JPH0698335A

JPH0698335A - 撮像装置

Info

Publication number: JPH0698335A
Application number: JP4243479A
Authority: JP
Inventors: Hirofumi Takei; 浩文竹井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-09-11
Filing date: 1992-09-11
Publication date: 1994-04-08
Anticipated expiration: 2016-02-13
Also published as: JP3135381B2

Abstract

(57)【要約】【目的】様々な撮影画面に対して最適な色温度情報を
用いて良好なホワイトバランス補正が行え、且、追従性
と安定性とを両立させることができ、安定で、良好なホ
ワイトバランス補正を行うことのできる撮像装置を提供
すること。【構成】撮像素子１の出力から得られた色信号のゲイ
ンを、Ｄ／Ａ変換器３５，３６からの補正信号に従い動
作する利得制御回路３，４によって補正し、ホワイトバ
ランス制御を行う撮像装置において、Ａ／Ｄ変換器３
０，３１からの色信号を画面を分割した複数の領域毎に
メモリ３３に記憶し、補正信号演算部３４において全領
域の平均、無彩色被写体に対応する領域のみの平均、更
には最大輝度領域の色温度情報を用いてホワイトバラン
ス補正信号を得る。また、該演算部３４におけるホワイ
トバランス補正速度を様々な条件により、高速、低速、
ホールドの３つのモードの何れかに設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、撮像装置に関し、特に
撮像手段の出力から得たビデオ信号のホワイトバランス
を補正するホワイトバランス補正機能を有する撮像装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、撮像素子から得られる信号を用い
てホワイトバランスの補正を行う撮像装置においては、
有彩色の被写体の影響を避けるために、白もしくは白に
近い被写体からの信号もしくはその可能性のある信号の
みを用いてホワイトバランス補正を行う手法が知られて
いる。

【０００３】例えば、カメラの信号処理回路から得られ
るＹ（輝度）信号及び２種の色差信号であるＲ（赤）−
Ｙ信号，Ｂ（青）−Ｙ信号から、上述の如き信号のみを
抽出し、抽出された色差信号成分を０に近づけることに
よりホワイトバランスの補正を行おうというものであ
る。このような手法を、以下、白抽出方式と称すること
にし、以下に簡単に説明する。

【０００４】図２１はこの種の白抽出方式における信号
の抽出範囲の例を説明するための図であり、図中の座標
はテレビジョン信号等のビデオ信号をベクトル表示した
座標を示す。

【０００５】今、色温度の範囲が３０００°Ｋ〜１００
００°Ｋにおいて、ホワイトバランス補正を行う撮像装
置を考える。まず、１００００°Ｋの色温度下で撮影し
た白い被写体をホワイトバランスのとれた状態とする様
補正を行っているとすると、その被写体に対応する信号
は図中の点Ｐ０に対応することになる。この時、３００
０°Ｋの色温度下における白い被写体が存在したとする
と、その被写体の信号は図中の点Ｐ１となる。

【０００６】逆に、３０００°Ｋの色温度下で撮影した
白い被写体をホワイトバランスのとれた状態とする様補
正を行っているとすると、その被写体に対応する信号は
図中の点Ｐ０に対応し、１００００°Ｋの色温度下にお
ける白い被写体が存在したとすると、その被写体の信号
は図中の点Ｐ２となる。

【０００７】つまり、白い被写体の色温度変化に伴う色
再現は、図２１中の太線Ａに沿って変化することにな
る。

【０００８】これは、図２１においてｘ［＝（Ｒ−Ｙ）
−（Ｂ−Ｙ）＝Ｒ−Ｂ］及びｙ［＝（Ｒ−Ｙ）＋（Ｂ−
Ｙ）＝Ｒ＋Ｂ−２Ｙ］の２次元座標を考えた時、ｙ方向
には色温度変化の影響は少なく、ｘ方向のみが色温度変
化に応じて変化するということを示す。

【０００９】ここで、前述の様に３０００°Ｋ〜１００
００°Ｋの範囲でホワイトバランスの補正を行うことを
考慮すると、図１６におけるハッチング部分の範囲（白
抽出範囲）の信号のみを抽出すれば、白もしくはそれに
近い被写体からの信号が全て抽出されたことになり、こ
れを用いてホワイトバランス制御を行えば有彩色の被写
体の影響が少なく、且、ホワイトバランス制御用の情報
が充分に得られることになる。

【００１０】図２０はこのような白抽出方式のホワイト
バランス制御を行う従来の撮像装置の要部構成を示すブ
ロック図である。

【００１１】図中、１は撮像素子であり、レンズ２１及
びアイリス２２を介して入射した被写体光を光電変換す
る。２は撮像素子１からの信号から、輝度信号の高周波
成分（Ｙ_H ），輝度信号の低周波成分（Ｙ_L ），赤色
（Ｒ）信号及び青色（Ｂ）信号を夫々生成する輝度色度
信号生成回路であり、ここで生成されたＲ信号及びＢ信
号は夫々利得制御回路３，４に供給される。この利得制
御回路３，４は後述するトラッキング補正回路１７から
の制御信号によって夫々その増幅率が制御されており、
制御された増幅率によりＲ信号及びＢ信号を夫々増幅す
る。

