JP3847965B2

JP3847965B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP3847965B2
Application number: JP21569498A
Authority: JP
Inventors: 智中山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-07-30
Filing date: 1998-07-30
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2018-07-30
Also published as: JP2000050286A; US6963362B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、閃光発光装置を使用可能な撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子カメラなどの撮像装置に於いて照度の低い被写体を撮影する場合や、逆光状態の被写体を撮影する場合に閃光発光装置（ストロボ）を用いることが必要不可欠になっている。
【０００３】
一方、撮像装置では被写体の色温度に応じてホワイトバランスを調整する必要があるが、人工照明の場合演色性が悪く、ホワイトバランスだけ補正しても屋外光に対して色バランスが適切にならないものが多い。そのため、ホワイトバランスに応じて色相や彩度を補正する手法が考案されている。以下、図面を用いて従来例について説明する。
【０００４】
図６は従来の電子カメラの撮像系のブロック図である。２０１はレンズ、２０２は光学絞り装置、２０３は撮像素子、２０４は撮像素子の出力から輝度信号を生成する輝度生成回路、２０５はγ処理や輪郭強調などを行う輝度信号処理回路、２０６はＲＧＢ３色の色信号を生成する色分離回路、２０７はＲ信号及びＢ信号の利得を変えてホワイトバランスを制御するホワイトバランスアンプ、２０８はホワイトバランスアンプ２０７を通ったＲＧＢ信号から色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを生成する色差マトリクス回路、２０９は色相を調整するリニアマトリクス回路、２１０は色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの夫々の利得を制御し色飽和度を調整する色差利得回路、２１１は輝度信号と色差信号からビデオ信号を生成するエンコーダ回路、２１２は色差信号から色温度情報を抽出しホワイトバランスアンプ２０７の利得を制御するホワイトバランス制御回路、２１３はホワイトバランス制御回路２１２からのホワイトバランス情報から色相及び彩度の補正制御を行う色相補正回路、２１４は閃光発光装置、２１５は閃光発光装置２１４の発光タイミングや発光量を制御するストロボ制御回路である。
【０００５】
レンズ２０１を通って入射した光は光学絞り装置２０２で露光量制御された後、撮像素子２０３で光電変換され電荷として蓄積される。撮像素子２０３から出力された映像信号は輝度生成回路２０４によって輝度信号系と色信号系に分配され、輝度信号Ｙは輝度信号処理回路２０５によってγ処理や輪郭強調処理などを施される。
【０００６】
一方、色信号は色分離回路２０６によってＲ、Ｇ、Ｂの３色に分離される。ＲＧＢ信号はホワイトバランスアンプ２０７によってホワイトバランスを調整され、γ処理を施されて色差マトリクス回路２０８に入力され、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの色差信号に変換される。生成された色差信号はリニアマトリクス回路２０９で色相の調整が施される。
【０００７】
リニアマトリクス回路２０９の出力は色差利得回路２１０に入力されＲ−Ｙ、Ｂ−Ｙ夫々の利得が調整される。色差利得回路２０９の出力はエンコーダ回路２１１でビデオ信号にエンコードされると共にホワイトバランス制御回路２１２に供給され、ホワイトバランス回路２１２は色差信号をもとに色温度検出を行う。ホワイトバランス回路２１２は検出した色温度に対応したホワイトバランスアンプ２０７の利得を演算し、ホワイトバランス制御を行う。
