JP4636743B2 - 撮像装置およびホワイトバランス調整方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動画と静止画の撮像が可能な撮像装置に関するホワイトバランス調整動作を有するものである。
【０００２】
【従来の技術】
動画を撮影するためのビデオカメラや静止画を撮像するためのデジタルカメラ等の撮像装置は、光源の色温度が変わった場合でも安定した良好な色再現が得られるように、ＲＧＢ信号の出力比を自動的に調整する機能いわゆるオ−トホワイトバランス機能を備えている。このオ−トホワイトバランス機能は、一般的に撮像素子からの電気信号に信号処理を施して映像信号を生成する過程において、撮像する画像の色情報を逐次読み出して撮像画像の中から白い被写体を検出し、撮像画像のホワイトバランスを調整する。
【０００３】
通常、ホワイトバランスの調整は白いものが白く見えるように調整するが、ホワイトバランスの調整を少しずらした方が良い場合もある。例えば、屋外の太陽光下の日向では白は忠実に白く見せた方が自然であるが、日陰では少しホワイトバランス調整を青方向にずらした方が日陰らしさが出る。また、屋内の白熱灯下では少しホワイトバランス調整を赤／黄方向にずらした方が白熱灯の暖か味が出る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年のビデオカメラやデジタルカメラ等の撮像装置では、動画及び静止画の両方を撮像できる製品もある。例えばビデオカメラでいえば、動画は８ｍｍやＤＶ（Digital Video）テ−プなどの磁気テ−プに記録し、静止画はマルチ・メディア・カ−ド（ＭＭＣ）のような半導体メモリに記録される。記録媒体が異なると、当然ながら記録した映像を再生するメディアが異なる。テ−プに記録された動画であるならＴＶモニタで再生され、メモリに記録された静止画であるならパソコン用のモニタに表示されたりプリンタによって紙に印刷されたりする。
【０００５】
これらのメディアでは映像の記録及び再生方法（または出力方法）も様々であるために、同じレンズ，撮像素子より撮像し、同じ信号処理を施している同じ映像であるにも係わらず、結果として色の再現性が異なってしまう。例えば、上述したように動画の撮影用にホワイトバランスを日陰や屋内などの場合に適正と思われる値から多少ずらして調整してしまうと、例えば静止画を印刷した際に色の再現が向上しないこととなる。
【０００６】
本願発明は、上述した課題を解決し、動画および静止画を問わず最適なホワイトバランスの調整を行うことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明によれば、基準となるテレビ再生のための動画用のホワイトバランス制御値およびその制御値に対応した基準となるプリンタ印刷のための静止画用のホワイトバランス制御値に関する情報を保持する保持手段と、動画撮影から静止画撮影に切り換えられる場合、動画撮影に用いられたホワイトバランス制御値に関する情報、および、前記保持手段によって保持される基準となる動画用のホワイトバランス制御値およびその制御値に対応する基準となる静止画用のホワイトバランス制御値に関する情報に基づいて、静止画用のホワイトバランス制御値を演算する演算手段と、前記演算手段によって演算された静止画用のホワイトバランス制御値に基づいてホワイトバランスを調整する調整手段とを有することを特徴とする撮像装置を提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面に沿って本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の撮像装置のブロック図である。
【００１５】
本実施の形態における撮像装置は、被写体光を入射させるレンズ１１，光量を調節する絞り１２，入射した光を電気信号に変換するＣＣＤなどの撮像素子１３，撮像素子１３から出力された画像信号に対してサンプルホ−ルド及びゲイン調整を行うサンプルホ−ルド・ＡＧＣ回路１４，サンプルホ−ルド・ＡＧＣ回路１４から出力された画像信号に対してアナログ−デジタル変換（以降、Ａ／Ｄ変換と称する。）を実行するＡ／Ｄ変換回路１５，Ａ／Ｄ変換回路１５から出力された画像信号に対してホワイトバランス調整，ガンマ補正、輪郭強調などの処理を行う信号処理回路１６，信号処理回路１６から出力された画像信号に対して所定の処理を用いて圧縮伸張する圧縮／伸張回路１７，画像圧縮／伸張回路１７において圧縮された画像信号を記録するための半導体メモリなどで構成されたメモリカード１８，画像信号を実際に表示するための液晶モニタなどによって構成される画像表示部１９，信号処理回路１６から得られる画像信号に基づいて、ホワイトバランス制御値を算出するホワイトバランス制御回路２０，ホワイトバランス制御回路２０を有し撮像装置全体を統括制御するシステム制御回路２１，静止画像の記録を指示する静止画スイッチ２４によって構成される。