【００１２】ここで、この利得制御回路３，４から出力
される信号をＲ’信号，Ｂ’信号とすると、このＲ’信
号及びＢ’信号はＹ_L 信号と共に色差信号生成回路５に
入力され、該回路５にて色差信号（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−
Ｙ）が生成される。

【００１３】この色差信号（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−Ｙ）は上
述のＹ_H 信号と共にエンコーダ６に入力され、該エンコ
ーダ６にて標準テレビジョン信号に変換される。２８は
この標準テレビジョン信号を出力する出力端子である。

【００１４】一方、色差信号（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−Ｙ）は
自動ホワイトバランス補正装置２０にも入力され、まず
クランプ回路７，８に夫々供給される。クレンプ回路
７，８においてはこれらの色差信号（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−
Ｙ）の直流（ＤＣ）電位を合わせ、それらの出力を減算
回路９及び加算回路１０に夫々入力する。

【００１５】減算回路９では（Ｒ−Ｙ）信号と（Ｂ−
Ｙ）信号との差をとることによりｘ信号、即ち図１６の
座標ｘ方向の信号成分を生成し、加算回路１０では（Ｒ
−Ｙ）信号と（Ｂ−Ｙ）信号との和をとることによりｙ
信号、即ち図１６の座標ｙ方向の信号成分を生成してい
る。

【００１６】比較器１１，１２では、この回路から出力
されるｙ信号を図１６のｙ＝ａ，ｙ＝ｂで示した線分に
対応する基準レベルＴＨａ，ＴＨｂと夫々比較し、２値
の比較出力をオア（ＯＲ）回路１３に出力する。オア回
路１３の出力はｙ信号のレベルが図１６のａ≧ｙ≧ｂの
範囲ある時のみローレベル（Ｌｏ）となり、その他の場
合はハイレベル（Ｈｉ）となる２値信号となり、ゲート
制御信号としてゲート回路１４に供給される。

【００１７】一方、減算器９から出力されたｘ信号、即
ち（Ｒ−Ｂ）信号は、ゲート回路１４にてオア回路１３
の出力がＬｏの時のみゲートされて、クリップ回路１８
に供給され、該クリップ回路１８にて図２１のｘ＞ｃの
部分及びｘ＜ｄの部分に対応する信号成分がクリップさ
れるかもしくは非導通とされ、図１６のハッチングで示
した白抽出範囲の信号成分のみが制御信号生成回路１６
に出力される。

【００１８】制御信号生成回路１６の動作は、入力され
た信号の平均値がホワイトバランスのとれた信号の平均
に相当する基準電位Ｒref ，Ｂref と等しくなる様に制
御する補正信号を出力することになる。制御信号生成回
路１６からの出力はトラッキング制御回路１７に供給さ
れ、該回路１７で色温度変化軌跡に沿ったホワイトバラ
ンス制御が行える様に補正され、Ｒcont，Ｂcontなるホ
ワイトバランス補正信号が、夫々利得制御回路３，４に
出力されることになる。

【００１９】このような構成により、有彩色の被写体の
影響をある程度軽減でき、且、最高輝度の部分のみを白
い被写体として抽出する場合に比べ、充分な制御用情報
が得られるホワイトバランス補正を行うことが可能とな
った。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
２０，図２１を用いて説明した従来の撮像装置にあって
は、被写体の照明条件に対する追従性と、有彩色が画面
に入った場合に対する安定性との両立を確保することは
困難であった。

【００２１】例えば、照明条件の変化に対する追従性を
優先して、制御速度を高速に設定すると被写体の僅かな
動きや変化に対してもホワイトバランスが過敏に変化す
ることになってしまい、人間の目には違和感が生じるこ
とになる。また、安定性を重視して制御速度を遅めに設
定すると屋内から屋外へ等の大きな撮影条件の変化に対
し追従が遅くなり、長時間ホワイトバランスのとれてい
ない画面を撮影してしまうといった結果となってしま
う。

【００２２】更に、上記図２０，図２１を用いて説明し
た従来の撮像装置にあっては、上述の白抽出方式によ
り、無彩色と推測される領域のみからホワイトバランス
補正値を算出しているため、以下のような誤動作を行う
場合があった。

【００２３】例えば、いま図２２（ａ１），（ｂ１），
（ｃ１）に示す様に、背景が白の撮影画面中に人物の顔
が入った場合を例にとると、初め図２２（ａ１）の状態
にあり、白い被写体のみであったとすると、図２２（ａ
２）に示す様にホワイトバランスが正確に補正され、図
２２（ａ２）中に丸で示す座標点に対応する信号が出力
されることになる。

