JP2009055077A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水中にて撮影者のイメージ通りの撮影を行うために、水深に応じたオートホワイトバランス補正を行うことができる撮像装置を提供すること。
【解決手段】撮影時における水深情報を水圧センサ１０６によって取得し、この水深情報に基づいて色温度推定制限範囲の上限修正量Ｍを算出する。ＷＢ補正係数算出部１６１は、Ｆｌａｓｈメモリ１１６に予め記憶された色温度推定制限範囲を修正する。撮像素子１０２を介して得られた画像データに基づいて推定した光源の色温度が、修正した色温度推定制限範囲内であればその色温度を用いてＷＢ補正係数を算出する。一方、推定した光源の色温度が色温度推定制限範囲外であれば推定した色温度を色温度推定制限範囲内に制限してＷＢ補正係数を算出する。ＷＢ補正処理部１６２は、ＷＢ補正係数算出部１６１において算出されたＷＢ補正係数を用いてＷＢ補正を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像素子を備えた撮像装置に関し、特に水中撮影が可能な撮像装置に関する。

近年、水中で撮影可能な防水機能を有する撮像装置が開発されている。また、防水機能を有していない撮像装置による水中撮影を可能とするための、水中ハウジング等も開発されている。

ところで、撮像装置の多くは、撮影した画像から自動的にホワイトバランス補正係数を算出してホワイトバランス補正を行うオートホワイトバランス補正機能を有している。この他に、ホワイトバランス補正機能として、光源の種類に応じた適正なホワイトバランス補正を行うためのプリセットホワイトバランス補正機能を有しているものもある。このプリセットホワイトバランス補正機能により、異なる光源下であっても、撮影者が適切なプリセットホワイトバランス設定を行うことで、光源毎に撮影者が所望するホワイトバランス補正を行うことができる。従来の水中撮影におけるホワイトバランス補正には、プリセットホワイトバランス補正機能が用いられていた。しかしながら、プリセットホワイトバランス補正機能は、陸上で撮影する場合を想定して設定されているため、水中のように複雑な色温度環境下では十分なホワイトバランス補正を行うことができなかった。

一方、オートホワイトバランス補正機能については、特許文献１に示すように、曇天や太陽光等の高色温度側及び白熱電球等の低色温度側におけるホワイトバランス補正範囲に制限を設けて、被写体の明るさが暗くなるに従ってホワイトバランス補正される色温度の範囲を広げるように変化させる撮像装置が開示されている。

特許文献１におけるホワイトバランス補正範囲は、陸上での一般的な光源下で人間の色順応可能な範囲に基づいて設定されている。例えば、電球光源等の照明光は低色温度に該当し、曇天や晴天時の木陰等の自然光は高色温度に該当する。このような制限を設けることで、青や赤色の物体が大きく写っており高色温度や低色温度と推定されるようなシーンで、物体色がグレイになるホワイトバランス補正が行われることを防いでいる。

図１１は、従来のオートホワイトバランス補正におけるホワイトバランス補正係数算出処理の例について示すフローチャートである。まず、撮影画像データが読み出され（ステップＳ６０１）、読み出された撮影画像データから被写体を照明している光源の色温度が推定される（ステップＳ６０２）。次に、メモリに記憶された色温度制限範囲が読み出され（ステップＳ６０３）、ステップＳ６０２において推定された色温度が色温度制限範囲内であるかどうかがチェックされる（ステップＳ６０４）。推定された色温度が色温度制限範囲内である場合には、その色温度に基づいてホワイトバランス補正係数が算出される（ステップＳ６０５）。一方、推定された色温度制限範囲外である場合には、色温度が色温度制限範囲内の値（境界値）に修正され（ステップＳ６０６）、この修正された光源の色温度に基づいてホワイトバランス補正係数が算出される（ステップＳ６０７）。
特開平７−２３４００号公報

ここで、水中においては、太陽光等の水上からの自然光の赤色成分が減衰し、非常に高い色温度環境下になる。このため、陸上を前提としたオートホワイトバランス補正機能では、設定されている制限を越えるホワイトバランス補正が必要となり、十分なホワイトバランス補正を実現できない。即ち、従来からのオートホワイトバランス補正機能では、青色物体が大きく写るようなシーンや赤色物体が大きく写るようなシーンにおいて物体色がグレイになるような補正を防ぐ目的や人間の色順応範囲を考慮し、ホワイトバランス補正量に制限を設け、陸上では十分なホワイトバランス補正機能を実現しているが、水中においてはこの制限を越えた補正を行う必要があるため、十分なホワイトバランス補正を行えない。

