲイン値、即ちアンプ出力色レベル値Ｒ(i),Ｇ(i),Ｂ(i)を１：１：１とする可変利得アンプ１６ｒ,１６ｇ,１６ｂのゲイン値Ｇｒ(i),Ｇｇ(i),Ｇｂ(i)を計算によって求める（ホワイトバランス計算）。アンプ出力色レベル値とゲイン値の関係は、前記式(3-1)〜式(6-2)によって与えられ、ここでは１回目のホワイトバランス計算であることからｉ＝１となっている。
算出されたゲイン値Ｇｒ(i),Ｇｇ(i),Ｇｂ(i)は、実際に図１の可変利得アンプ１６ｒ,１６ｇ,１６ｂに与えられ、以後、入力される原色信号Ｒ,Ｇ,Ｂがゲイン値Ｇｒ(i),Ｇｇ(i),Ｇｂ(i)によって増幅または減衰される。
その後、処理フローがリターン（ＲＥＴ：ステップＳＴ０）に移行し、次の積分値データの入力待ち状態となる。
【００９２】
引き込み動作は、予め決められた収束目標値、例えば色座標の原点Ｏに一度で行ってもよいが、好ましくは、色温度の急激な変化を避けるために次の方法が採られる。
第１の方法は、例えばＯＰＤ１７が積分値データを順次出力する回数、その他の方法（例えば垂直同期信号の検出）等で規定される時間遅延を持たせて、数回に１回しか引き込み動作を行わない方法である。前述した、いわゆる時定数を持たせる場合が、これに該当する。
第２の方法は、前述したステップ引き込み動作を行う場合であり、この場合、ステップＳＴ２７では座標原点を収束目標値としないで、途中の暫定目標値に引き込んだときのゲイン値を求めるようにする。そして、特に図示しないが、ステップＳＴ２７の後に、ホワイトバランス計算回数ｉをインクリメントするステップと、これが所定回数に達したかを判定するステップを設ける。所定回数に達していない場合は、処理フローをステップＳＴ２３に戻し、ステップＳＴ２３から上記所定回数判定ステップまでを、暫定目標値を順次、収束目標値（座標原点）に近づけながら、その判定結果が「Ｙｅｓ」となるまで繰り返す。判定結果が「Ｙｅｓ」となる、または、途中でステップＳＴ２６にて不感帯内と判断された場合には、処理フローがリターン（ＲＥＴ：ステップＳＴ０）に移行し、次の積分値データの入力待ち状態となる。
【００９３】
図１６の処理フローに説明を戻す。
ステップＳＴ３にて、高色温度側と低色温度側とで色温度遷移があったと判断された場合は、次のステップＳＴ４にて、図２の引込制限枠判定手段１８Ｃにより引込制限枠判定が実行される。
このとき色温度遷移後の側の引込制限枠が、判定基準として用いられる。この引込制限枠の選択は、色温度遷移の検出結果に遷移の向きの情報を含む場合に、その検出結果を用いる。あるいは、例えば輝度信号Ｙを入力し、それに応じて高色温度側引込制限枠ＨＷを用いるかまたは低色温度側引込制限枠ＬＷを用いるか判断するようにしてもよい。
高色温度側引込制限枠ＨＷまたは低色温度側引込制限枠ＬＷのいずれかが選択されると、ステップＳＴ２の座標変換で求められた座標値（（Ｒ−Ｂ）／Ｇ値、（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇ値）が、例えば図３の座標に示す低色温度側引込制限枠ＬＷ、あるいは、高色温度引込制限枠ＨＷの内側または外側に存在するかが判断される。
座標値が、選択された引込制限枠の内にある場合は、ステップＳＴ４の判断が「Ｙｅｓ」となることから、処理フローがステップＳＴ２０の通常のＡＷＢ制御に移行する。
また、座標値が、選択された引込制限枠の外にあると処理フローがステップＳＴ５に遷移し、ホワイトバランス調整のための一連の動作を続行する。
【００９４】
ステップＳＴ５にて、図２の引込制限枠判定手段１８Ｃによって、枠外引込許可フラグＦ１がオンかが調べられる。これにより、枠外制御を行うか、行わないかのユーザ設定を確認する。
枠外引込許可フラグＦ１がオフの場合、処理フローがリターン（ＲＥＴ：ステップＳＴ０）に強制移行し、次の積分値データの入力待ち状態となる。一方、枠外引込許可フラグＦ１がオンの場合は、処理フローが次のステップＳＴ６に移行する。
【００９５】