【００２４】この状態から、図２２（ｂ１）で示す様に
人物の顔が画面内に入ってくると、人物の顔は肌色であ
り、図２２（ｂ２）に示す様にこの肌色に対応する信号
についても上述の白抽出範囲に入ってきてしまう。その
結果、制御信号生成回路１６はこの肌色に対応する信号
も含んだ白抽出範囲内の信号成分の平均を基準電位Ｒre
f，Ｂrefと等しくする様に補正信号Ｒcont，Ｂcontを出
力することになる。そのため、図２２（ｃ１）にて示す
状態における、ホワイトバランス補正後の肌色の被写
体，白い被写体に対応する信号の座標上の位置は図２２
（ｃ２）に示す様になり、本来白い筈の背景に青みがか
かり、人物の肌色も褪色してしまうことになる。

【００２５】このような問題は、単に背景が白である場
合のみに限られず、背景が有彩色の緑や赤の場合にはも
っと顕著に発生する。即ち、この場合には肌色に対応す
る色信号のみからホワイトバランスを補正するため、肌
色部分の褪色がもっと大きくなり、このような特殊な構
図の画面については正しい色再現が行えないといった結
果となっていた。

【００２６】このように、従来の白抽出方式によるホワ
イトバランス制御においても、追従性を安定性を両立さ
せること及び様々な被写体における有彩色の被写体の影
響を完全に除去することは困難であった。

【００２７】本発明の目的は、上述の如く撮像手段から
得られたカラービデオ信号のホワイトバランスの補正を
行う装置において、追従性を安定性を両立させ、かつ、
様々なパターンの画面について有彩色の被写体の影響を
充分に取り除くことができ、視覚上目障りな誤補正がほ
とんどなく、安定で、且、高速なホワイトバランス補正
を行うことのできる撮像装置を提供することを目的とす
る。

【００２８】

【課題を解決するための手段】斯かる目的下において、
本発明の撮像装置にあっては、撮像手段と、該撮像手段
の出力から出力されるカラービデオ信号中の色信号を用
いて複数の色温度情報を算出する演算手段と、前記複数
の色温度情報中の１つを選択する選択手段と、該選択手
段によって選択された色温度情報により前記カラービデ
オ信号のホワイトバランスを補正するホワイトバランス
補正手段とを備える構成とした。

【００２９】また、本発明の撮像装置にあっては、撮像
手段と、該撮像手段の出力から出力されるカラービデオ
信号のホワイトバランスを補正するホワイトバランス補
正手段と、前記ホワイトバランス補正手段のモードを互
いに補正速度の異なる複数のモード間で切り換える切換
手段を備える構成とした。

【００３０】上述の如く複数の色温度情報中の１つを選
択可能な構成することにより、様々な撮影画面に対して
最適な色温度情報を用いて良好なホワイトバランス補正
が行える様になり、多種多様な画面構成の何れについて
も有彩色の被写体の影響を最小限に抑えることが可能と
なった。

【００３１】また、ホワイトバランス補正手段のモード
を互いに補正速度の異なる複数のモード間で切り換える
ことにより、様々な条件において最適な速度でのホワイ
トバランスの補正が行えるので、追従性と安定性を両立
させることができ、且、有彩色の被写体の影響も低下さ
せて誤補正の少ない、安定で、良好なホワイトバランス
補正が可能となった。

【００３２】

【実施例】以下、本発明の一実施例について詳細に説明
する。

【００３３】図２は本発明の一実施例としての撮像装置
の概略構成を示すブロック図であり、図１５と同様の構
成要件については同一番号を付し、詳細な説明は省略す
る。

【００３４】図２において、３０は色差信号（Ｂ−Ｙ）
をアナログ値からデジタル値に変換するアナログ−デジ
タル（Ａ／Ｄ）変換器、３１は同じく色差信号（Ｒ−
Ｙ）をアナログ値からデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換
器、３２はＹ_H 信号をアナログ値からデジタル値に変換
するＡ／Ｄ変換器である。

【００３５】３３はＡ／Ｄ変換器３０，３１，３２から
の出力を記憶するためのメモリ、３４はホワイトバラン
ス補正信号を演算する補正信号演算部で、この補正信号
演算部３４はマイクロコンピュータ等のプロセッサにて
構成されている。

【００３６】３５は補正信号演算部３４から出力される
Ｂ（青）ゲイン補正信号をデジタル値からアナログ値に
変換するアナログ−デジタル（Ｄ／Ａ）変換器、３６は
同じく補正信号演算部３４から出力されるＲ（赤）ゲイ
ン補正信号をデジタル値からアナログ値に変換するＤ／
Ａ変換器である。

【００３７】３７はホール素子等からなるアイリス位置
検出器であり、該アイリス位置検出器３７からは図３に
示す様にアイリス解放時には高く、最大閉塞時には低く
なる検出電圧が出力される。

【００３８】ここで、Ａ／Ｄ変換器３０，３１，３２及
び補正信号演算部３４には同期信号発生回路５０から動
作に必要なタイミングを与える同期信号が供給されてい
る。また、この同期信号は撮像素子から出力されるカラ
ービデオ信号と同期していることは言うまでもない。

