JP3704909B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばカラービデオカメラ等、撮像素子を使用した撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラービデオカメラ等においては、色彩を正しく再現するために、ホワイトバランス調整を正しく行なう必要がある。このため、ホワイトバランス制御、すなわち撮像信号に基づいて生成される色信号から無彩色に近い被写体を抽出し、抽出した被写体の色に基づく計算処理によってホワイトバランス調整部内のアンプのゲインを光源色温度に適合させる制御が行なわれる。
【０００３】
ホワイトバランス制御に使用される、無彩色に近い被写体を抽出する検波回路としては、輝度別検波回路または無色彩検波回路が用いられる。この内、輝度別検波回路は、輝度が高い被写体が無彩色に近いことを利用して、所定値より高い輝度を示す被写体を抽出するものである。また、無色彩検波回路は、色信号の差または比を計算し、計算値に基づいて無彩色に近い（色の飽和度が充分に小さいと判断される）被写体を抽出するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
輝度別検波回路は、無彩色の被写体が無い場合や色の付いた発光体等、高輝度であっても彩度が高い被写体を抽出してしまうことがある。また、無色彩検波回路は、同じ被写体についても明るさによってその色の飽和度が変化するので、被写体の色の飽和度が高い場合にも、かかる被写体が比較的暗い部分にあると、無彩色に近いと判断して抽出してしまうことがある。
【０００５】
このように不適切な被写体が抽出され、そのような被写体に基づいてホワイトバランス制御が行なわれると、ホワイトバランス制御の精度が低下するおそれがある。ホワイトバランス制御の精度が低下すれば、色彩を正しく再現することが困難となる。
【０００６】
従って、この発明の目的は、ホワイトバランス制御を高精度で行なうことが可能な撮像装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、撮像素子と、
撮像素子が生成する撮像信号に基づく所定の処理によって得られる色信号にホワイトバランス調整を施すホワイトバランス調整手段と、
色信号並びに撮像素子が生成する撮像信号に基づく所定の処理によって得られる輝度信号から所定の条件を満たす信号を抽出する複数のデータ検波手段と、
複数のデータ検波手段による検波結果に基づいて、ホワイトバランス調整手段を制御するホワイトバランス制御手段と、
複数のデータ検波手段の前段に設けられた、色信号に対応するゲイン可変手段と、
を有する撮像装置であって、
ゲイン可変手段は仮の無彩色を定義するものであって、ゲイン可変手段のゲインの制御値は、光源色温度の高低に応じて複数の固定値を切替えて使用され、
複数のデータ検波手段の内の１つとして、色信号の差を計算し、計算した色信号の差に基づいて抽出を行なう、色の飽和度が低い被写体から得られる色信号が抽出されるように抽出枠が設定される差無彩色検波手段を有し、
差無彩色検波手段の抽出枠の範囲がゲイン可変手段の制御値の中で想定される光源色温度の範囲を含むように設定されることを特徴とする撮像装置である。
【０００８】
以上のような手段を用いれば、輝度別検波回路と無色彩検波回路等をそれぞれ単独で用いる場合に抽出されてしまう、ホワイトバランス制御に使用するために適切でない被写体が抽出されないようにすることができる。
【０００９】
このため、ホワイトバランス制御の精度を向上させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の一形態について、以下、図面を参照して説明する。図１には、フィードフォワードホワイトバランス制御を行なう補色単板ＣＣＤビデオカメラにこの発明を適用した構成の一例の概要を示した。撮像素子としての図示しないＣＣＤが撮像信号を生成し、この撮像信号がＡ／Ｄ変換されて図示しない色分離回路に供給される。色分離回路は、供給されるＡ／Ｄ変換後の撮像信号に基づいて輝度信号Ｙ、色合成信号Ｃｒ、Ｃｂを生成し、Ｒ、Ｇ、Ｂマトリクス部４に供給する。輝度信号Ｙは、さらに、ＯＰＤ（ホワイトバランス検波回路）６および図示しない輝度信号処理回路にも供給される。
【００１１】
Ｒ、Ｇ、Ｂマトリクス部４は、輝度信号Ｙ、色合成信号Ｃｒ、Ｃｂに基づいて色信号Ｒ、Ｇ、Ｂを生成する。色信号Ｒ、Ｇ、Ｂは、ホワイトバランス調整アンプ部５、ＯＰＤ６に供給される。一方、図示しない輝度信号処理回路は、供給された輝度信号Ｙに対して所定の処理を施し、ノイズ、歪み等を除去して補正された輝度信号Ｙを生成し、後述するように図示しないカラーエンコーダに供給する。
