(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号処理によって、供給された撮影画像信号のホワイトバランスを制御するホワイトバランス手段と、
ストロボ装置の動作モードとして、上記ストロボ装置を常に発光する強制発光モードと、外光が暗い場合にのみ上記指示と同期して上記ストロボ装置を発光する自動発光モードとを選択する選択手段と、
を備え、
上記ホワイトバランス手段では、
上記強制発光モードにおいて、
被写体の明るさを、第１のパラメータおよび／または上記第１のパラメータより明るい第２のパラメータと比較し、上記被写体の明るさが上記第１のパラメータより暗い範囲では、上記ストロボ装置の色温度に対応するように上記ホワイトバランスを制御し、
上記被写体の明るさが上記第１のパラメータ以上明るく且つ上記第２のパラメータより暗い範囲では、上記ストロボ装置の色温度から外光の色温度まで変化する色温度変化に沿って上記ホワイトバランスを制御し、
上記被写体の明るさが上記第２のパラメータ以上明るい範囲では、上記ストロボ装置の色温度と上記外光の色温度との間の所定の色温度に応じ上記ホワイトバランスを制御し、
上記自動発光モードにおいて、
上記被写体の明るさを、上記第１のパラメータおよび／または上記第２のパラメータより明るい第３のパラメータと比較し、上記被写体の明るさが上記第１のパラメータより暗い範囲では、上記ストロボ装置の色温度に対応するように上記ホワイトバランスを制御し、
上記被写体の明るさが上記第１のパラメータ以上明るく且つ上記第３のパラメータより暗い範囲では、上記ストロボ装置の色温度から外光の色温度まで変化する色温度変化に沿って上記ホワイトバランスを制御し、
上記被写体の明るさが上記第３のパラメータ以上明るい範囲では、ほぼ上記外光の色温度に応じ上記ホワイトバランスを制御する
撮像装置。
【請求項２】
上記ストロボ装置の色温度が予め測定され、測定された色温度情報が不揮発性メモリに格納されている請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
上記ストロボ装置の色温度から外光の色温度まで変化する色温度変化上の色温度が上記ストロボ装置の色温度と外光の色温度と上記第１、第２、および第３のパラメータとを使用して、直線近似により計算される請求項１記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、ストロボ装置を使用する時に、ホワイトバランスを良好とできる撮像装置および撮像方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近では、電子画像技術の発達と電子回路の集積小型化によってコンパクトなディジタルカメラやカメラ一体型ＶＴＲ等が数多く実用化されている。これらの撮像装置は、画像処理の容易さや再生処理の手軽さなどの点で使い勝手が良く、パーソナルコンピュータの普及等と相まって、一般に好んで用いられるようになってきている。また、現在、普及している撮像装置においては、暗所撮影にも対応できるようにストロボが装備されている。
【０００３】
これらの撮像装置では、光源の色温度によって画像の白部分が変化しないように、自動的に制御することによって色再現性を良くするオートホワイトバランスコントロールが通常備えられている。ストロボ発光時には、ストロボの色温度にホワイトバランスを合わせるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ストロボを使用する撮影条件は、様々であり、ストロボ発光時にストロボ光以外の外光の影響を受けたり、ストロボ光が当たらない部分が生じたりする。従って、ストロボ発光時の色温度に合わせて固定的にホワイトバランスを調整すると、ストロボ光と異なる色温度の外光の影響が強い部分、ストロボ光が当たらない部分において、ホワイトバランスがずれる問題があった。
【０００５】