【００３９】Ａ／Ｄ変換器３０，３１，３２及び補正信
号演算部３４は、この同期信号に応じて動作するので、
（Ｂ−Ｙ），（Ｒ−Ｙ），Ｙ_H の各信号を図３に示す如
く、各画面を細かい領域に分割できる。ここで、画面全
体のデータを取り込むのに本実施例では１フィールドで
図４の縦に並ぶ８個の領域分のデータを取り込むことが
できるため、８フィールドの期間を要する。この取り込
み期間は短い方がよいが、本実施例では８フィールドの
期間要しても実質的に充分高速なホワイトバランス補正
が行えるものとする。

【００４０】補正信号演算部３４では各領域の（Ｂ−
Ｙ），（Ｒ−Ｙ），Ｙ_H の各信号の平均値を演算する。
ここで、図４に示す様に（８×８）に分割した６４個の
領域の夫々の（Ｂ−Ｙ）信号の平均値をＢｎ（ｎ＝１−
６４），（Ｒ−Ｙ）信号の平均値をＲｎ（ｎ＝１〜６
４），Ｙ_H 信号の平均値をＹＨｎ（ｎ＝１−６４）で夫
々表す。

【００４１】補正信号演算部３４は、これらの値Ｒｎ，
Ｂｎ，ＹＨｎを用いて、以下に説明する３種類の演算を
行い、各演算により異なる色温度情報を算出する。以
下、この３種類の演算について詳細に説明する。

【００４２】（第１の演算）まず、補正信号演算部３４
における第１の演算について説明する。この演算は前述
した白抽出方式によるホワイトバランス補正値の演算に
他ならない。

【００４３】まず、補正信号演算部３４は入力された値
Ｒｎ，Ｂｎ，ＹＨｎ（１〜６４）を基に、各領域毎に前
述のｘ成分，ｙ成分を算出する。即ち、ｘｎ＝Ｒｎ−Ｂ
ｎ＝（Ｒ−Ｙ）ｎ−（Ｂ−Ｙ）ｎであり、ｙｎ＝Ｒｎ＋
Ｂｎ＝（Ｒ−Ｙ）ｎ＋（Ｂ−Ｙ）ｎである。

【００４４】ここで、前述の従来例と同様に白抽出を行
うのであるが、本実施例においては以下の条件，，
を全て満たす領域の信号成分のみを抽出する。

【００４５】まず、条件はｂ≦ｙｎ≦ａであり、ａ，
ｂは図２１に示すａ，ｂと同様である。条件はｄ≦ｘ
ｎ≦ｃであり、ｃ，ｄも図２１に示すｃ，ｄと同様であ
る。そして、条件はｅ≦ＹＨｎ≦ｆであり、ｅ，ｆは
低輝度と、高輝度の色とび部分を除外するための値であ
る。

【００４６】図５はこの色とびを判定する値ｅ，ｆを説
明するための図であり、図中の座標は信号Ｙ_H のレベル
を示し、図示の如くＹ_H 信号のレベルが０以上ｅ未満で
ある時及びｆを越える時には、色とびが発生するものと
判断して、上記信号の抽出は行わない様にしている。

【００４７】このように一画面を複数に分割した各領域
のデータ群の中から、上記白抽出動作によって抽出され
たＲｎの合計値をＲtotal (w) とし、Ｂｎの合計値をＢ
total(w)とした時、これらを白抽出された領域の個数ｍ
で割った値を求め、夫々Ｒavr(w)，Ｂavr(w)とする。即
ち、これらのＲavr(w)，Ｂavr(w)は夫々Ｒavr(w)＝Ｒto
tal(w)／ｍ，Ｂavr(w)＝Ｂtotal(w)／ｍで表される。こ
のＲavr(w)，Ｂavr(w)が色温度情報１ということにな
る。

【００４８】（第２の演算）次に、補正信号演算部３４
における第２の演算について説明する。

【００４９】この第２の演算は、第１の演算で白抽出さ
れた領域のデータ群の中で最も輝度レベルの高い領域の
データを抽出する動作を行う。

【００５０】そして、この最も輝度レベルの高い領域に
おけるＲｎ，Ｂｎを、Ｒ(Ymax)，Ｂ(Ymax)として補正信
号演算部３４内で置数する。このＲ(Ymax)，Ｂ(Ymax)が
色温度情報２ということになる。

【００５１】（第３の演算）次に、補正信号演算部３４
における第３の演算について説明する。

【００５２】第３の演算は画面全体の色差信号データの
平均を求める処理であり、本実施例の場合には１つの画
面が６４に分割されるので、以下の演算にて求められ
る。

【００５３】即ち、画面全体の色差信号（Ｒ−Ｙ）の平
均値Ｒavr は（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４＋・・・・・＋
Ｒ６４）／６４で求められ、画面全体の色差信号（Ｂ−
Ｙ）の平均値Ｂavr は（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｂ３＋Ｂ４＋・・
・・・＋Ｂ６４）／６４で求められることになる。この
Ｒavr ，Ｂavr が色温度情報３ということになる。