【０００８】
またストロボ制御回路２１５は撮像素子２０３の蓄積期間中に閃光発光装置２１４を発光させ、輝度信号Ｙに基づいて発光量を制御する。
【０００９】
ところで、被写体の色温度は照明光源の種類によって異なるが、人工照明の場合演色性が悪く、ホワイトバランスだけ補正しても屋外光に対して色バランスが適切にならないものが多い。そのため、ホワイトバランスに応じて色相や彩度を補正する必要がある。
【００１０】
ホワイトバランス制御回路２１２はホワイトバランス補正情報を色相補正回路２１３に供給し、色相補正回路２１３はホワイトバランス補正情報から最適な色相を算出してリニアマトリクス回路２０９および色差利得回路２１０を制御する。さて、ここで言うリニアマトリクス回路２０９の出力は以下の２式で与えられる。
【００１１】
（Ｒ−Ｙ）’＝（Ｒ−Ｙ）＋α（Ｂ−Ｙ）（−１＜α＜１） ‥‥‥ （１）
（Ｂ−Ｙ）’＝（Ｂ−Ｙ）＋β（Ｒ−Ｙ）（−１＜β＜１） ‥‥‥ （２）
（１）、（２）式によればリニアマトリクス回路２０８の係数α、βを変えることによって色差信号の色相を調整することが出来る。色相補正回路２１３はリニアマトリクス回路２０９のα、βを制御する。
【００１２】
また、閃光発光装置２１４を使用する場合、被写体の光源や閃光発光装置の発光量などに応じてホワイトバランスを補正する必要がある。ストロボ制御回路２１５は輝度信号等から得た被写体の光量と、閃光発光装置の発光量をホワイトバランス制御回路２１２に与え、ホワイトバランス制御回路２１２はそれらを元に閃光発光装置２１４を使用した場合のホワイトバランス制御を行う。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例の撮像装置ではストロボ使用時にホワイトバランスは補正できるが、色相や彩度はストロボの演色性に適していない。
【００１４】
図５は屋外光（太陽光）とストロボ光の分光分布図である。同図の分光分布からもわかるように、ストロボ光は屋外光に対して演色性が低く、色温度の差ばかりでなく、カラーバランスにも影響を与える。
【００１５】
したがって、屋外光と同じ色相のままストロボ撮影を行っても最適なカラーバランスを得ることができない場合があった。
【００１６】
そこで、本願の課題は、閃光発光装置を使用して撮影した場合に最適なカラーバランスを得ることができる撮像装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明における請求項１に記載の発明によれば、閃光発光装置を使用する撮像装置であって、
前記閃光発光装置の発光量を制御する発光量制御手段と、
被写体からの光を撮像信号に変換する撮像手段と、
前記撮像信号のホワイトバランス処理を行うホワイトバランス制御手段と、
前記ホワイトバランス制御手段によってホワイトバランス処理された撮像信号の色相または色飽和度を制御する色調整手段と、
前記発光量制御手段によって決定された発光量に従って色相または色飽和度を補正するように前記色調整手段を制御する第１の色相制御手段と、
前記第１の色相制御手段は、前記ホワイトバランス制御手段のホワイトバランス処理とは独立して前記色相または色飽和度を補正するように前記色調整手段を制御することを特徴とする。
【００１８】
本願における請求項４に記載の発明によれば、
閃光発光装置を使用する撮像装置であって、
前記被写体からの光を撮像信号に変換する撮像手段と、
被写体の照度を検出する照度検出手段と、
前記被写体の照度を用いて前記撮像信号のホワイトバランス処理を行うホワイトバランス制御手段と、
前記ホワイトバランス制御手段によってホワイトバランス処理された撮像信号の色相または色飽和度を制御する色調整手段と、
前記照度検出手段によって検出された被写体の照度に従って色相または色飽和度を補正するように色調整手段を制御する第１の色相制御手段と、を有し、