【００１６】
レンズ１１より受光した被写体からの光は、絞り１２によりその光量が調整され撮像素子１３の撮像素子面上に結像される。ここで、電気信号に変換された後、サンプルホ−ルド・ＡＧＣ部１４を介し、Ａ／Ｄ変換部１５でＡ／Ｄ変換され信号処理回路１６に入力される。信号処理回路１６において、入力信号は輝度及び色成分ごとに、アパ−チャ補正、ガンマ補正、ホワイトバランス調整などの処理を施されて映像信号が生成され、液晶モニタ１９には動画で出力される。また、静止画スイッチが押下されたら、静止画として画像圧縮／伸張回路１７にてＪＰＥＧファイルなどのファイル形式に加工され、メモリカード１８に静止画が記録される。
【００１７】
ホワイトバランス制御回路２０は、映像信号処理部１６よりホワイトバランス調整に必要となる映像信号に関する色情報をフィ−ルドごとに読み出す。前記読み出した色情報より撮像画像の中から白い被写体であると認識される画像信号の抽出を行い、ホワイトバランス調整を行うための制御値の演算を行う。制御値とは、信号処理回路１６においてＡ／Ｄ変換部１５から出力された画像信号（ＲＧＢ信号）のゲインを可変させるためのデ−タである。ホワイトバランス制御回路２０は、ホワイトバランスの調整に用いられる後述のテーブルなどの情報を記憶保持する。本実施の形態においては、Ｇのゲインは固定とし、制御値を用いてＲ信号とＢ信号のゲインを可変させることでホワイトバランスの調整を行う。
【００１８】
図６は、本実施の形態におけるシステム制御回路２１によるホワイトバランス調整の動作処理フローチャートである。図６に沿って本実施の形態のホワイトバランス調整動作を説明する。
【００１９】
なお、本実施の形態では、電子スチルカメラの起動直後においては、システム制御部２１は動画像を生成するように各部を制御する。そして、静止画スイッチ２４がユーザの操作によってＯＮされた場合、システム制御回路２１は所定の期間のみ静止画を生成するように各部を制御するものとする。
【００２０】
はじめに、ステップＳ１０１において、電子スチルカメラの本体が起動すると、画像表示部１９に表示させる動画像の撮像動作を開始させる。その撮像動作に対応して、撮像された動画像撮影用のホワイトバランス調整を行う。ホワイトバランスの調整はホワイトバランス制御回路２０によって行われるが、ホワイトバランス制御回路２０は、映像信号処理部１６より前記撮影画像の色情報、加えて読み出した被写体の明るさ情報、あるいは現在の前記ホワイトバランス制御値の値などから、被写体がどのような光源下にあるかを判別し、光源によってホワイトバランスを調整する。具体的には、屋外の日向であると判断した場合はニュ−トラルな発色に調整する。また、屋外の日陰であると判断した場合にはＢ信号のゲインをニュートラルの状態より上げて寒色傾向の発色に調整する。また、屋内の白熱灯下であると判断した場合にはＲ信号のゲインをニュートラルの状態より上げて暖色傾向の発色とする。ここで、ニュ−トラルな発色とは、最終的に生成された映像信号において白が忠実に白く見えること、つまり白い被写体部分の色信号Ｒ，Ｂ成分の信号レベルがゼロである状態を言う。
【００２１】
ステップＳ１０２において、静止画スイッチ２４がＯＮされたかどうかを判断する。ＯＮされた場合ステップＳ１０３に進み、ＯＮされていない場合、ステップＳ１０１の処理を継続する。
【００２２】
ステップＳ１０３において、静止画スイッチ２４がＯＮされると、後述する静止画撮影用のホワイトバランス調整動作が行われる。
【００２３】
ステップＳ１０４において所定時間が経過したかどうかを判断する。所定時間が経過した場合にはステップＳ１０１に戻り、再び動画撮影用のホワイトバランスの調整動作が行われる。所定時間が経過していない場合には静止画の撮像動作が終了していないと判断してステップＳ１０３の処理を継続する。
【００２４】
ここで、Ｒ信号およびＢ信号に対するゲイン（ホワイトバランス制御値）の相関を示す図２〜５を用いてステップＳ１０３における静止画撮影用のホワイトバランス調整動作を説明する。
【００２５】
図２〜５において、Ｗ１，Ｗ２は、基準となるホワイトバランス制御値を示し、Ｗｎは静止画撮影用のホワイトバランス調整動作が行われる直前の動画用のホワイトバランス制御値Ｗｎを示している。
【００２６】
また、Ｗ１ｓは、図３にしめすように、Ｗ１に対し、Ｒ信号のゲインに対してオフセットＯｒ１，Ｂ信号のゲインに対してオフセットＯｂ１だけシフトしたホワイトバランス制御値である。また、Ｗ２ｓは、図４にしめすように、Ｗ２に対し、Ｒ信号のゲインに対してオフセットＯｒ２，Ｂ信号のゲインに対してオフセットＯｂ２だけシフトしたホワイトバランス制御値である。
【００２７】