【００５４】補正信号演算部３４においては、更に、こ
れら３種類の色温度情報［Ｒavr(w)，Ｂavr(w)］，［Ｒ
(Ymax)，Ｂ(Ymax)］，［Ｒavr ，Ｂavr ］ｎｏｎａｋａ
ｄｅ，最小値のデータ、即ちホワイトバランス補正量が
最小となるデータを選択し、この選択された色温度情報
を前述した基準電位（基準値）Ｒref ，Ｂrefと比較し
て、値Ｒavr(w)，Ｒ(Ymax)もしくはＲavrと基準値Ｂavr
(w)，Ｂ(Ymax)もしくはＢavrと基準値Ｂrefとが夫々等
しくなるような補正データを演算し、色温度変化軌跡に
沿ったホワイトバランス補正が行われる様にこの補正デ
ータを出力することになる。

【００５５】上述の如く複数の色温度情報を用意し、こ
れらを選択的に用いることにより、様々なパターンの画
面に対し、良好なホワイトバランス補正を行え、有彩色
の被写体の影響を軽減できる機会をより多くすることが
できる。尚、この効果については後に詳述する。

【００５６】次に本実施例の撮像装置におけるホワイト
バランス補正の複数の動作モードについて説明する。

【００５７】図１は本実施例の撮像装置におけるホワイ
トバランス補正の動作モード及び、その遷移を示す図で
あり、図示の如く本実施例の撮像装置は４つのホワイト
バランス補正モードを持つ。

【００５８】図１における高速動作モードとは、ホワイ
トバランス補正データのフィードバックゲインを高く
し、且、更新周期を短くすることにより、ホワイトバラ
ンスのずれを短時間で補正する、被写体追従優先のモー
ドである。一方、低速動作モードとはホワイトバランス
補正データのフィードバックゲインを低くし、且、更新
周期を長くすることにより、ホワイトバランスのずれを
ゆっくりと補正する、安定性優先のモードである。

【００５９】また、図１のホールドモード１，２は共
に、このモードに入る直前のホワイトバランス補正デー
タを保持し、補正データの更新を行わず、見かけ上のホ
ワイトバランス補正動作を停止するモードである。

【００６０】これらの各モード間の遷移＜１＞〜＜１２
＞は、図１０に示される各遷移条件を満たすことによっ
てなされる。以下、図１０のａ〜ｌの各遷移条件につい
て詳細に説明する。

【００６１】（条件ａ）輝度信号レベルが極端に小さい
場合で、図７のフローチャートに示す様に画面全体のＹ
Ｈｎの合計値ＹＨtotal （＝ＹＨ１＋ＹＨ２＋ＹＨ３＋
・・・・・＋ＹＨ６４）が所定の低輝度基準値Ｙlow と
を比較し、ＹＨtotal の値が低輝度基準値Ｙlow の値を
下回った時に成立する。この条件の成立によって、図１
の＜２＞，＜３＞，＜１１＞に示すホワイトバランス補
正のモード遷移が実行される。

【００６２】尚、図８はこの条件ａが成立する判断の他
の例を示すフローチャートであり、図示の如く、ＹＨto
tal の値が低輝度基準値Ｙlow の値を下回り、且、アイ
リス位置検出器３７の出力により、アイリス２２が開放
状態にあることを検出した時のみ条件ａが成立する様に
構成することも可能である。

【００６３】（条件ｂ）上記条件ａの状態から抜け出し
た時に成立し、この条件ｂの成立によって図１の＜１＞
の遷移が実行される。尚、このｂの条件の成立時に用い
る低輝度基準値Ｙlow は条件ａの成立時に用いる低輝度
基準値と異ならしめることも可能である。

【００６４】（条件ｃ）輝度レベルの変化が非常に大き
い場合に成立し、その判断の一例を図９に示す。即ち、
本実施例ではアイリス位置検出器３７の値を一定時間間
隔でメモリ３３に記憶しており、図９のフローチャート
に示す様に、過去のアイリス位置検出器３７の出力値Ｉ
old と現在のアイリス位置検出器３７の出力値Ｉnew と
の差分値Ｉsub（＝｜Ｉold −Ｉnew ｜）を演算し、こ
の差分値Ｉsub と輝度変化の基準値Ｉlim とを比較し、
差分値Ｉsub が基準値Ｉlim を上回った時に成立する。
この条件ｃの成立によって図１の＜１０＞の遷移が実行
される。

【００６５】（条件ｄ）上述した第２の演算で得られた
Ｒ(Ymax)，Ｂ(Ymax)によりホワイトバランスを補正する
とした場合、そのホワイトバランス補正値が殆ど０であ
ると判断された場合、即ちＲ(Ymax)≒Ｒref で、且、Ｂ
(Ymax)≒Ｂref である場合に成立し、この条件ｄの成立
によって図１の＜８＞，＜９＞，＜１２＞の遷移が実行
される。