【００１２】
ホワイトバランス調整アンプ部５は、色信号Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する３つのゲイン可変アンプから構成されている。これらのゲイン可変アンプのゲインは、ＯＰＤ６の出力に基づいて所定の処理を行なうマイコン７によって制御される。
【００１３】
すなわち、後述するように、ＯＰＤ６は、ビデオ信号から無彩色に近い被写体を抽出し、それらの面積を積分した結果をマイコン７に供給する。マイコン７は、ＯＰＤ６から供給される積分値に基づいてホワイトバランス調整アンプ部５内の各アンプの制御値を求め、求めた制御値をホワイトバランス調整アンプ部５に供給する。このようなホワイトバランス制御により、ホワイトバランス調整アンプ部５の出力が撮像対象全体の色彩を正しく反映するレベル比の色信号Ｒ、Ｇ、Ｂとされる。ホワイトバランス調整アンプ部５の出力がガンマ補正回路８に供給される。
【００１４】
ガンマ補正回路８は、ホワイトバランス調整部５から供給される色信号Ｒ、Ｇ、Ｂにガンマ補正を施す。ガンマ補正は、被写体の色の階調を正しく表現するため、イメージセンサおよび映像再生手段等を含むシステム全体の光電変換特性を１とするように、ホワイトバランス調整部から出力される色信号Ｒ、Ｇ、Ｂの各々に対して所定のゲインをかけることによって行われる。ガンマ補正回路８の出力がＲ−Ｙ、Ｂ−Ｙマトリクス部９に供給される。
【００１５】
Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙマトリクス部９は、ガンマ補正回路８の出力に基づいて色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを生成する。Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙマトリクス部９の後段に、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙから所望の色を抽出して選択的に出力する図示しない出力色信号伝達部が設けられる。さらに出力色信号伝達部の後段には図示しないカラーエンコーダが設けられる。
【００１６】
カラーエンコーダは、出力色信号伝達部の出力、および輝度信号Ｙに基づいて、図示しない所定の手段から供給される同期信号、副搬送波等を参照して、例えばＮＴＳＣ方式等の所定の形式の映像信号を生成する。
【００１７】
ＯＰＤ６について、図２を参照してより詳細に説明する。ＯＰＤ６は、色信号の差Ｒ−ＧおよびＢ−Ｇに基づいて無彩色抽出を行なう差無彩色検波回路１４、および色信号の比Ｒ／ＧおよびＢ／Ｇに基づいて無彩色抽出を行なう比無彩色検波回路１５、並びに輝度信号Ｙに基づいて無彩色抽出を行なう輝度別検波回路１６とを有している。差無彩色検波回路１４および比無彩色検波回路１５の前段には、Ｒ、Ｇ、Ｂマトリクス部４から供給される色信号Ｒ、Ｇ、Ｂにそれぞれ対応するアンプ１１、１２、１３が設けられることにより、後述するように仮の無彩色が定義される。
【００１８】
差無彩色検波回路１４においては、色温度変化に対応するための第２および第４象限を除いて、色の飽和度が低い被写体から得られる色信号Ｒ、Ｇ、Ｂが抽出されるように抽出枠が設定される。また、比無彩色検波回路１５においては、各色信号の比が１：１付近となるような被写体から得られる色信号Ｒ、Ｇ、Ｂが抽出されるように抽出枠が設定される。一方、輝度別検波回路１６においては、所定値以上の輝度を有する被写体から得られる色信号Ｒ、Ｇ、Ｂが抽出されるように抽出枠が設定される。上記のように仮の無彩色が定義された後段で、ゲイン可変手段のゲイン制御に関連して、輝度別検波手段にスライスレベルを設定する。各々の抽出枠を図２中に模式的に示した。
【００１９】
このような差無彩色検波回路１４、比無彩色検波回路１５および輝度別検波回路１６による検波結果がアンド回路１８に供給される。アンド回路１８は、これら３個の検波結果に基づいてＣＤＥＴ（色検出パルス）信号を出力する。このＣＤＥＴ信号に基づいて図示しない積分器が積分値を生成し、生成した積分値をマイコン７に供給する。
【００２０】