前記第１の色相制御手段は、前記ホワイトバランス制御手段のホワイトバランス処理とは独立して前記色相または色飽和度を補正するように前記色調整手段を制御することを特徴とする。
【００１９】
本願における請求項７に記載の発明によれば、閃光発光装置を使用する撮像装置であって、
被写体からの光を撮像信号に変換する撮像手段と、
前記被写体の色温度を検出する色温度検出手段と、
前記被写体の照度を検出する照度検出手段と、
閃光発光装置の発光量を制御する発光量制御手段と、
前記被写体の色温度と照度に基づいて前記撮像信号のホワイトバランス処理を行うホワイトバランス制御手段と、
前記ホワイトバランス制御手段によってホワイトバランス処理された撮像信号の色相または色飽和度を制御する色調整手段と、
前記照度検出手段によって検出された被写体照度とかつ／または前記発光量制御手段によって決定された発光量にしたがって色相または色飽和度を補正するように前記色調整手段を制御する第１の色相制御手段と、
前記色温度検出手段によって検出された被写体の色温度に応じて色相または色飽和度を補正するように前記色調整手段を制御する第２の色相制御手段と、を有し、前記第１の色相制御手段は、前記第２の色相制御手段とは独立して前記被写体照度かつ／または前記発光量制御手段によって決定された発光量にしたがって色相または色飽和度を補正するように前記色調整手段を制御することを特徴とする。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下本願発明を、各図を参照しながら、その実施の形態について、詳細に説明する。
【００３２】
（第１の実施例）
図１は本発明の特徴を最もよく表す図面であり、閃光発光装置を使用して撮影した場合に最適なカラーバランスを得ることが出来るようにした撮像装置の構成を示すブロック図である。
【００３３】
同図において、１０１は撮影レンズ、１０２は光学絞り装置、１０３は撮像素子、１０４は撮像素子の出力から輝度信号を生成する輝度生成回路、１０５はγ処理や輪郭強調などを行う輝度信号処理回路、１０６はＲＧＢ３色の色信号を生成する色分離回路、１０７はＲ及びＢ信号の利得を変えてホワイトバランスを制御するホワイトバランスアンプ、１０８はホワイトバランスアンプ１０７を通ったＲＧＢ信号から色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを生成する色差マトリクス回路である。
【００３４】
１０９は、色差マトリクス回路１０８より出力される色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを入力して色相を調整するリニアマトリクス回路、１１０は色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの夫々の利得を制御し色飽和度を調整する色差利得回路、１１１は輝度信号と色差信号からビデオ信号を生成するエンコーダ回路、１１２は色差信号から色温度情報を抽出しホワイトバランスアンプ１０７の利得を制御するホワイトバランス制御回路、１１３はホワイトバランス制御回路１１２からのホワイトバランス情報から色相及び彩度の補正制御を行う色相補正回路Ａである。
【００３５】
１１４は閃光発光装置、１１５は閃光発光装置１１４の発光タイミングや発光量を制御するストロボ制御回路、１１６はストロボ制御回路１１５からの閃光発光装置の発光量情報から色相及び彩度の補正制御を行う色相補正回路Ｂである。
【００３６】
１０１から１１５までの信号の流れおよび各ブロックの動作は、図６に示す従来例の２０１から２１５までの構成と同様のものである。
【００３７】
ストロボ制御回路１１５は輝度信号等から得た被写体の光量と閃光発光装置の発光量の情報をホワイトバランス制御回路１１２および色補正回路Ｂ１１６に供給する。
【００３８】
ホワイトバランス制御回路１１２は前述の従来例と同様に被写体の光量と閃光発光装置の発光量を元に閃光発光装置１１４を使用した場合のホワイトバランス制御を行う。
【００３９】