【００６６】（条件ｅ）上述した第３の演算で得られた
Ｒavr ，Ｂavr によりホワイトバランスを補正するとし
た場合、そのホワイトバランス補正値が殆ど０であると
判断された場合であり、即ちＲavr ≒Ｒref で、且、Ｂ
avr ≒Ｂref である場合に成立し、この条件ｅの成立に
よって図１の＜２＞，＜３＞の遷移が実行される。

【００６７】（条件ｆ）上述した第１の演算で得られた
Ｒavr(w)，Ｂavr(w)によりホワイトバランスを補正する
とした場合、そのホワイトバランス補正値が殆ど０であ
ると判断された場合であり、即ちＲavr(w)≒Ｒref で、
且、Ｂavr(w)≒Ｂref である場合に成立し、この条件ｆ
の成立によって条件ｅと同様に図１の＜２＞，＜３＞の
遷移が実行される。

【００６８】（条件ｇ）上記各色差信号データを用い
て、色温度変化があったと判定された場合に成立し、こ
の条件ｆの成立によって条件ｃと同様に図１の＜１０＞
の遷移が実行される。以下に、本実施例の装置で用いた
この色温度変化の判定のアルゴリズムの一例について、
説明する。

【００６９】図２の補正信号演算部３４では分割された
領域中の所定の複数の領域のＲｎ，Ｂｎ，ＹＨｎのデー
タを夫々メモリ３３に記憶させておく。本実施例におい
ては図４中にハッチングで示す８つの領域のＲｎ，ｂ
ｎ，ＹＨｎを夫々所定時間間隔でメモリ３３に記憶させ
る。尚、本実施例においては図１０に示す様に１秒毎に
各値Ｒｎ，Ｂｎ，ＹＨｎを上記８つの領域について記憶
する。即ち、１秒毎のサンプリング動作で、（Ｒ１，Ｂ
１，ＹＨ１），（Ｒ８，Ｂ８，ＹＨ８），（Ｒ１９，Ｂ
１９，ＹＨ１９），（Ｒ２２，Ｂ２２，ＹＨ２２），
（Ｒ４３，Ｂ４３，ＹＨ４３），（Ｒ４６，Ｂ４６，Ｙ
Ｈ４６），（Ｒ５７，Ｂ５７，ＹＨ５７），（Ｒ６４，
Ｂ６４，ＹＨ６４）の８組２４個のデータをメモリ３３
に記憶することになる。

【００７０】そして、補正信号演算部３４ではメモリ３
３に記憶された過去のデータと現在のデータとを比較し
て色温度の変化を判定する。以下にその判定方法につい
て更に説明を続ける。

【００７１】色温度変化の判定は各領域毎の色変化を検
出することによって行う。即ち、今、時間が図１０にお
けるｔ３である場合、色変化の検出はｔ３にてサンプリ
ングされた上記２４個の各データと、メモリ３３に記憶
されているｔ２にてサンプリングされた上記２４個の各
データとの差分を演算することによって行う。

【００７２】ここで、ｔ２においてサンプリングされた
Ｒ１の値をＲ１（ｔ２）、ｔ３においてサンプリングさ
れたＲ１の値をＲ１（ｔ３）とした時、それらの差分値
ΔＲ１はＲ１（ｔ３）−Ｒ１（ｔ２）で表し、同様にΔ
Ｂ１，ΔＲ８，・・・・を定義すると、（ΔＲ１，ΔＢ
１），（ΔＲ８，ΔＢ８），（ΔＲ１９，ΔＢ１９），
（ΔＲ２２，ΔＢ２２），（ΔＲ４３，ΔＢ４３），
（ΔＲ４６，ΔＢ４６），（ΔＲ５７，ΔＢ５７），
（ΔＲ６４，ΔＢ６４）の８組１８個の差分値が得られ
る。

【００７３】図１１〜図１３はこれらの色変化検出値か
ら色温度変化の判定を行う方法を説明するための図で、
図１１はこの判定に用いる座標を説明するための図、図
１２は色温度が低くなった状態を図１１の座標を用いて
説明するための図、図１３は色温度が高くなった状態を
図１１の座標を用いて説明するための図である。

【００７４】色温度変化の判定は、まず、上記各差分値
の組を図１１に示す如きΔＲ，ΔＢ座標からなる２次元
座標面に置き換える。ここで、仮に画面全体を照らす光
源の色温度がｔ２〜ｔ３の間に低い色温度に変化した場
合には、８つの領域のΔＲは全て正に変化し、ΔＢは全
て負に変化するため、（ΔＲ，ΔＢ）のベクトルは図１
２に示す様に図１１の座標上での第４象限上にある。ま
た、画面全体を照らす光源の色温度がｔ２〜ｔ３の間に
高い色温度に変化した場合には、（ΔＲ，ΔＢ）のベク
トルは図１３に示す様に図１１の座標上での第２象限上
にあることになる。

【００７５】但し、被写体の輝度が著しく低い場合や、
逆に著しく高く色とびしている場合には光源の色温度が
変化しても色成分はあまり変化しないため、このような
低輝度及び高輝度下のΔＲ，ΔＢは除外して考える。こ
の時前述のＹＨｎ（ｔ２）及びＹＨｎ（ｔ３）を用いて
この高輝度及び低輝度の判定が行われることになる。