従って、この発明の目的は、ストロボ発光時のホワイトバランスを撮影条件に適応させることによって、ホワイトバランスのずれを防止し、色再現性の良い撮像装置および撮像方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の問題を解決するために、請求項１の発明は、信号処理によって、供給された撮影画像信号のホワイトバランスを制御するホワイトバランス手段と、
ストロボ装置の動作モードとして、ストロボ装置を常に発光する強制発光モードと、外光が暗い場合にのみ指示と同期してストロボ装置を発光する自動発光モードとを選択する選択手段と、
を備え、
ホワイトバランス手段では、
強制発光モードにおいて、
被写体の明るさを、第１のパラメータおよび／または第１のパラメータより明るい第２のパラメータと比較し、被写体の明るさが第１のパラメータより暗い範囲では、ストロボ装置の色温度に対応するようにホワイトバランスを制御し、
被写体の明るさが第１のパラメータ以上明るく且つ第２のパラメータより暗い範囲では、ストロボ装置の色温度から外光の色温度まで変化する色温度変化に沿ってホワイトバランスを制御し、
被写体の明るさが第２のパラメータ以上明るい範囲では、ストロボ装置の色温度と外光の色温度との間の所定の色温度に応じホワイトバランスを制御し、
自動発光モードにおいて、
被写体の明るさを、第１のパラメータおよび／または第２のパラメータより明るい第３のパラメータと比較し、被写体の明るさが第１のパラメータより暗い範囲では、ストロボ装置の色温度に対応するようにホワイトバランスを制御し、
被写体の明るさが第１のパラメータ以上明るく且つ第３のパラメータより暗い範囲では、ストロボ装置の色温度から外光の色温度まで変化する色温度変化に沿ってホワイトバランスを制御し、
被写体の明るさが第３のパラメータ以上明るい範囲では、ほぼ外光の色温度に応じホワイトバランスを制御する
撮像装置である。
【００１０】
この発明では、被写体の明るさからストロボ発光時の外光の影響を推定し、外光の影響を加味した色温度に応じてホワイトバランスを制御している。また、ストロボの動作モードが強制発光モードと自動発光モードとの何れであるかに対応してホワイトバランスの制御の仕方を変更する。それによって、ストロボの動作モードに応じて良好にホワイトバランスを制御することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明をディジタルカメラに適用した一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、この発明の一実施形態の全体構成を示す。図１に示すようにディジタルカメラがレンズ部１、ＣＣＤ（Charge Coupled Device)２、サンプルホールド、ＡＧＣ（Automatic Gain Control) およびＡ／Ｄ変換部３、カメラ信号処理部４、メモリコントローラ５、バッファメモリ６、Ｄ／Ａ変換器７、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display) ８、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）９、インターフェース部１０、外部記録媒体１１、ＣＰＵ１２、操作入力部１３、エンコーダ／デコーダ１５、ストロボ装置２１および不揮発性メモリ２２により構成されている。
【００１２】
レンズ部１は、ズーム，フォーカスおよびアイリス機構とその駆動回路等を有しており、レンズ部１と、ＣＣＤ２とにより撮像部が構成される。レンズ部１には、ＣＰＵ１２からの制御情報が供給され、自動アイリス制御動作や自動焦点制御動作がなされる。従って、ＣＰＵ１２からの制御情報に基づいてアイリス機構が開閉され、レンズを介して供給される被写体像の光量が調節される。レンズおよびアイリス機構を介されることで所定レベルの光量とされた被写体像がＣＣＤ２に入射される。
【００１３】
ＣＣＤ２は、図示せずもタイミング発生回路等を有しており、ＣＰＵ１２からの制御情報に基づいて所定時間にわたって露光を行い、レンズおよびアイリス機構を介して供給される被写体像を信号電荷として取り込む。ＣＣＤ２の信号電荷出力がサンプルホールド、ＡＧＣおよびＡ／Ｄ変換部３に供給される。