色補正回路Ｂ１１６は本実施形態の特徴的な部分であり、ストロボ制御回路１１５を介して供給される輝度Ｙ信号レベルによって検出される被写体の光量と、閃光発光装置の発光量とを含む情報Ｓｃを元に閃光発光装置１１４を使用した場合のカラーバランスの補正を行う。カラーバランスの補正はリニアマトリクス回路１０９および色差利得回路１１０を制御することによって行われる。
【００４０】
図２は白熱灯光源と蛍光灯光源を例にカラーバランスのずれを比較するためのＲ−Ｙ，Ｂ−Ｙ色差信号座標におけるベクトル図である。
【００４１】
同図ａ）は理想的な光源でカラーバーチャートを撮影したベクトル図、同図ｂ）は白熱灯光源でカラーバーチャートを撮影したベクトル図、同図ｃ）は蛍光灯光源でカラーバーチャートを撮影したベクトル図である。
【００４２】
各図において、白抜きの矩形で示すベクトル位置は、撮影しているカラーバーチャートの各色の色差座標上におけるベクトル位置を示し、網掛けの円あるいは楕円径で示すベクトル座標は、検出されている色信号のベクトルを示すものである。
【００４３】
同図ａ）は理想的な光源でカラーバーチャートを撮像した場合を示すもので、本来の色が忠実に再現されているものとする。
【００４４】
同図ｂ）は照明に白熱灯を用いた場合を示すものであり、白熱灯光源下では理想的な光源に対してＲが伸び、Ｙｅが縮む。
【００４５】
また同図ｃ）の蛍光灯光源下では理想的な光源に対してＲが縮み、Ｙｅが伸びる。これを補正するのが従来から用いられている色相補正回路２１３であり、また本実施形態の構成で見れば、色相補正回路Ａ１１３である。
【００４６】
図３は白熱灯光源を例にカラーバランス補正の状態を説明する図である。同図ａ）は白熱灯光源でホワイトバランスを合わせ、カラーバランスの補正を行わない場合のベクトル図である。これに対しカラーバランス補正を加えたのが、同図ｂ）である。この補正はＲ−Ｙを圧縮しＢ−Ｙを伸長するとともに、リニアマトリクスの補正もかけている。
【００４７】
この補正状態でストロボ撮影を行った場合を示すのが同図ｃ）である。
【００４８】
ストロボ光は白熱灯光源よりも理想のカラーバランスに近いため、同図ｂ）に示す白熱灯光源に対するカラーバランス補正を行っていることにより逆にバランスが崩れてしまう。
【００４９】
そして、このカラーバランスは、被写体光源の明るさとストロボ光の明るさによって変わってくる。例えばストロボ光が弱い場合には被写体光源の、この場合は白熱灯光源に対するカラーバランスに近くなり、ストロボ光が強い場合には、ストロボ光に対するカラーバランスに近くなるわけである。
【００５０】
同図ｄ）は同図ｃ）の状態に対して、さらにカラーバランス補正を加えたものである。同図ｃ）の状態の被写体光量とストロボ発光量から算出した補正値をかけることにより様々な被写体やストロボ発光量に対して最適なバランスを得ることが出来る。
【００５１】
すなわちストロボ発光量と、被写体の光源との明るさの割合によって、白熱灯光源に対する補正と、ストロボ発光量に基づく補正の割合を正確に演算し、最適なカラーバランス補正を行うようにしたものである。
【００５２】
被写体光源の明るさと、ストロボの発光量から、白熱灯光源に対する補正量、すなわち同図ａ）の状態から同図ｂ）の状態へと補正するための補正量と、ストロボ発光に対する補正量、すなわち同図ｃ）の状態を同図ｄ）の状態へと補正するための補正量を、それぞれ被写体光源の明るさと、ストロボ発光量に応じて、且つ両者の比率に応じて最適化し、全体的なカラーバランスの最適化を図るようにしたものである。
【００５３】
図３では、ａ）から順を追ってｄ）へと移行するように説明したが、実際の制御は、被写体光源の明るさと演算されたストロボ発光量から、直接同図ｄ）の状態に補正することができる。
【００５４】
このように閃光発光装置を使用して撮影する場合に被写体照度もしくはストロボ発光量に応じてカラーバランスを補正することにより、あらゆるストロボ撮影において最適なカラーバランスで撮影することが可能になる。
【００５５】