本発明は、こうした背景をふまえ、水中にて撮影者のイメージ通りの撮影を行うために、水深に応じたオートホワイトバランス補正を行うことができる撮像装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様の撮像装置は、被写体を撮影して画像データを得る撮像手段と、前記撮影時における水深情報を取得する水深情報取得手段と、予め設定された、光源の色温度を推定するための色温度推定制限範囲内において、前記撮像手段によって得られる画像データに基づいて前記光源の色温度を推定し、該推定された光源の色温度からホワイトバランス補正係数を算出し、該算出されたホワイトバランス補正係数を用いて前記画像データに対してホワイトバランス補正を行うホワイトバランス補正手段と、前記水深情報に基づいて前記色温度推定制限範囲を変更するように制御する制御手段とを具備することを特徴とする。

また、上記の目的を達成するために、本発明の第２の態様の撮像装置は、被写体を撮影して画像データを得る撮像手段と、前記撮影時における水深情報を取得する水深情報取得手段と、前記水深情報取得手段により得られた水深情報に基づいて前記撮影時の水深における自然光の色温度変化量を推定する色温度変化量推定手段と、予め設定された、光源の色温度を推定するための色温度推定制限範囲内において、前記撮像手段によって得られる画像データに基づいて前記光源の色温度を推定し、該推定された光源の色温度からホワイトバランス補正係数を算出し、該算出されたホワイトバランス補正係数を用いて前記画像データに対してホワイトバランス補正を行うホワイトバランス補正手段と、前記推定された色温度変化量に基づいて前記色温度推定制限範囲を変更するように制御する制御手段とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、水中にて撮影者のイメージ通りの撮影を行うために、水深に応じたオートホワイトバランス補正を行うことができる撮像装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、以下に説明する実施形態に記載されている構成要素、種類、組み合わせ、形状、相対配置等は、本発明の範囲をそれのみに限定するものではない。

［第１の実施形態］
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の一例としてのデジタルスチルカメラのブロック図である。図１に示すデジタルスチルカメラは、レンズ１０１と、撮像素子１０２と、アナログ処理部１０３と、Ａ／Ｄ変換部１０４と、バス１０５と、水圧センサ１０６と、画像処理部１０７と、ＪＰＥＧ処理部１０８と、マイクロコンピュータ１０９と、ＳＤＲＡＭ１１０と、メモリＩ／Ｆ１１１と、ＬＣＤドライバ１１２と、フラッシュ制御部１１３と、フラッシュ１１４と、操作部１１５と、Ｆｌａｓｈメモリ１１６と、記録媒体１１７と、ＬＣＤ１１８と、ＡＥ処理部１１９と、ＡＦ処理部１２０とを有して構成されている。

レンズ１０１は、絞り機構とレンズ駆動機構を有し、被写体の光学像を撮像素子１０２に集光させる。絞り機構とレンズ駆動機構はマイクロコンピュータ１０９からの指示に応じて駆動される。撮像素子１０２は、ベイヤー配列のカラーフィルタがフォトダイオードの前面に配置されて構成されている。ベイヤー配列は、水平方向にＲ画素とＧ（Ｇｒ）画素が交互に配置されたラインと、Ｇ（Ｇｂ）画素とＢ画素が交互に配置されたラインとがあり、さらにその２つのラインを垂直方向にも交互に配置することで構成されている。このような撮像素子１０２は、レンズ１０１により集光された光を各画素におけるフォトダイオードで受光し光電変換を行うことで、光の量を電気信号（アナログ画像信号）に変換してアナログ処理部１０３へ出力する。なお、撮像素子１０２はＣＭＯＳ方式でもＣＣＤ方式でも良い。

アナログ処理部１０３は、撮像素子１０２から読み出されたアナログ画像信号に対し、リセットノイズ等を低減した上で波形整形を行い、さらに画像の明るさが目的の明るさとなるようゲインアップを行う。Ａ／Ｄ変換部１０４は、アナログ処理部１０３で処理されたアナログ画像信号をデジタル画像信号（以降、画像データという）に変換する。