【００１４】
ＣＣＤ２の出力がサンプルホールド、ＡＧＣおよびＡ／Ｄ変換部３に供給され、サンプルホールド、ＡＧＣおよびＡ／Ｄ変換部３において、１サンプル１０ビットのディジタル撮像信号が形成される。サンプルホールド、ＡＧＣおよびＡ／Ｄ変換部３は、バッファ回路、ＣＤＳ（Correlated Double Sampling）回路、ＡＧＣ回路、Ａ／Ｄ変換器等により構成されており、ディジタル撮像信号を形成する。
【００１５】
カメラ信号処理部４は、ディジタルクランプ回路、輝度信号処理回路、色信号処理回路、欠陥補償回路、自動アイリス制御回路、自動焦点制御回路、ホワイトバランス調整回路等により構成されている。カメラ信号処理部４において、ディジタル撮像信号を変換して、輝度信号および色差信号からなるコンポーネント信号の形式のディジタル画像信号が形成され、このディジタル画像信号がメモリコントローラ５に供給される。また、カメラ信号処理部４からＣＰＵ１２に対して被写体の明るさ情報としての輝度信号レベルが供給される。明るさ情報とは、輝度信号のレベルに限らず、ＣＣＤ２で受光した光量、アイリスの開きの程度、シャッター速度、ＡＧＣの制御電圧等を単独、または組み合わせることによって推定される被写体の明るさを意味する。
【００１６】
図２は、カメラ信号処理部の主要な部分の構成の一例を示す。図２において４１で示される入力端子に上述したサンプルホールド、ＡＧＣおよびＡ／Ｄ変換部３からのディジタル撮像信号が供給される。入力端子４１を介してディジタル撮像信号が色信号処理回路４２および輝度信号処理回路４３のそれぞれに供給される。
【００１７】
色信号処理回路４２において、ディジタル撮像信号から三原色信号（ＲＧＢ信号）の復調処理がなされる。色信号処理回路４２において復調されたＲＧＢ信号がホワイトバランス回路４５に供給されると共に、出力端子４６を通じてＣＰＵ１２に供給される。ホワイトバランス回路４５に対して端子４７を介してホワイトバランス制御信号が供給される。ホワイトバランス制御信号は、ＣＰＵ１２がＲＧＢ信号を使用して生成する。ホワイトバランス回路４５からのＲＧＢ信号が出力端子４８を介してマトリクス変換回路（図示しない）に供給され、色差信号が生成される。
【００１８】
また、輝度信号処理回路４３には、輪郭補正回路およびレベル検出回路等が含まれている。輝度信号処理回路４３からの輝度信号が出力端子４９に取り出される。また、輝度信号処理回路４３において信号レベル情報が形成され、この信号レベル情報が明るさ情報または明るさ情報の一部として出力端子４４を介してＣＰＵ１２に供給される。
【００１９】
カメラ信号処理部４からのディジタル画像信号の各コンポーネント信号がメモリコントローラ５に供給される。メモリコントローラ５に対しては、表示用バッファメモリ６と、ＣＰＵ１２のバス１４とが接続されている。バッファメモリ６は、コンポーネント信号を処理することによって、ＲＧＢ信号を生成し、ＲＧＢ信号をＤ／Ａ変換器７に出力する。Ｄ／Ａ変換器７からのアナログ信号がＬＣＤ８に供給される。また、バッファメモリ６は、ＬＣＤ８の表示タイミングに合わせたタイミングで、ＲＧＢ信号を出力する。
【００２０】
また、バス１４に対して、ＤＲＡＭ９、ＣＰＵ１２、エンコーダ／デコーダ１５、インターフェース部１０および不揮発性メモリ２２が接続されている。ＤＲＡＭ９は、メモリコントローラ５またはＣＰＵ１２から供給されるアドレスおよび制御情報によって制御される。従って、ＤＲＡＭ９には、シャッターが押されるとメモリコントローラ５を介して供給されるディジタル画像信号が一時的に書込まれる。なお、書込まれたディジタル画像信号は、必要に応じて読み出され、エンコーダ／デコーダ１５等に供給される。不揮発性メモリ２２には、後述するようなホワイトバランス制御に必要とされるストロボ装置２１の色温度情報、ホワイトバランス制御のパラメータが記憶されている。ストロボ撮影時のホワイトバランス制御のために、これらの情報が読出され、ＣＰＵ１２に供給される。
【００２１】