ここで、Ｏｒ１，Ｏｂ１，Ｏｒ２，Ｏｂ２は、あらかじめ設定された任意の値である。これらの値は、動画撮影に用いられるホワイトバランス制御値がＷｎ＝Ｗ１またはＷｎ＝Ｗ２であるとき、Ｗ１，Ｗ２に対して静止画時のホワイトバランス調整の状態をどれだけずらすかを予め工場などで実験的に行い、決定される。
【００２８】
Ｗｎｓは、最終的に静止画撮影用のホワイトバランス制御値をして求められるものであり、図５にしめすように、Ｗｎに対し、Ｒ信号のゲインに対してオフセットＯｒｎ，Ｂ信号のゲインに対してオフセットＯｂｎだけシフトしたホワイトバランス制御値である。
【００２９】
Ｏｒｎ，Ｏｂｎは、制御値ＷｎのＷ１とＷ２に対する相対位置の比率に基づいて求められる。すなわち、Ｒ信号成分のＷ１とＷ２との制御値の差分をＤｒ１２，Ｗ１とＷｎとの制御値の差分をＤｒ１ｎとし、さらにＢ信号成分のＷ１とＷ２との制御値の差分をＤｂ１２，Ｗ１とＷｎとの制御値の差分をＤｂ１ｎとすると、Ｏｒ１，Ｏｂ１，Ｏｒ２，Ｏｂ２，Ｏｒｎ，Ｏｂｎに対するＤｒ１２，Ｄｒ１ｎ，Ｄｂ１２，Ｄｂ１ｎは
（Ｏｒｎ−Ｏｒ１）／（Ｏｒ２−Ｏｒ１）＝Ｄｒ１ｎ／Ｄｒ１２・・・（式１）
（Ｏｂｎ−Ｏｂ１）／（Ｏｂ２−Ｏｂ１）＝Ｄｂ１ｎ／Ｄｂ１２・・・（式２）
の関係がある。この（式１），（式２）を用いた演算の結果、Ｏｒｎ，Ｏｂｎが算出される。したがって、静止画撮影前に予め保持されたホワイトバランス制御値Ｗｎに対して（式１），（式２）を用いて算出されたＯｒｎ，Ｏｂｎだけシフトすることにより静止画撮影用のホワイトバランス制御値Ｗｎｓが求められる。
【００３０】
以上説明したように、動画撮影用のホワイトバランス制御値に対して補正を行うことにより、静止画に対しても適切なホワイトバランス制御を行うことができる。
【００３１】
（第２の実施の形態）
以下、本願発明における第２の実施の形態について説明する。
【００３２】
図７は、第２の実施の形態における撮像装置のブロック図である。
【００３３】
本実施の形態の撮像装置は、記憶媒体として、磁気テープ２３および半導体メモリで構成されるメモリカード１８を有し、テープ／メモリカード切り換えスイッチ２５の操作に応じて記録すべき記録媒体を内部スイッチ２６で切り換える。また、本実施の形態の撮像装置は、メモリカード２３に対しては静止画記録のみを可能とし、磁気テープ１８に対しては静止画記録だけでなく、動画スイッチ２６の操作により動画記録を可能とする。圧縮／伸張回路２２は、磁気テープ２３に記録する対象の画像を例えばＮＴＳＣなどのＴＶ信号形式を圧縮伸張し、所定のフォーマットにデジタル化する回路である。すなわち、メモリカード１８にファイル形式で記録される静止画像と磁気テープ２３に記録される静止画像は記録形式が異なるものである。また、その他図１と同一の符号は図７と同様の構成を示すものとしてその説明を省略する。
【００３４】
本実施の形態の処理では、静止画の撮影が行われる場合であってかつテープ／メモリカード切り換えスイッチ２５の切り換え操作によって記録媒体としてメモリカード１８が選択されている場合に限り、図６のステップＳ１０３における静止画撮影用のホワイトバランス調整を行うものとする。すなわち、第２実施の形態のホワイトバランス調整処理では、図６のステップＳ１０２の処理において、静止画スイッチ２４がＯＮされたときに記録媒体としてメモリカード１８が選択されている場合に限りステップＳ１０３のホワイトバランスの調整処理に進む。磁気テープ２３が記録媒体として選択されていれば、動画記録／静止画記録にかかわらずステップＳ１０１のホワイトバランスの調整処理を継続する。
【００３５】
このような処理は、メモリカード１８に記録される静止画像がプリンタなどで印刷出力される可能性が最も高いことを考慮しており、ホワイトバランスの調整処理をさらに向上させることができる。
【００３６】
なお、各実施の形態において、基準となるホワイトバランス制御値Ｗ１，Ｗ２は限定されるものではなく、また、基準とするホワイトバランス制御値の数も限定されるものではない。
【００３７】
本発明は、一例として、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを、インターネットなどのネットワークを介して撮像装置に供給し、撮像装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによって達成できる。
【００３８】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態のホワイトバランス制御回路２０の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００３９】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピーディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。
