JP3704909B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
【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)
- 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。 - 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。
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