エンコーダ／デコーダ１５は、例えば、ＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group) に基づいて画像データを圧縮（エンコード）または伸張（デコード）する。なお、この処理は、ＣＰＵ１２のソフトウェア処理によってエンコード／デコード処理を行うようにしても良い。
【００２２】
インターフェース部１０は、外部記憶媒体１１とＣＰＵ１２との間のインターフェースである。外部記憶媒体としては、フロッピーディスク等のディスク状記録媒体、メモリカード等を使用できる。さらに、ＣＰＵ１２には、操作入力部１３からの操作信号が供給される。操作入力部１３は、シャッターボタンその他の撮影者が操作する各種のスイッチを含む。操作入力部１３は、ボタン、スイッチ等の操作を検出し、検出した信号を操作信号としてＣＰＵ１２に送出する。
【００２３】
また、図１において２１で示されるのがストロボ装置である。ストロボ装置２１は、ストロボおよびストロボ放電回路および発光量制御回路等からなり、ＣＰＵ１２からの制御情報に応じてシャッターボタンを押すのと同期して発光するように構成されている。操作入力部１３には、ストロボ使用時の撮影モードを設定するスイッチが設けられている。すなわち、ストロボ装置２１に関連して自動発光、強制発光および発光禁止の３つのモードが設定可能とされている。強制発光モードは、被写体の明るさと無関係にストロボを発光させるモードである。自動発光モードは、カメラ信号処理部４からの信号レベル情報等の上述した明るさ情報に基づいて、被写体の明るさが不十分な場合に限ってストロボを発光させるモードである。発光禁止モードは、ストロボを発光させないモードである。
【００２４】
ＣＰＵ１２は、ホワイトバランス制御信号を生成し、ホワイトバランス回路４５に対して供給する。この発明は、公知の種々のホワイトバランス制御を使用することができる。ホワイトバランス制御の一例として、撮像信号の白の部分として検出されるＲＧＢ信号を積分し、Ｒ信号の積分値とＧ信号の積分値の比（Ｒ／Ｇ）と、Ｂ信号の積分値とＧ信号の積分値の比（Ｂ／Ｇ）とが図３に示す黒体放射曲線５１上およびその付近となることを考慮して、ホワイトバランス回路４５に設けたゲイン制御アンプによって、Ｒ信号のゲインおよびＢ信号のゲインを制御するものがある。
【００２５】
黒体放射曲線５１は、色温度の異なる光源の下で白い被写体を撮影し、そのときのＲＧＢ信号の各色信号の積分値を形成し、上述した積分値の比（Ｒ／Ｇ）および（Ｂ／Ｇ）の対応関係を求めることによって描かれる。黒体放射曲線５１により示されるように、色温度が高い場合には、黒体放射曲線５１において、Ｂ／ＧがＲ／Ｇより大きくなり、一方、色温度が低い場合には、黒体放射曲線５１において、Ｂ／ＧがＲ／Ｇより小さくなる。
【００２６】
ストロボの光は、青みがかった光で、その色温度は、図３において、５２で示すように、非常に高く、また、黒体放射曲線５１からややずれた点にある。従って、ストロボ発光時には、Ｂ信号のゲインを下げ、Ｒ信号のゲインを高くするようにホワイトバランス制御がなされる。また、ビデオライトは、図３において５３で示すように、色温度がやや低く、３２００Ｋ°（ケルビン温度）である。従って、ビデオライトの使用時には、Ｇ信号のゲインを高くし、Ｒ信号のゲインを下げるように、ホワイトバランス制御がなされる。ＣＰＵ１２は、光源の色温度と対応してＢ信号およびＲ信号のゲインを制御するホワイトバランス制御信号を生成し、ホワイトバランス回路４５の端子４７に供給する。
【００２７】
上述のこの発明の一実施形態におけるストロボ使用時のホワイトバランス制御動作について、図４を参照して説明する。図４の縦軸は、色温度を示し、横軸が明るさ情報を示す。上述したように、ＣＰＵ１２では、色温度と対応して、ホワイトバランス回路４５に対するホワイトバランス制御信号が形成される。
【００２８】