このような構成により、上述の３個の検波回路の抽出枠に同時に含まれた被写体のみが抽出されるようになされる。このため、実際にはホワイトバランス制御に使用するためには不適当であるにもかかわらず、各検波回路（差無彩色検波回路１４、比無彩色検波回路１５および輝度別検波回路１６）が単独では抽出枠内であると判断してしまう、以下に説明するような被写体を抽出しないように制御することが可能となる。
【００２１】
すなわち、差無彩色検波回路１４および比無彩色検波回路１５が行なう無彩色抽出においては、同じ被写体でも色の飽和度が明るさによって変化するため、本来の色の飽和度が高い被写体であっても、比較的暗い部分にあると無彩色に近い色と判断して抽出しまう可能性がある。このような被写体は、輝度別抽出によっては抽出されない。
【００２２】
一方、輝度別検波回路１６が行なう輝度別抽出においては、画面中に無彩色部分が無い場合や、色のついた発光体等、高輝度であっても無彩色でない被写体を抽出してしまうことがあった。このような被写体は、無彩色抽出によっては抽出されない。
【００２３】
以上のように、差無彩色検波回路１４および比無彩色検波回路１５が行なう無彩色抽出と、輝度別検波回路１６が行なう輝度別抽出は、一方の抽出方法によって誤って抽出対象とされてしまう、ホワイトバランス制御に使用するには不適当な被写体を、他方の抽出方法によって排除できるという関係にある。このため、上述したようなアンド回路１８を用いる構成により、ホワイトバランス制御に使用される被写体を適切に抽出することができる。
【００２４】
但し、このような方法によっては、条件が厳しすぎてホワイトバランス制御のために使用される被写体を抽出できない場合もあり得る。そこで、この発明の実施の一形態においては、図２に示すように比無彩色検波回路１５の後段に出力制御スイッチ１７が設けられる。出力制御スイッチ１７は、ホワイトバランス制御のために使用される被写体を抽出できない場合等に、比無彩色検波回路１５の出力をアンド回路１８に供給せず、強制的に例えば'High'とする。かかる場合には、ＣＤＥＴ信号が比無彩色検波回路１５の出力に無関係に、差無彩色検波回路１４および輝度別検波回路１６の出力に基づいて生成されることになるので、抽出の条件を緩めることができる。このような出力制御スイッチを、差無彩色検波回路１４または輝度別検波回路１６の後段に設けても良い。
【００２５】
上述したゲイン可変アンプ１１、１２、１３に設定されるゲインの制御値としては、例えば以下の３通りが可能である。（１）マイコンのオートホワイトバランス機能が追従し得る光源色温度範囲内の中間値に固定する。（２）例えば屋内と屋外等、光源色温度の高低に応じて複数の固定値を切替えて使用する。（３）マイコンのオートホワイトバランス機能において使用されるホワイトバランス制御値に追従して、ゲインの制御値を動的に変化させる。
【００２６】
（１）のように固定値にする場合には、無彩色抽出枠として、その中に追従すべき全ての光源が含まれるような範囲を設定しておくようにする。また、（２）の場合には、例えば屋内／屋外判別等の情報に基づいて固定値を切替えるようになされ、無彩色抽出枠を（１）より小さく設定することができる。さらに、（３）のように動的に変化させる場合にも、無彩色抽出枠をより小さく設定することができる。但し、（２）および（３）においては、抽出枠の範囲を、各制御値の中で想定される光源色温度の範囲を含むように設定する必要がある。
【００２７】
（２）の場合において切替えて使用される無彩色抽出枠の一例を図３に示す。図３Ａが光源色温度が低い場合に使用され、また、図３Ｂが光源色温度が高めの場合に使用される。これらの無彩色抽出枠は、（１）の場合に設定されるものより狭いものとされる。この場合には、マイコン７がホワイトバランス制御のために行なう計算処理に係るデータの量を少なくすることができる。
【００２８】
一方、この発明に係る構成により、ホワイトバランス制御に使用されるために最終的に抽出される被写体に課される条件が厳しくなる。このため、最終的に被写体が抽出されないことが無いように、輝度別検波回路１６は、抽出枠を広く設定することが可能なものとされる。
【００２９】
上述したこの発明の実施の一形態は、フィードフォワードホワイトバランス制御を行なう補色単板ＣＣＤカメラにこの発明を適用したものであるが、この発明は、三板ＣＣＤカメラや、ＭＯＳ等のカラーカメラ、さらには電子スチールカメラ等、撮像素子の種類および形態が異なる他の撮像装置にも適用することができる。
【００３０】
また、この発明の実施の一形態においては、ホワイトバランス制御をフィードフォワード方式で行うように構成している。これに対してＯＰＤ６にホワイトバランス調整アンプ部５の出力を供給し、その他の構成は、この一実施例と同様とすることにより、ホワイトバランス制御をフィードバック方式で行うようにしたものも可能である。