【００４０】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。
【００４１】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示にもとづき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される。
【００４２】
本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明したフローチャートに対応するプログラムコードを格納することになるが、簡単に説明すると、本発明の撮像装置に不可欠なモジュールを、記憶媒体に格納することになる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本願発明によれば、撮像した画像の用途や観賞手段の違う動画と静止画あるいは画像を記録する記録媒体に応じて適切なホワイトバランスの調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態における電子スチルカメラのブロック図。
【図２】Ｒ信号およびＢ信号に対するゲイン（ホワイトバランス制御値）の相関を示す図。
【図３】Ｒ信号およびＢ信号に対するゲイン（ホワイトバランス制御値）の相関を示す図。
【図４】Ｒ信号およびＢ信号に対するゲイン（ホワイトバランス制御値）の相関を示す図。
【図５】Ｒ信号およびＢ信号に対するゲイン（ホワイトバランス制御値）の相関を示す図。
【図６】本願発明におけるホワイトバランス調整の動作処理フローチャート。
【図７】第２の実施の形態におけるビデオカメラのブロック図。
【符号の説明】
１３ 撮像素子
１６ 信号処理回路
１８ メモリカード
１９ 画像表示部
２０ ホワイトバランス制御回路
２１ システム制御回路
２４ 静止画スイッチ
２５ 磁気テープ

Claims (7)

1. 基準となるテレビ再生のための動画用のホワイトバランス制御値およびその制御値に対応した基準となるプリンタ印刷のための静止画用のホワイトバランス制御値に関する情報を保持する保持手段と、動画撮影から静止画撮影に切り換えられる場合、動画撮影に用いられたホワイトバランス制御値に関する情報、および、前記保持手段によって保持される基準となる動画用のホワイトバランス制御値およびその制御値に対応する基準となる静止画用のホワイトバランス制御値に関する情報に基づいて、静止画用のホワイトバランス制御値を演算する演算手段と、
   前記演算手段によって演算された静止画用のホワイトバランス制御値に基づいてホワイトバランスを調整する調整手段とを有することを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１において、さらに、静止画像を記録するための第１，第２の記録手段を有し、前記第１の記録手段に静止画像を記録する場合に限り、前記演算手段による演算を行うことを特徴とする撮像装置。
3. 請求項２において、前記第１の記録手段は半導体メモリに記録し、前記第２の記録手段は磁気テープに記録することを特徴とする撮像装置。
4. 請求項１において、前記演算手段は、動画撮影から静止画撮影に切り換えられる場合、直前の動画撮影に用いられたホワイトバランス制御データに関する情報に基づいて静止画用のホワイトバランス制御値を演算することを特徴とする撮像装置。
5. 請求項１において、前記保持手段は、前記基準となる動画用のホワイトバランス制御値を少なくとも２つ保持し、これらの２つの制御値に対する前記動画撮影に用いられたホワイトバランス制御値の相対位置に基づいて静止画用のホワイトバランス制御値を演算することを特徴とする撮像装置。
6. 請求項１において、前記保持手段によって保持される基準となる静止画用のホワイトバランス制御値は、動画撮影が前記基準となる動画用のホワイトバランス制御値を用いられるような光源の色温度状態のときに設定されることを特徴とする撮像装置。
7. テレビ再生のための動画撮影からプリンタ印刷のための静止画撮影に切り換えられる場合、動画撮影に用いられたホワイトバランス制御値に関する情報、および、予め保持されている基準となる動画用のホワイトバランス制御値およびその制御値に対応する基準となる静止画用のホワイトバランス制御値に関する情報に基づいて、静止画用のホワイトバランス制御値を演算し、前記演算手段によって演算された静止画用のホワイトバランス制御値に基づいてホワイトバランスを調整することを特徴とするホワイトバランス調整方法。

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