明るさ情報に関連する、第１、第２および第３のパラメータＡ、ＢおよびＣ（Ａ＜Ｂ＜Ｃ）によって、４個の範囲Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４が設定される。明るさ情報が第１のパラメータＡより小の場合、すなわち、入射光が少ない範囲Ｘ１では、Ｔｓで示すストロボ装置２１の色温度に対応してホワイトバランス制御信号が生成される。実際には、ストロボ装置２１は、色温度にバラツキがあるので、組み立て時に、色温度を測定し、測定結果を不揮発性メモリ２２に記憶しておく。パラメータＡ、ＢおよびＣは、予め設定されており、不揮発性メモリ２２に格納されている。パラメータＡより小の範囲Ｘ１は、ストロボ光が支配的であり、外光の影響を無視できるので、ストロボ光のみの色温度Ｔｓに対応してホワイトバランスを制御する。
【００２９】
明るさがパラメータＡ以上明るく、パラメータＢより小の範囲Ｘ２では、ストロボ装置の色温度Ｔｓから外光の色温度Ｔｙまで変化する色温度変化特性Ｔｘに沿ってホワイトバランスを制御する。すなわち、明るさ情報から色温度変化特性Ｔｘ上の色温度を決定する。また、明るさがパラメータＢ以上明るく、パラメータＣより小の範囲Ｘ３でも、同様に、ストロボ装置の色温度Ｔｓから外光の色温度Ｔｙまで変化する色温度変化特性Ｔｘに沿ってホワイトバランスを制御する。さらに、明るさがパラメータＣ以上明るい範囲Ｘ４では、外光の色温度Ｔｙに対応してホワイトバランスを制御する。すなわち、範囲Ｘ４では、ストロボを使用しない撮影時と同様のオートホワイトバランス制御がなされる。
【００３０】
色温度の変化特性Ｔｘは、外光の色温度Ｔｙがストロボの色温度Ｔｓより低い場合のものである。若し、逆に外光の色温度Ｔｙ’がストロボの色温度Ｔｓより高い関係にあれば、図４において、Ｔｘ’で示すように、色温度の変化特性が得られる。
【００３１】
ストロボ装置２１の動作が強制発光モードとされている時には、明るさ情報がパラメータＢ以上明るい時では、色温度の変化特性が破線で示すように、ストロボの色温度Ｔｓと外光の色温度Ｔｙとの間の所定の色温度Ｔｚに対応してホワイトバランスが制御される。ストロボ装置２１の動作が自動発光モードとされている時に、実線で示す色温度変化特性Ｔｘに沿ってホワイトバランスが制御される。
【００３２】
パラメータＢを設定するのは、強制発光モードでは、ストロボ光が照射される範囲に撮影したい被写体が存在するはずであるから、ストロボ光の色温度に近い色温度に対応してホワイトバランスを制御するためである。パラメータＣを設定するのは、自動発光モードで、明るい場合には、たとえストロボが発光しても、外光が支配的であるので、パラメータＣより明るい場合には、外光の色温度に対応してホワイトバランスを制御するためである。
【００３３】
上述した色温度変化特性Ｔｘ、Ｔｘ’は、ストロボ装置２１の色温度Ｔｓを予め測定して求めておいても、外光の色温度Ｔｙ、Ｔｙ’によって異なったものとなる。撮影時の外光の色温度Ｔｙ、Ｔｙ’は、ホワイトバランス制御によって求められ、パラメータＡ、Ｂ、Ｃの値は、予め設定した値であるので、ＴｓとＴｙまたはＴｙ’とを結ぶ色温度特性ＴｘまたはＴｘ’は、直線近似によって求めることができる。
【００３４】
例えばパラメータＡおよびＣで規定される範囲Ｘ２およびＸ３を等間隔にＮステップに分割し、ＴｓとＴｙとの差をＮで割ることによって、１ステップ当たりの色温度の変化が求まる。そして、撮影時の明るさ情報とパラメータＡとの差（ステップ数）を求め、そのステップ数と１ステップ当たりの色温度の変化を乗算し、乗算結果をＴｓから引くことによって、撮影時の明るさ情報に対応する色温度が求まる。パラメータＢに対応する色温度Ｔｚも同様に計算される。この場合、撮影時の明るさ情報とパラメータＣとの差（ステップ数）を求め、そのステップ数と１ステップ当たりの色温度の変化を乗算し、乗算結果をＴｙに加算しても良い。
【００３５】
図４に示すように、ストロボ使用時の色温度を外光の影響を加味して決定し、決定された色温度に対応してホワイトバランスを制御するので、ストロボ使用時に、常に色温度をＴｓに固定するホワイトバランス制御と比較して、実際に近い色温度に対応してホワイトバランスを制御することができる。従って、撮影画像のホワイトバランスを良好とできる。また、ストロボ装置２１の動作モード（強制発光モード／自動発光モード）に応じてホワイトバランスを制御できるので、より良好なホワイトバランス制御をなしうる。