【００７６】図１４は、図１１の座標上における色温度
変化判定領域を示す図である。つまり、前述した高輝度
部及び低輝度部を除いたΔＲ，ΔＢは、光源の色温度が
低く変化した場合には全ての領域について図１４のエリ
ア１に存在し、一方、光源の色温度が高く変化した場合
には全ての領域について図１４のエリア２に存在するの
で、これを確認して色温度変化を判定するのである。

【００７７】ここで、上記エリア１及びエリア２の設定
に際しては、色温度変化の判定中にも、ホワイトバラン
ス補正動作が行われていることを考慮する。即ち、色温
度変化の判定中のホワイトバランス補正動作により、図
１５に示す様に１秒間で出力されるカラー画像信号が最
大で点Ｐ（ｔ１）から点Ｐ（ｔ２）に変化したものとす
ると、サンプリングされた前述の差分値ΔＲ，ΔＢもホ
ワイトバランス補正された分（ｄｒ０，ｄｂ０）だけ変
化する。これら最大のホワイトバランス補正に伴う値ｄ
ｒ０，ｄｂ０の変化は光源の変化によって生じたもので
も、被写体の変化によって生じたものでもないので、色
温度変化の判定エリア（エリア１及びエリア２）はこれ
らの値ｄｒ０，ｄｂ０の変化を含まない様に設定しなけ
ればならない。

【００７８】従って、図１４に示すエリア１，エリア２
は共に、ΔＲの絶対値がｄｒ０未満である領域、及びΔ
Ｂの絶対値がｄｂ０未満である領域は含まない様に設定
されている。これによって、更に誤動作を小さくでき
た。

【００７９】ここで、ｔ１〜ｔ３の間に色温度の変化が
なく、被写体が図１６（Ａ）〜（Ｂ）に示す様に変化し
た場合を想定すると、ｔ２におけるΔＲ，ΔＢは以下の
如くなる。即ち、（ΔＲ２２，ΔＢ２２）及び（ΔＲ１
９，ΔＢ１９）は図１７に示す様にエリア１内に入るこ
とになるが、これらの組以外の（ΔＲ１，ΔＢ１），
（ΔＲ８，ΔＢ８），（ΔＲ４３，ΔＢ４３），（ΔＲ
４６，ΔＢ４６），（ΔＲ５７，ΔＢ５７），（ΔＲ６
４，ΔＢ６４）は全て（０，０）となり、エリア１内に
存在しない。そのため、この場合には色温度変化はなか
ったものと判定される。

【００８０】（条件ｈ）白抽出により抽出される領域が
全くなく、上述した第１の演算に用いられるデータが存
在しない場合に成立し、この条件ｈの成立によって図１
の＜３＞の遷移が実行される。

【００８１】（条件ｉ）上述した第３の演算により求め
られたＲavr ，Ｂavr が図２１の白抽出エリア内にない
場合に成立する。これを確認する具体的な方法として
は、まず、上記Ｒavr ，Ｂavr から、図２１のｘ成分及
びｙ成分を検出する。このｘ成分（ｘavr）は（Ｒavr
−Ｂavr ）で算出でき、ｙ成分（ｙavr ）は（Ｒavr ＋
Ｂavr ）で算出できる。そして、この算出したｘavr ，
ｙavr に対応する図２１上の位置がハッチング範囲内に
ない場合、即ち、ｘavr ＜ｄ，ｃ＜ｘavr ，ｙavr ＞
ｂ，ａ＜ｙavr の内少なくとも１つが成立した場合この
条件ｉが成立する。この条件ｉの成立によって図１の＜
３＞の遷移が実行される。

【００８２】（条件ｊ）図１の高速動作モードでの動作
時間を制限するための条件であり、高速動作モードに入
ってから所定期間経過後に成立する。即ち、図１の＜１
＞もしくは＜７＞の遷移が実行され、即ち、上記条件ｂ
もしくは後述の条件ｋが成立してホワイトバランス補正
動作が高速動作モードに入ると、補正信号演算部３４な
いに内蔵されたタイマをスタートさせ、このタイマの計
時時間が所定時間となった時にこの条件ｊが成立するよ
うにしている。この条件ｊが成立すると、図１の＜５＞
の遷移、即ち、ホワイトバランス補正の高速動作モード
から低速動作モードへの遷移が実行される。

【００８３】（条件ｋ）上記条件ｃ（大きな輝度レベル
変化）及び条件ｇ（色温度変化）が共に成立した時に成
立し、条件ｃ，条件ｋの成立時にはホールドモード２か
ら低速動作モードへの遷移を行ったが、この条件ｋの成
立時には、即座に高速動作モードに入るべく図１の＜１
＞，＜６＞，＜７＞の遷移が実行される。