バス１０５は、カメラ内部で発生した各種データをカメラ内の各部に転送するための転送路であり、Ａ／Ｄ変換部１０４と、画像処理部１０７と，ＪＰＥＧ処理部１０８と、マイクロコンピュータ１０９と、ＳＤＲＡＭ１１０と、メモリＩ／Ｆ１１１と、ＬＣＤドライバ１１２と、ＡＥ処理部１１９と、ＡＦ処理部１２０に接続されている。Ａ／Ｄ変換部１０４で得られた画像データは、バス１０５を介して一旦ＳＤＲＡＭ１１０に記憶される。ＳＤＲＡＭ１１０は、Ａ／Ｄ変換部１０４において得られた画像データや、画像処理部１０７、ＪＰＥＧ処理部１０８において処理された画像データ等の各種データが一時的に記憶される記憶部である。

水圧センサ１０６は水圧及び気圧に応じたデジタル信号を出力し、マイクロコンピュータ１０９に入力する。ここで、水圧センサ１０６の出力は、水深の変化による出力の変化の他に、気圧の変化による出力の変化も生じるが、水中においては気圧より水圧のほうが大きいため、水深に応じた変化のほうが大きい。そのため、マイクロコンピュータ１０９にて、撮影時の水圧センサ１０６の出力値から、予めＦｌａｓｈメモリ１１６に記録させておいた陸上での水圧センサ１０６の出力値を減算することで、撮影時の水深に応じた出力値を得ることができ、撮影時の水圧センサ１０６の出力から撮影時の水深を推定することができる。

画像処理部１０７は、画像データのホワイトバランス（以後、ＷＢという）補正処理を行うための、ＷＢ補正係数算出部１６１と、ＷＢ補正処理部１６２とを少なくとも有し、この他に、図示しない色変換処理部やノイズ低減処理部を含み、各種の画像処理を行う。ここで、ＷＢ補正係数算出部１６１は、オートホワイトバランス（以後、ＡＷＢという）補正機能を使用してＷＢ補正を行う場合にのみ使用され、ＳＤＲＡＭ１１０から読み出した画像データからＷＢ補正係数を算出する。ＷＢ補正処理部１６２は、ＡＷＢ補正機能を利用したＷＢ補正を行う場合にはホワイトＷＢ補正係数算出部１６１にて算出されたＷＢ補正係数を用いて画像データのＷＢ補正を行い、撮影者による操作部１１５の操作によってＡＷＢではなくプリセットＷＢが選択された場合には予めＦｌａｓｈメモリ１１６に記録されているプリセットＷＢに対応した光源毎のＷＢ補正係数を用いて画像データのＷＢ補正を行う。また、色変換処理部は、撮像素子１０２の特性に依存した画像データから撮影者のイメージに近い画像の色へ変換する処理を行う。ノイズ低減処理部は、ローパスフィルタ処理を行うことでノイズを低減する。なお、ＷＢ補正処理後の画像データは、ベイヤー配列による画像データから、１画素あたりＲＧＢの情報から成る画像データヘ同時化される。その後に上述の色変換処理、ノイズ低減処理等が行われ、処理後の画像データがＳＤＲＡＭ１１０に記憶される。

ＡＥ処理部１１９は、画像データを用いて被写体輝度を算出する。被写体輝度を算出するためのデータは、専用の測光センサの出力であってもよい。ＡＦ処理部１２０は、画像データから高周波成分の信号を取り出し、この取り出した高周波成分の信号を積算してＡＦ用の合焦評価値を取得する。

ＪＰＥＧ処理部１０８は、ＳＤＲＡＭ１１０からＲＧＢ画像データを読み出し、ＪＰＥＧ圧縮方式等に従って圧縮を行う。圧縮された画像データはＳＤＲＡＭ１１０に一旦記憶された後、メモリＩ／Ｆ１１１を介して記録媒体１１７に記録される。ここで、記録媒体１１７は、例えばカメラ本体に着脱可能なメモリカードからなる記録媒体であるが、特に限定されるものではない。