【００３６】
上述したホワイトバランス制御を行う場合のＣＰＵ１２の処理手順を図５に示す。先ず、ステップＳ１において、ストロボ装置２１の動作モードが発光禁止モードかどうかが決定される。若し、発光禁止モードならば、ステップＳ６に移行し、現在のホワイトバランス制御信号のまま処理がなされて終了する。ステップＳ１において、発光禁止モードでないと決定されると、ステップＳ２において、明るさ情報がパラメータＡより明るいかどうか、すなわち、図４中の範囲Ｘ１かどうかが決定される。
【００３７】
明るさ情報がパラメータＡより小（範囲Ｘ１）と決定されると、不揮発性メモリ２２に格納されたストロボ光の色温度Ｔｓ情報を読み出し、色温度Ｔｓに合わせたホワイトバランス制御信号が出力される。若し、明るさ情報がパラメータＡ以上明るいと決定されると、ストロボ装置２１の動作モードが自動発光モードに設定されているかどうか決定される（ステップＳ３）。
【００３８】
ステップＳ３において、自動発光モードに設定されていると決定されると、ステップＳ４において、明るさ情報がパラメータＣ以上かどうか、すなわち、図４の範囲Ｘ４かどうかが決定される。明るさ情報がパラメータＣ以上（範囲Ｘ４）と決定されると、ステップＳ７において、現在のホワイトバランス制御信号が出力され、処理が終了する。若し、ステップＳ４において、明るさ情報がパラメータＣ以上でない（範囲Ｘ２またはＸ３）と決定されると、ステップＳ１０において、色温度変化特性ＴｘまたはＴｘ’に沿った色温度が上述した直線近似によって計算され、その色温度に対応するホワイトバランス制御信号が出力される。
【００３９】
一方、ステップＳ３において、強制発光モードに設定されていると決定されると、ステップＳ５において、明るさ情報がパラメータＢ以上（範囲Ｘ３）かどうかが決定される。若しそうであれば、ステップＳ８において、明るさ情報がパラメータＢに固定される。そして、ステップＳ１０において、上述した直線近似によって色温度Ｔｚが計算され、色温度Ｔｚに対応するホワイトバランス制御信号が計算され、出力される。
【００４０】
なお、ディジタルカメラにこの発明を適用した一実施形態について説明したが、この発明は、他の撮像装置例えばカメラ一体型ＶＴＲであって静止画撮影動作が可能な撮像装置にも適用することができる。さらに、この発明は、固体撮像素子としてＣＣＤ以外のもの例えばＭＯＳセンサを使用した撮像装置に対しても適用することができる。
【００４１】
【発明の効果】
この発明に依れば、ストロボ使用時のホワイトバランス制御を外光の影響を加味した色温度に対応して行うことできるので、実際の撮影条件に適応してホワイトバランスを制御することができる。また、この発明に依れば、ストロボ装置の動作モード（強制発光モード／自動発光モード）に応じて、ホワイトバランスの制御の仕方を切り換えるので、より一層良好なホワイトバランス制御をなしうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明をディジタルカメラに適用した一実施形態の全体構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の一実施形態におけるカメラ信号処理部の部分的構成を示すブロック図である。
【図３】ホワイトバランス制御の一例を説明するための略線図である。
【図４】この発明の一実施形態におけるストロボ使用時のホワイトバランス制御を説明するための略線図である。
【図５】この発明の一実施形態におけるストロボ使用時のホワイトバランス制御の説明に用いるフローチャートである。
【符号の説明】
２・・・ＣＣＤ、３・・・サンプルホールド、ＡＧＣおよびＡ／Ｄ変換部、４・・・カメラ信号処理部、９・・・ＤＲＡＭ、１１・・・外部記憶媒体、１２・・・ＣＰＵ、１３・・・操作入力部、２１・・・ストロボ装置、２２・・・不揮発性メモリ、４５・・・ホワイトバランス回路
【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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