上述の実施形態では、被写体光量とストロボ発光量を元にカラーバランスを補正したが、そのどちらか一方によってカラーバランスを補正するようにしてもよい。すなわち被写体光量にもとづいてストロボ発光の有無及び発光量を演算すれば、ストロボ発光時のカラーバランスを制御することができるし、実際のストロボ発光量からでも、カラーバランスを制御することができる。
【００５６】
またカラーバランスの補正量はストロボ発光量に応じて、図１に点線で示すメモリ１１７等の形態で、テーブルデータで持つようにしても、また直線近似などで補間演算してもよい。
【００５７】
また、ホワイトバランスによる補正は元々無くても実施例の効果は期待できるし、単純にストロボ専用の補正値を持っているだけでも補正は可能である。カラーバランスの補正はリニアマトリクス回路で説明したが、その他の色相調整手段でもよいことは言うまでもない。
【００５８】
（第２の実施形態）
図４は本発明の第２の実施形態を示す図面であり、ストロボ使用時に専用のカラーバランス補正を行い、簡易的にストロボ撮影に適したカラーバランスを得ることを可能とした。
【００５９】
ストロボ撮影可能な撮像装置のブロック図である。図中３０１から３１１はそれぞれ図１の１０１から１１１に、図中３１４、３１５はそれぞれ第１図の１１４、１１５に対応する。３１７は色相データを元に色相補正制御を行う色相補正回路、３１８はストロボ未使用時の色相データを出力する出力データＡ、３１９はストロボ使用時に適した色相データを出力する出力データＢ、３２０は出力データＡ３１８と出力データＢ３１９を切りかえるスイッチである。
【００６０】
図４中の映像信号の流れは第１の実施例とほぼ共通のものである。ストロボ制御回路３１５はストロボを使用する場合と使用しない場合でスイッチ３２０を切り替える。スイッチ３２０はストロボ未使用時にはメモリ等に記憶されている色相データＢ３１８を選択し、ストロボ使用時には色相データＡ３１９を選択する。
【００６１】
ここで、閃光発光装置の演色性について説明する。図５は太陽光と閃光発光装置の分光分布図である。図５ａ）は太陽光の分光分布で、演色性の基準となる光である。通常は太陽光でカラーバーチャートを撮影した場合のカラーバランスが最適となるように色相を設定し、出力データＡ３１８がこれに当たる。図５ｂ）は閃光発光装置の分光分布で、比較的演色性は高いものの１００％にはならない。
【００６２】
閃光発光装置を使用してカラーバーチャートを撮影した場合のカラーバランスが最適となるように色相を設定したものが出力データＢ３１９である。
【００６３】
このように閃光発光装置を使用して撮影する場合に閃光発光装置専用のカラーバランスデータを使用することにより、ストロボ撮影において最適なカラーバランスで撮影することが可能になる。
【００６４】
尚、本実施例はストロボ未使用時は太陽光に合わせた色相データを使用したが、その他の光源に適した色相データを用いても良いし、ストロボ以外の要因で複数の色相データを切り替えて用いても構わない。カラーバランスの補正はリニアマトリクス回路で説明したが、その他の色相調整手段でも構わないことは言うまでもない。
【００６５】
【発明の効果】
以上述べたように、本願によれば、色温度すなわちホワイトバランス処理とは独立して、ストロボの発光量、被写体照度、あるいはストロボの発光量と被写体照度の両方に応じて色相や色飽和度を変えることが可能になるため、適切なホワイトバランス処理を行った上で、さらに、例えば、ストロボ等の人工照明の演色性も考慮した最適なカラーバランスを得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すブロック図である。
【図２】各種光源のカラーバランスを示すベクトル図である。
【図３】本発明の第１の実施例のカラーバランス補正の概念図である。
【図４】本発明の第２の実施例を示すブロック図である。
【図５】閃光発光装置の分光分布図である。
【図６】従来例の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０１レンズ
１０２絞り
１０３撮像素子
１０４輝度生成回路
１０５輝度信号処理回路
１０６色分離回路
１０７利得制御回路
１０８色差マトリクス回路
１０９リニアマトリクス回路