ＬＣＤドライバ１１２は、ＬＣＤ１１８への画像の表示を行う。なお、記録媒体１１７に記録されたＪＰＥＧ圧縮画像データを再生する場合には、記録媒体１１７に記録されているＪＰＥＧ圧縮画像データを読み出し、ＪＰＥＧ処理部１０８において伸張処理を施した上で、伸張した画像データを一旦ＳＤＲＡＭ１１０に記憶させる。ＬＣＤドライバ１１２は、その画像データをＳＤＲＡＭ１１０から読み出し、映像信号へ変換した後、ＬＣＤ１１８へ出力し、画像の表示を行う。

マイクロコンピュータ１０９は、カメラ本体の各種シーケンスを統括的に制御する。マイクロコンピュータ１０９には、フラッシュ制御部１１３、操作部１１５、Ｆｌａｓｈメモリ１１６、水圧センサ１０６が接続されている。操作部１１５は、電源ボタン、レリーズボタン、各種キー入力等の操作部材である。ユーザにより操作部１１５が操作されることにより、マイクロコンピュータ１０９は、ユーザの操作に応じた各種シーケンスを実行する。Ｆｌａｓｈメモリ１１６は、プリセットＷＢ補正用のホワイトバランス補正値、ローパスフィルタ係数等の各種パラメータ及びマイクロコンピュータ１０９にて実行する各種プログラムを記憶している。マイクロコンピュータ１０９は、Ｆｌａｓｈメモリ１１６に記憶されているプログラムに従って各種シーケンスを制御し、またＦｌａｓｈメモリ１１６から各種シーケンスに必要なパラメータを読み込み、図１の各ブロックに対して指示を出す。

フラッシュ制御部１１３は、フラッシュ１１４の発光動作を制御する。このフラッシュ制御部１１３は、マイクロコンピュータ１０９からの指示を受け、フラッシュ１１４の発光のために、フラッシュ１１４内の図示しないメインコンデンサを充電させ、充電完了後にその旨をマイクロコンピュータ１０９へ通知する。マイクロコンピュータ１０９が、フラッシュ制御部１１３に発光指示を出すと、フラッシュ制御部１１３は、フラッシュ１１４のメインコンデンサに充電されている電荷を使用してフラッシュ１１４を発光させる。

図２は、本発明の第１の実施形態に係る撮影時の処理を示すフローチャートである。図２において、まず、マイクロコンピュータ１０９は、ユーザの操作部１１５の操作によってレリーズボタンが半押しされたかを判定している（ステップＳ２０１）。ステップＳ２０１の判定において、ユーザによってレリーズボタンが半押しされると（ステップＳ２０１でＹ）、マイクロコンピュータ１０９はＡＦ処理を実行する（ステップＳ２０２）。即ち、マイクロコンピュータ１０９の指示を受けてＡＦ処理部１２０は撮像素子１０２を介して取り込まれＳＤＲＡＭ１１０に記憶された画像データを読み出し、この読み出した画像データに基づいてＡＦ評価値を演算する。そして、マイクロコンピュータ１０９は、ＡＦ処理部１２０によって演算されたＡＦ評価値を評価しながらレンズ１０１を駆動してレンズ１０１を合焦させる。ＡＦ処理の後、マイクロコンピュータ１０９はＡＥ処理を実行する（ステップＳ２０３）。即ち、マイクロコンピュータ１０９の指示を受けてＡＥ処理部１１９はＳＤＲＡＭ１１０に記憶された画像データを読み出し、この読み出した画像データに基づいて被写体輝度を演算する。被写体輝度の算出後、マイクロコンピュータ１０９は、ＡＥ処理部１１９によって算出された被写体輝度と、予めＦｌａｓｈメモリ１１６に記憶された絞り値とシャッター速決定テーブルとに基づき、撮影時の絞り値とシャッター速とを算出する（ステップＳ２０４）。

次に、マイクロコンピュータ１０９は、ステップＳ２０３で算出した被写体輝度に基づいて、撮影時にフラッシュ１１４を発光させる必要があるかどうかを判定する（ステップＳ２０５）。ステップＳ２０５の判定において、撮影時にフラッシュ１１４を発光させる必要があると判定した場合には、ＡＥ処理部１１９において算出された被写体輝度に基づきフラッシュ発光量を算出する（ステップＳ２０６）。一方、ステップＳ２０５の判定において、撮影時にフラッシュ１１４を発光させる必要がないと判定した場合には、ステップＳ２０６の処理をスキップする。