【００３１】
【発明の効果】
上述したように、この発明は、ホワイトバランス制御のために使用される被写体を抽出するために、抽出方法が異なる複数の検波手段を備え、これら複数の検波手段の何れによっても抽出枠内に含まれると判断されたものに基づいてホワイトバランス制御を行なうようにしたものである。このため、各検波手段を単独に用いる場合に抽出される、ホワイトバランス制御に使用するには不適切な被写体が抽出されることが防止される。
【００３２】
このため、本来不要なホワイトバランス検波情報を排除できるので、無彩色抽出の精度を高めることができる。従って、ホワイトバランス制御を常に適切に行なうことが可能となる。
【００３３】
特に、複数の検波手段による検波結果の出力の可否を制御する構成を付加すれば、ホワイトバランス制御に使用される被写体を抽出する条件が厳しくなり過ぎてホワイトバランス検波情報が得られない状況が生じることを防ぐことができる。
【００３４】
一方、複数の検波手段の各々の、および各設定される抽出枠の広さ等を規定する制御パラメータを適切に選択して設定することにより、以下のような効果が得られる。
【００３５】
まず、予め想定される光源色温度に応じた、検波手段の前段のゲイン可変アンプの制御方法に関連して制御パラメータを選択するようにした場合には、抽出枠を狭くしてもホワイトバランス検波情報が得られなくなる可能性が小さい。このため、抽出枠を狭くするように制御パラメータを選択することにより、複数の検波手段が用いられても、これら複数の検波手段が生成するデータの総量が大幅に増大しないようにすることができる。従って、かかる計算処理に要する時間を大幅に増大させること無く、抽出方法が異なる複数の検波手段の出力に基づくホワイトバランス制御を行なうことができる。
【００３６】
また、ホワイトバランス制御に使用される被写体を抽出する条件が厳しくなり過ぎる場合等には、抽出枠を広くするように制御パラメータを選択することによって、ホワイトバランス検波情報が得られない状況が生じることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の一形態の全体構成について説明するためのブロック図である。
【図２】この発明の実施の一形態の一部の構成について説明するためのブロック図である。
【図３】この発明の実施の一形態の一部の構成のさらに一部の構成について設定される抽出枠の一例について説明するための略線図である。
【符号の説明】
５・・・ホワイトバランス調整アンプ部、６・・・ＯＰＤ（ホワイトバランス検波回路）、７・・・マイコン、１１、１２、１３・・・ゲイン可変アンプ、１４・・・差無彩色検波回路、１５・・・比無彩色検波回路、１６・・・輝度別検波回路、１７・・・アンド回路

Claims (2)

1. 撮像素子と、
   上記撮像素子が生成する撮像信号に基づく所定の処理によって得られる色信号にホワイトバランス調整を施すホワイトバランス調整手段と、
   上記色信号並びに上記撮像素子が生成する撮像信号に基づく所定の処理によって得られる輝度信号から所定の条件を満たす信号を抽出する複数のデータ検波手段と、
   上記複数のデータ検波手段による検波結果に基づいて、上記ホワイトバランス調整手段を制御するホワイトバランス制御手段と、
   上記複数のデータ検波手段の前段に設けられた、上記色信号に対応するゲイン可変手段と、
   を有する撮像装置であって、
   上記ゲイン可変手段は仮の無彩色を定義するものであって、上記ゲイン可変手段のゲインの制御値は、光源色温度の高低に応じて複数の固定値を切替えて使用され、
   上記複数のデータ検波手段の内の１つとして、上記色信号の差を計算し、計算した上記色信号の差に基づいて抽出を行なう、色の飽和度が低い被写体から得られる色信号が抽出されるように抽出枠が設定される差無彩色検波手段を有し、
   上記差無彩色検波手段の抽出枠の範囲がゲイン可変手段の上記制御値の中で想定される光源色温度の範囲を含むように設定されることを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１において、
   上記複数のデータ検波手段の内の１つとして上記撮像信号中の輝度信号に基づいて抽出を行なう輝度別検波手段を有し、
   上記輝度別検波手段は、
   上記ゲイン可変手段のゲイン制御に関連して、上記輝度別検波手段にスライスレベルを設定するものであることを特徴とする撮像装置。

Images