ステップＳＴ６にて、図２の引込手段１８Ｆ等が、枠外制御の場合の収束目標値を設定する。例えば図１２に示す例では、高色温度側収束目標値ＨＴ又は低色温度側収束目標値ＬＴが、この収束目標値に該当する。この高色温度側収束目標値ＨＴ又は低色温度側収束目標値ＬＴは、ユーザ設定又はデフォルト値としてパラメータで与えられ、所定のメモリ等に保存されている。
【００９６】
ステップＳＴ７にて、図１７のステップＳＴ２５と同様、座標値（（Ｒ−Ｂ）／Ｇ値、（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇ値）が算出される。ただし、この場合は、色温度推定を行っていないので、その計算の元になるデータは、ステップＳＴ２で得られ、（Ｒ−Ｂ）／Ｇ値、（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇ値で与えられた積分値データである。つまり、ステップＳＴ２で得られた座標値をそのまま流用するとよい。
【００９７】
ステップＳＴ８にて、図１７のステップＳＴ２６と同様の処理を行う。つまり、図２の引込手段１８Ｆが、所定のメモリ内を検索して不感帯有効化フラグＦ２がオンかを調べる。これにより、不感帯枠を使用する、使用しないを判別する。
不感帯有効化フラグＦ２がオフの場合、不感帯枠を使用しないで、低色温度側引込制限枠ＬＷまたは高色温度側引込制限枠ＨＷだけを用いたホワイトバランスアンプの調整を行うため処理フローがステップＳＴ１０に遷移し、不感帯有効化フラグＦ２がオンの場合は処理フローが次のステップＳＴ９に移行する。
不感帯枠を４方向パラメータとして設けること自体は前述した通りであるが、ここでは、不感帯枠は、図１２の高色温度側収束目標値ＨＴ又は低色温度側収束目標値ＬＴの周囲に設けられる（図１０参照）。この不感帯も、低色温度側あるいは高色温度側に独立にデフォルト値として、又は、ユーザによって設定され、変更可能となっている（図４参照）。
【００９８】
ステップＳＴ９にて、図２の不感帯枠判定手段１８Ｄが、ステップＳＴ７の座標値（（Ｒ−Ｂ）／Ｇ値、（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇ値）が不感帯枠の外側に存在するのか、内側に存在するのかを判別する。
（Ｒ−Ｂ）／Ｇ値、（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇ値が不感帯枠の内側に存在するときは、ホワイトバランスの調整は行う必要がないと判断してリターン（ＲＥＴ：ステップＳＴ０）を行う。リターンによって、次の積分値データの入力待ち状態となる。
一方、（Ｒ−Ｂ）／Ｇ値、（Ｒ＋Ｂ−２Ｇ）／Ｇ値が不感帯枠の外側に存在するときは、引込制限枠外であってもホワイトバランス調整を行うために、処理フローがステップＳＴ１０に移行する。
【００９９】
ステップＳＴ１０にて、ホワイトバランスゲイン調整、即ち引き込み動作によって得られたゲイン値の算出（設定）と、それを用いた可変利得アンプ１６ｒ,１６ｇ,１６ｂによる信号増幅が実行される。
具体的に、図２の引込手段１８Ｆが、引込制限枠外の積分値を高色温度側収束目標値ＨＴ又は低色温度側収束目標値ＬＴに引き込んだときのゲイン値、即ちアンプ出力色レベル値Ｒ(i),Ｇ(i),Ｂ(i)を１：１：１とする可変利得アンプ１６ｒ,１６ｇ,１６ｂのゲイン値Ｇｒ(i),Ｇｇ(i),Ｇｂ(i)を計算によって求める（ホワイトバランス計算）。アンプ出力色レベル値とゲイン値の関係は、前記式(3-1)〜式(6-2)によって与えられ、ここでは１回目のホワイトバランス計算であることからｉ＝１となっている。
算出されたゲイン値Ｇｒ(i),Ｇｇ(i),Ｇｂ(i)は、実際に図１の可変利得アンプ１６ｒ,１６ｇ,１６ｂに与えられ、以後、入力される原色信号Ｒ,Ｇ,Ｂがゲイン値Ｇｒ(i),Ｇｇ(i),Ｇｂ(i)によって増幅または減衰される。
その後、処理フローがリターン（ＲＥＴ：ステップＳＴ０）に移行し、次の積分値データの入力待ち状態となる。