次に、マイクロコンピュータ１０９は、ユーザの操作部１１５の操作によってレリーズボタンが全押しされたかどうかを判定する（ステップＳ２０７）。ステップＳ２０７の判定において、ユーザによってレリーズボタンが全押しされたと判定した場合（ステップＳ２０７でＹ）、マイクロコンピュータ１０９は、フラッシュ１１４を発光させるかどうかを判定する（ステップＳ２０８）。ステップＳ２０８の判定において、フラッシュ１１４を発光させないと判定した場合（ステップＳ２０８でＮ）にはフラッシュ１１４を発光させない通常の撮影を行う（ステップＳ２０９）。即ち、算出した絞り値とシャッター速に従って図示しない絞り機構とシャッター機構を駆動させて撮像素子１０２の露出を制御しつつ撮影を行う。一方、ステップＳ２０８の判定において、フラッシュ１１４を発光させると判定した場合（ステップＳ２０８でＹ）、マイクロコンピュータ１０９は、算出した絞り値とシャッター速に従って図示しない絞り機構とシャッター機構を制御して撮像素子１０２の露出を制御しつつ、フラッシュ１１４を発光させる撮影を行う（ステップＳ２１０）。

次に、マイクロコンピュータ１０９は、画像処理部１０７により、撮影により得られた画像データに対して、ＷＢ補正処理、色変換処理等の各種の画像処理を施す（ステップ２１１）。そして、画像処理済みの画像データをＪＰＥＧ処理部１０８によってＪＰＥＧ圧縮をする（ステップＳ２１２）。最後に、マイクロコンピュータ１０９は、ＪＰＥＧ圧縮され、ＳＤＲＡＭ１１０に記憶された画像データを記録媒体１１７に記録する（ステップＳ２１３）。

上述の説明のように、図２の処理は、操作部１１５のレリーズボタンをユーザが押すことで実行される。レリーズボタンは、半押し状態（ファーストレリーズ状態）と、全押し状態（セカンドレリーズ状態）の２状態の押下状態を取る。図２では、ファーストレリーズ状態で露出条件の算出やフラッシュ発光量の制御などの撮影に必要な条件の算出が実行され、セカンドレリーズ状態で実際に撮影がなされる。

図３は、図２のステップＳ２１１の画像処理において、ＷＢ補正係数算出部１６１にて行われる、ＷＢ補正の際のＷＢ補正係数算出処理を示すフローチャートである。なお、この図３の処理は、オートホワイトバランス（ＡＷＢ）補正機能によるＷＢ補正の場合に行われる処理である。プリセットＷＢ補正機能の場合には、光源に対応したＷＢ補正係数をＦｌａｓｈメモリ１１６から読み出すだけで良いので、ここでは説明を省略する。

図３において、まず、ＷＢ補正係数算出部１６１は、ＳＤＲＡＭ１１０に記憶されている画像データを読み出す（ステップＳ３０１）。そして、ＷＢ補正係数算出部１６１は、読み出した画像データの色分布を用いて被写体を照明している光源の色温度を推定する（ステップＳ３０２）。次に、ＷＢ補正係数算出部１６１は、マイクロコンピュータ１０９から入力される水圧センサ１０６の出力から撮影時の水深Ｈを推定し、この水深Ｈと、予めＦｌａｓｈメモリ１１６に記憶させておいた色温度制限範囲の上限修正量テーブルとを用いて、色温度制限範囲の上限を修正するためのデータである上限修正量Ｍを取得する（ステップ３０３）。図４は、色温度制限範囲の上限修正量テーブルの一例を示す。色温度制限範囲の上限修正量Ｍは、水深Ｈが図４に示す水深と一致する場合にはその水深に対応するその値を用いる。一方、水深Ｈが図４に示す水深と一致しない場合には、図４に示す水深のうち水深Ｈを超えない最大の水深Ｈ１に対応する色温度制限範囲の上限修正量Ｍ１と図４に示す水深のうち水深Ｈより大きい最小の水深Ｈ２に対応する色温度制限範囲の上限修正量Ｍ２とを用いて、以下に示す関係、
Ｍ＝{(Ｈ２−Ｈ)×Ｍ１＋(Ｈ−Ｈ１)×Ｍ２}/{(Ｈ−Ｈ１)＋(Ｈ２−Ｈ)｝
により上限修正量Ｍを求める。なお、上限修正量Ｍは、通常は、水深が深くなるほど大きくする。ただし、図４の例では、水深３０ｍ以下においてはフラッシュ１１４を用いた撮影を行うものとし、フラッシュ１１４の影響を考慮して上限修正量Ｍを決定している。