１１０色差利得回路
１１１エンコーダ回路
１１２ホワイトバランス制御回路
１１３色相補正回路Ａ
１１４閃光発光装置
１１５ストロボ制御回路
１１６色相補正回路Ｂ

Claims

閃光発光装置を使用する撮像装置であって、
前記閃光発光装置の発光量を制御する発光量制御手段と、
被写体からの光を撮像信号に変換する撮像手段と、
前記撮像信号のホワイトバランス処理を行うホワイトバランス制御手段と、
前記ホワイトバランス制御手段によってホワイトバランス処理された撮像信号の色相または色飽和度を制御する色調整手段と、
前記発光量制御手段によって決定された発光量に従って色相または色飽和度を補正するように前記色調整手段を制御する第１の色相制御手段と、
前記第１の色相制御手段は、前記ホワイトバランス制御手段のホワイトバランス処理とは独立して前記色相または色飽和度を補正するように前記色調整手段を制御することを特徴とする撮像装置。
請求項１において、
前記ホワイトバランス制御手段は、被写体の色温度を検出する色温度検出手段を有し、
前記被写体の色温度に応じて前記色調整手段を制御する第２の色相制御手段とを備え、
前記第１の色相制御手段は前記第２の色相制御手段に対してさらに補正を加えることを特徴とする撮像装置。
請求項１において、
前記ホワイトバランスに応じて色相または色飽和度を補正するように前記色調整手段を制御する第２の色相制御手段と、を有し、前記第１の色相制御手段は、前記第２の色相制御手段とは独立して前記色相または色飽和度を補正することを特徴とする撮像装置。
閃光発光装置を使用する撮像装置であって、
前記被写体からの光を撮像信号に変換する撮像手段と、
被写体の照度を検出する照度検出手段と、
前記被写体の照度を用いて前記撮像信号のホワイトバランス処理を行うホワイトバランス制御手段と、
前記ホワイトバランス制御手段によってホワイトバランス処理された撮像信号の色相または色飽和度を制御する色調整手段と、
前記照度検出手段によって検出された被写体の照度に従って色相または色飽和度を補正するように色調整手段を制御する第１の色相制御手段と、を有し、
前記第１の色相制御手段は、前記ホワイトバランス制御手段のホワイトバランス処理とは独立して前記色相または色飽和度を補正するように前記色調整手段を制御することを特徴とする撮像装置。
請求項４において、
前記被写体の色温度を検出する色温度検出手段と、を有し、
前記被写体の色温度に応じて前記色調整手段を制御する第２の色相制御手段とを備え、
前記第１の色相制御手段は前記第２の色相制御手段による補正値に対して補正を加えることを特徴とする撮像装置。
請求項４において、
前記ホワイトバランスに応じて色相または色飽和度を補正するように前記色調整手段を制御する第２の色相制御手段と、を有し、
前記第１の色相制御手段は、前記第２の色相制御手段と独立して前記色相または色飽和度を補正するように前記色調整手段を制御することを特徴とする撮像装置。
閃光発光装置を使用する撮像装置であって、
被写体からの光を撮像信号に変換する撮像手段と、
前記被写体の色温度を検出する色温度検出手段と、
前記被写体の照度を検出する照度検出手段と、
閃光発光装置の発光量を制御する発光量制御手段と、
前記被写体の色温度と照度に基づいて前記撮像信号のホワイトバランス処理を行うホワイトバランス制御手段と、
前記ホワイトバランス制御手段によってホワイトバランス処理された撮像信号の色相または色飽和度を制御する色調整手段と、
前記照度検出手段によって検出された被写体照度とかつ／または前記発光量制御手段によって決定された発光量にしたがって色相または色飽和度を補正するように前記色調整手段を制御する第１の色相制御手段と、
前記色温度検出手段によって検出された被写体の色温度に応じて色相または色飽和度を補正するように前記色調整手段を制御する第２の色相制御手段と、を有し、前記第１の色相制御手段は、前記第２の色相制御手段とは独立して前記被写体照度かつ／または前記発光量制御手段によって決定された発光量にしたがって色相または色飽和度を補正するように前記色調整手段を制御することを特徴とする撮像装置。