【０１００】
この枠外制御における引き込み動作も、予め決められた収束目標値、例えば図１２の高色温度側収束目標値ＨＴ又は低色温度側収束目標値ＬＴに一度で行ってもよいが、好ましくは、色温度の急激な変化を避けるために、前述した第１の方法（時定数を持たせる時間遅延の方法）、又は、前述した第２の方法（ディレイを持たせる処理遅延のためのステップ引き込み動作方法）の何れかが実行される。
なお、この第２の方法でも、特に図示しないが、ステップＳＴ１０の後に、ホワイトバランス計算回数ｉをインクリメントするステップと、これが所定回数に達したかを判定するステップを設ける。所定回数に達していない場合は、処理フローをステップＳＴ４に戻し、ステップＳＴ４から上記所定回数判定ステップまでを、暫定目標値を順次、収束目標値（高色温度側収束目標値ＨＴ又は低色温度側収束目標値ＬＴ）に近づけながら、その判定結果が「Ｙｅｓ」となるまで繰り返す。判定結果が「Ｙｅｓ」となる、または、途中でステップＳＴ９にて不感帯内と判断された場合には、処理フローがリターン（ＲＥＴ：ステップＳＴ０）に移行し、次の積分値データの入力待ち状態となる。
【０１０１】
以上のようにしてホワイトバランス調整後の原色信号Ｒ',Ｇ',Ｂ'が図１のホワイトバランスアンプ１６から出力され、以後、この原色信号に対し所定の処理が施された後、記録等される。
【０１０２】
以上の本実施形態によれば、以下の利益が得られる。
高色温度側と低色温度側で独立に、不感帯を設定する、しないというフラグ、又は、設定した不感帯を有効化する、しないというフラグ（例えば不感帯有効化フラグＦ２）を有し、これがデフォルト値からユーザ操作によって変更可能である。本実施形態ではフィードフォワード方式での不感帯使用であることから、フィードバック方式のように発振防止という観点はなく、収束条件のオンとオフに、このフラグの高色温度側と低色温度側での独立な設定と切り替えとを利用している。従って、そのために適した大きさ、範囲を各不感帯が有する。また、不感帯の大きさ、範囲もパラメータで設定され、ユーザにより変更が可能である。
この様なフラグの設定と切り替えパターンの組み合わせ、さらには、不感帯パラメータを、高色温度と低色温度との遷移があった場合、なかった場合、あった場合に高色温度と低色温度のどちらからどちらの向きに遷移があったか等の遷移態様に応じて制御することができる。このため、色温度遷移の様々な態様でホワイトバランス制御の収束速度を一定に保つことができる。そして、ホワイトバランスの制御値がフィールドごとに大きく変化することがなく、見た目の違和感もなく安定したワイトバランスが調整できる。
また、これに時間遅延や処理遅延を組み合わせると、一層ホワイトバランス制御時の見た目の安定性が増す。
【０１０３】
また、従来は色温度遷移があろうとなかろうと、引込制限枠外では引き込み動作を一切行わないという制御であった。
これに対し、本実施形態では、色温度遷移後に積分値が枠外となった場合は、これが本来引き込み動作をすべきかが判断つかないので、一旦、ニュートラルな状態に持っていくため、例えば引込制限枠上等の第２の目標値（高色温度側収束目標値ＨＴ又は低色温度側収束目標値ＬＴ）に向かって引き込み動作を開始する。その後被写体が変わって積分値が、引込制限枠内となれば、直ぐに第１の目標値（座標原点等）に向かう本格的な引き込み動作を開始する。また、依然として引込制限枠外となる場合は、本格的な引き込み動作が行われないため、ホワイトバランス調整はされない。
【０１０４】
また、色温度遷移がなかった場合でも、その前回に色温度遷移によって枠外となり、枠外制御が実行されたかが監視されている（図１６のステップＳＴ１１）。そして前回枠外制御がされた結果、次のステップＳＴ１２で引込制限枠内と判断された場合は、直ぐに本格的な引き込み動作を行う。
これに対し、ステップＳＴ１２の判断が「Ｎｏ」となり処理フローがステップＳＴ５に移行した場合は、今回は色温度遷移がなかったが、前回に引込制限枠の枠外制御が実行され、かつ、現在の積分値も引込制限枠外に留まっている場合である。この場合は、ステップＳＴ５以降の枠外制御が実行される。