次に、ＷＢ補正係数算出部１６１は、予めＦｌａｓｈメモリ１１６に記憶されている色温度制限範囲を、マイクロコンピュータ１０９を介して取得する（ステップ３０４）。図５は、色温度制限範囲の一例を示す図である。図５に示す色温度制限範囲は、陸上で最適なＷＢ補正がなされるように境界値が設定されているものである。陸上でのＡＷＢ補正においては、撮影時の光源の色温度が色温度制限範囲外であった場合、色温度制限範囲の境界値の色温度に基づいてＷＢ補正係数が算出される。これに対し、水中でのＡＷＢ補正では、以下のようにして色温度制限範囲の変更を行う。

即ち、ＷＢ補正係数算出部１６１は、色温度制限範囲を取得した後、色温度制限範囲の上限修正量Ｍを用いてこの色温度制限範囲の上限（高色温度側）を変更する（ステップＳ３０５）。この変更は色温度制限範囲の上限に上限修正量Ｍを加算することで行う。次に、ＷＢ補正係数算出部１６１は、ステップＳ３０２で推定した光源の色温度が、変更した色温度制限範囲内にあるかどうかを判定する（ステップＳ３０６）。ステップＳ３０６の判定において、推定した光源の色温度が色温度制限範囲に入っていない場合には、ＷＢ補正係数算出部１６１は、色温度を、色温度制限範囲内の値（変更後の境界値）に修正し（ステップＳ３０７）、修正した光源の色温度に基づいてＷＢ補正係数を算出する（ステップＳ３０８）。一方、ステップＳ３０６の判定において、推定した光源の色温度が色温度制限範囲に入っている場合には、推定した光源の色温度に基づいてホワイトバランス補正係数を算出する（ステップＳ３０９）。

図３に示した一連の処理により、水中撮影においても水深情報に従って色温度制限範囲の変更を行うことで適切な色温度制限範囲を得ることが可能になる。これにより、ＡＷＢ補正機能を用いて撮影画像から適切なＷＢ補正を行うために必要なＷＢ補正係数を算出することができる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態においては水深情報のみに従って色温度制限範囲の上限修正量Ｍを算出していたが、第２の実施形態では水深情報以外の情報も考慮してより正確な上限修正量Ｍを求めるものである。

図６は、第２の実施形態におけるホワイトバランス補正係数算出処理について示すフローチャートである。この処理は、図２におけるステップＳ２１１の画像処理内で実行される処理の一部である。図６において、まず、ＷＢ補正係数算出部１６１は、ＳＤＲＡＭ１１０に記憶されている画像データを読み出す（ステップＳ５０１）。そして、ＷＢ補正係数算出部１６１は、読み出した画像データの色分布を用いて被写体を照明している光源の色温度を推定する（ステップＳ５０２）。次に、ＷＢ補正係数算出部１６１は、画像データの色温度を推定した後、フラッシュ１１４の非発光時（自然光）の被写体輝度Ｂｖを取得する（ステップＳ５０３）。この被写体輝度は、図２のステップＳ２０３で算出された撮影前に得られる画像データに基づく被写体輝度に等しい。被写体輝度の取得後、ＷＢ補正係数算出部１６１は、被写体輝度より、色温度補正割合Ｒを算出する（ステップＳ５０４）。図７は、色温度補正割合Ｒと被写体輝度との関係を示した図である。一般に、被写体輝度が小さいときには光源の照度が低く光源による色温度変化量が小さいと考えられる。逆に、被写体輝度が大きいときには光源の照度が高く光源による色温度変化量が大きいと考えられる。そこで、色温度補正割合Ｒは、被写体輝度が所定輝度より小さいときに０とし、被写体輝度が所定輝度より大きく十分に光源が明るいときには１とする。そして、その間を滑らかに補間する。即ち、被写体輝度が中間的な場合、色温度補正割合Ｒは０と１の間の値とし、被写体輝度が高くなるに従い、徐々に色温度補正割合Ｒを１に近づけるようにする。

次に、ＷＢ補正係数算出部１６１は、撮影後に得られた画像データより撮影時被写体輝度Ｂｓを算出する（ステップＳ５０５）。なお、この撮影時被写体輝度Ｂｓは、フラッシュ１１４を発光させない撮影においては、ステップＳ５０３で算出されたフラッシュ非発光時の被写体輝度とほぼ等しくなる。撮影時被写体輝度Ｂｓの算出後、ＷＢ補正係数算出部１６１は、自然光の明るさ割合Ｂを算出する（ステップＳ５０６）。自然光の明るさ割合Ｂは、フラッシュ非発光時被写体輝度Ｂｖと撮影時被写体輝度Ｂｓを用いて、
Ｂ＝Ｂｖ／Ｂｓ
により算出される。

次に、マイクロコンピュータ１０９は、ＷＢ補正係数算出部１６１において推定された撮影時の水深Ｈと予めＦｌａｓｈメモリ１１６に記憶されている水深による色温度変化特性情報とを用いて、撮影時のその水深における色温度変化量Ｃを算出する（ステップＳ５０７）。

ここで、色温度変化量Ｃの算出手法について簡単に説明する。
λを波長としたとき、晴天時の太陽のような色温度５３００Ｋの光源の各波長における相対輝度α（λ）が図８に示すような特性であるとする。このとき、図９に示すような透過特性φ（λ）を示す水中では、Ｈ[ｍ]進んだ光の相対輝度は、
α（λ）×φ（λ）^Ｈ
となる。
この式により求まる各波長の相対輝度に対し、図１０に示すＣＩＥのＸＹＺ等色関数の各波長における相対感度を掛け合わせ、全波長にわたり積分することで相対的なＸＹＺ値を求めることができる。そして、
ｘ＝Ｘ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）
ｙ＝Ｙ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）
により、ｘｙを算出し、ＣＩＥの色度図上においてｘｙの点から色温度を算出することができる。
上記の計算を、水深Ｈが０ｍから２０ｍ程度まで１ｍごとに行い、算出される色温度とＨとの関係を自然対数の底ｅを用いて近似すると、
５３００ｅ^{０．１３H}［Ｋ］
となる。Ｈが０のとき、即ち水面での色温度を基準とした色温度変化量Ｃは、
Ｃ＝５３００ｅ^{０．１３H}−５３００［Ｋ］
となる。この近似式に基づいて水深に応じた色温度変化量Ｃを求めることができる。

上記の考え方により、色温度変化量Ｃが算出された後、ＷＢ補正係数算出部１６１は、色温度補正割合Ｒと、自然光の明るさ割合Ｂと、マイクロコンピュータ１０９から入力される色温度変化量Ｃとから色温度制限範囲の上限修正量Ｍを算出する（ステップＳ５０８）。この色温度制限範囲の上限修正量Ｍは、色温度補正割合Ｒと、自然光の明るさ割合Ｂと、色温度変化量Ｃを用いて、
Ｍ＝Ｒ×Ｂ×Ｃ
により算出される。

なお、本カメラに、被写体との距離を測定する測距手段（アクティブＡＦや位相差方式ＡＦのように被写体距離が得られるＡＦ方式）を用いた場合には、予めＦｌａｓｈメモリ１１６内に水中での距離による色温度変化特性を記憶しておき、測距手段により測定される被写体との距離Ｌとその距離Ｌに対応する色温度変化特性とにより、マイクロコンピュータ１０９にて被写体色温度変化量Ｃ’を以下の式に従って算出し、この被写体色温度変化量Ｃ’によって色温度変化量Ｃを補正することで、より正確な上限修正量Ｍを求めることもできる。
Ｃ’＝５３００ｅ^{０．１３L}−５３００［Ｋ］
この場合、上限修正量Ｍは、
Ｍ＝Ｒ×Ｂ×（Ｃ＋Ｃ’）
により算出される。

上限修正量算出以降のステップＳ５０９〜Ｓ５１４は、第１の実施形態の図３で示したフローチャートのステップＳ３０４〜Ｓ３０９と同様である。したがってこれ以降の処理については説明を省略する。