このように、色温度遷移の結果として枠外となった場合と、色を変化させたくない被写体を大きく撮像していために枠外となった場合とで、制御を違うようにすることで、上記枠外制御によって被写体の色を変化させるような引き込み動作がなされることを有効に防止し、追従性と応答性が高いホワイトバランス制御を実現している。
このとき用いられる枠外引込許可フラグＦ１は、色温度遷移の態様に応じて、そのオンとオフの組み合わせを設定し、これにより被写体の色変化を防止しながらホワイトバランスの正確な実行が行えるようにしている。そして、枠外引込許可フラグＦ１、不感帯有効化フラグＦ２と同様、ユーザによる変更が可能である。
【０１０５】
さらに、制御値を座標値として持たせることによって、プリホワイトバランスごとに座標系が多少ずれる影響を排除し、正確なホワイトバランス制御を実現している。また、プリホワイトバランスにメモリから読み出されるプリホワイトバランス・ゲイン値を座標値で持たせ、かつ、ユーザプリセットモードごとに最適な値を備える。ユーザがモード選択すると、これにより最適なゲイン値が設定されることから、座標系のずれ自体も軽減し、より正確なホワイトバランス調整を実現している。このモード切替情報を、不感帯制御、枠外制御をコントロールするための色温度情報として用いることが可能である。
【０１０６】
以上のように、本実施形態によれば、低色温度側と高色温度側での撮影に変化があった場合に、ホワイトバランスに追従する判断を設けることによって、ホワイトバランスの制御機能の向上と、使用するユーザや構築しているシステムによって、ホワイトバランスの性能を選択することを可能にしている。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】実施形態のカメラ装置のブロック図である。
【図２】コントローラの実行プログラム機能図である。
【図３】色座標上で低色温度側と高色温度側の引込制限枠の例と、その遷移例を示す図である。
【図４】色座標上で不感帯枠の設定例を示す図である。
【図５】高色温度側の色温度推定方法の説明図である。
【図６】フラグ値に応じた判定の態様を示す図表である。
【図７】色温度遷移によって枠外となる例を示す図である。
【図８】不感帯判定結果に応じた動作説明図である。
【図９】不感帯がない場合の動作説明図である。
【図１０】不感帯が設けられている場合の枠外制御時の動作説明図である。
【図１１】不感帯が設けられていない場合の枠外制御時の動作説明図である。
【図１２】第２目標値（ＨＴ，ＬＴ）の例を示す図である。
【図１３】制御値をアンプ値とした場合のステップ引き込み動作の説明図である。
【図１４】制御値をアンプ値でもつ場合の不都合を説明するための図である。
【図１５】図１４と対比することによって、制御値を座標値でもつ場合の利点を説明するための図である。
【図１６】全体のフローチャートである。
【図１７】通常の自動ホワイトバランス制御（ＡＷＢ）のフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０８】
１０…カメラ装置、１２…撮像素子、１５…原色分離器、１６…ホワイトバランスアンプ、１６ｒ,１６ｇ,１６ｂ…可変利得アンプ、１７…オプティカルディテクタ（ＯＰＤ）、１８…コントローラ、１８Ａ…座標変換手段、１８Ｂ…色温度遷移の検出手段、１８Ｃ…引込制限枠判定手段、１８Ｄ…不感帯枠判定手段、１８Ｅ…色温度推定手段、１８Ｆ…引込手段、ＨＷ…高色温度側引込制限枠、ＬＷ…低色温度側引込制限枠、ＨＴ…高色温度側収束目標値、ＬＴ…低色温度側収束目標値、Ｆ１…枠外引込許可フラグ、Ｆ２…不感帯有効化フラグ
【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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