図６に示した一連の処理により、水中撮影においても水深及び被写体輝度に応じた適切な色温度制限範囲の変更が可能になるため、ＡＷＢ補正機能により適切なＷＢ補正を行うためのＷＢ補正係数を算出することができる。また、第２の実施形態では被写体輝度を用いているため、第１の実施形態に比べ、天候や時間帯に応じて異なる自然光の光量に応じた色温度制限範囲の変更が可能となる。さらに、第２の実施形態ではフラッシュ発光時の被写体輝度も用いているため、比較的自然光に近い特性であるフラッシュ光が自然光より明るい場合などにおいて、第１の実施形態に比べ必要以上の色温度制限範囲の拡張を防ぐことができる。

本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の一例としてのデジタルスチルカメラのブロック図である。 デジタルスチルカメラによる撮影時の処理について示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態におけるホワイトバランス補正係数算出処理について示すフローチャートである。 色温度制限範囲の上限修正量テーブルを示す図である。 色温度制限範囲を示す図である。 本発明の第２の実施形態におけるホワイトバランス補正係数算出処理について示すフローチャートである。 被写体輝度と色温度補正割合の関係を示す図である。 色温度５３００Ｋの光源の各波長における相対輝度α（λ）の分布を示す図である。 水中での透過特性φ（λ）を示す図である。 ＣＩＥ ＸＹＺ色空間における等色関数を示す図である。 従来のホワイトバランス補正係数算出処理について示すフローチャートである。

符号の説明

１０１…レンズ、１０２…撮像素子、１０３…アナログ処理部、１０４…Ａ／Ｄ変換部、１０５…バス、１０６…水圧センサ、１０７…画像処理部、１０８…ＪＰＥＧ処理部、１０９…マイクロコンピュータ、１１０…ＳＤＲＡＭ、１１１…メモリＩ／Ｆ、１１２…ＬＣＤドライバ、１１３…フラッシュ制御部、１１４…フラッシュ、１１５…操作部、１１６…Ｆｌａｓｈメモリ、１１７…記録媒体、１１８…ＬＣＤ、１１９…ＡＥ処理部、１２０…ＡＦ処理部、１６１…ＷＢ補正係数算出部、１６２…ＷＢ補正処理部

Claims (5)

1. 被写体を撮影して画像データを得る撮像手段と、
   前記撮影時における水深情報を取得する水深情報取得手段と、
   予め設定された、光源の色温度を推定するための色温度推定制限範囲内において、前記撮像手段によって得られる画像データに基づいて前記光源の色温度を推定し、該推定された光源の色温度からホワイトバランス補正係数を算出し、該算出されたホワイトバランス補正係数を用いて前記画像データに対してホワイトバランス補正を行うホワイトバランス補正手段と、
   前記水深情報に基づいて前記色温度推定制限範囲を変更するように制御する制御手段と、
   を具備することを特徴とする撮像装置。
2. 被写体を撮影して画像データを得る撮像手段と、
   前記撮影時における水深情報を取得する水深情報取得手段と、
   前記水深情報取得手段により得られた水深情報に基づいて前記撮影時の水深における自然光の色温度変化量を推定する色温度変化量推定手段と、
   予め設定された、光源の色温度を推定するための色温度推定制限範囲内において、前記撮像手段によって得られる画像データに基づいて前記光源の色温度を推定し、該推定された光源の色温度からホワイトバランス補正係数を算出し、該算出されたホワイトバランス補正係数を用いて前記画像データに対してホワイトバランス補正を行うホワイトバランス補正手段と、
   前記推定された色温度変化量に基づいて前記色温度推定制限範囲を変更するように制御する制御手段と、
   を具備することを特徴とする撮像装置。
3. 前記自然光下での被写体輝度を測定する第１の被写体輝度測定手段をさらに具備し、
   前記制御手段は、前記色温度推定制限範囲を、さらに前記第１の被写体輝度測定手段で測定された自然光下での被写体輝度を考慮して変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 被写体に対してフラッシュ発光を行う発光手段と、
   前記発光手段によるフラッシュ発光時の被写体輝度を測定する第２の被写体輝度測定手段と、
   をさらに具備し、
   前記制御手段は、前記色温度推定制限範囲を、さらに前記第２の被写体輝度測定手段で測定されたフラッシュ発光時の被写体輝度を考慮して変更することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 被写体との距離を測定する測距手段をさらに具備し、
   前記制御手段は、前記色温度推定制限範囲を、さらに前記測距手段で測定された被写体距離を考慮して変更することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の撮像装置。

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