【００８４】（条件ｌ）上記条件ｅ，条件ｆ，条件ｈ，
条件ｉの何れも成立していない時に成立し、図１の＜４
＞の遷移が実行される。

【００８５】以上説明した条件ａ〜条件ｌの遷移条件に
従い、図１，図６に示すようにホワイトバランス補正の
動作モードの遷移が決定されることになる。尚、図１か
ら明らかなように電源の投入時には、上述のタイマをリ
セットして高速動作モードに入り、ホワイトバランス補
正データは高色温度の光源に対応する値を初期設定して
おき、以後徐々に変化させるように構成されている。

【００８６】上述の如き実施例の撮像装置によれば、一
旦、動作モードがホールドモードになると、ホワイトバ
ランス補正の再起動を行う遷移条件を満足しない限りホ
ワイトバランス補正を行わないため、被写体の変化のみ
による誤ったホワイトバランス補正を防止できる。ま
た、ホワイトバランス補正の再起動がなされると、再起
動のための遷移条件に応じて様々な被写体の状況に対応
した最適な動作速度でホワイトバランス補正を行うた
め、被写体の色変化に影響されにくく、撮影状況に応じ
た素早い追従性をも実現できる。

【００８７】以下、このような本実施例の効果につい
て、被写体の状況に照らして幾つかの具体例を説明す
る。

【００８８】（例１）まず、前述した図２２（ａ１），
（ｂ１），（ｃ１）に示す被写体変化があった場合につ
いて考察する。この場合には図２２（ａ１）の状態にお
いて、色差信号成分は図２２（ａ２）の如くなっている
筈であるので、前述した第１，第２及び第３の演算によ
り得られたデータ［Ｒavr(w)，Ｂavr(w)］，［Ｒ(Yma
x)，Ｂ(Ymax)］，［Ｒavr ，Ｂavr ］は全て基準電位Ｒ
ref ，Ｂref とほぼ等しくなっている。従って、上述し
た遷移条件ｄ，ｅ，ｆが何れも成立することになり、図
１＜２＞，＜３＞，＜８＞，＜９＞，＜１２＞が何れも
実行されることになり、ホワイトバランス補正はホール
ドモード２となる。

【００８９】この状態で、被写体が図２２（ｂ１），
（ｃ１）に示すように変化したとしても遷移条件ａ，
ｃ，ｇ，ｋは何れも満足せず、図１の＜７＞，＜１０
＞，＜１１＞の何れについても実行されることはなく、
動作モードはホールドモード２のままとなり、ホワイト
バランス補正状態は図２２（ｂ２）の状態で安定する。
従って、従来の色抽出方式のホワイトバランス補正のよ
うに誤った補正を行うことはない。

【００９０】そして、もし、このホワイトバランス補正
状態が図２２（ｂ２）の状態で安定している状態にて、
光源の色温度が変化した場合、前述の手法により色温度
変化が判定されることになるので、上記遷移条件ｇが成
立し、図１の＜１０＞の遷移が実行され、ホワイトバラ
ンス補正は低速動作モードへと移行する。これにより、
ホワイトバランス補正が再起動され、新たな光源の色温
度に対応する補正動作が行われる。

【００９１】（例２）次に、図１８に示す如き背景が緑
の人物を撮影した場合について説明する。この時、色差
信号のベクトルが背景については図１９（Ａ）のＰｇ、
人物については図１９（Ａ）のＰｈのようになる。この
ような状況下で、前述した白抽出方式のホワイトバラン
ス補正を行った場合においては、Ｐｈで示される肌色成
分のみが抽出されることになり、ホワイトバランス補正
により図１９（Ｂ）に示すように色差信号が補正され、
この肌色がほぼ白くなるまで褪色してしまっていた。

【００９２】これに対して、本実施例の撮像装置におい
ては前記第３の演算により画面全体のＲavr ，Ｂavr を
求めると、そのベクトルは図１９（Ｃ）にＰａにて示す
ようになり、このＰａ点が白抽出エリア外であると判断
される。すると、前述の遷移条件ｉが成立することにな
り、ホワイトバランス補正がホールドモード１となる。
そのためホワイトバランスは図１９（Ａ）の状態から変
化することはなく、この状態で安定することになる。

【００９３】（例３）撮影状況が、屋内から屋外に変化
した場合について説明する。この場合には輝度変化が大
きく、光源の色温度変化も大きいため、素早くホワイト
バランス補正を行う必要がある。本実施例においては、
大きな輝度変化と色温度変化があると、前述の遷移条件
ｋが成立することになり、その時点でホワイトバランス
補正が何れのモードにあったとしても、図１の遷移＜１
＞，＜６＞，＜７＞が実行されることにより、ホワイト
バランス補正は高速動作モードに移行し、素早く屋外の
色温度に合致したホワイトバランス状態とすることがで
きる。

【００９４】その後、この高速動作モードが所定期間続
くと、前述した遷移条件ｊが成立し、ホワイトバランス
補正は低速動作モードに一旦遷移した後、被写体の状況
により動作モードの遷移を行うことになる。

【００９５】（例４）次に、誤ってレンズキャップをつ
けたまま電源を投入し、ホワイトバランス補正動作を開
始せしめ、その後レンズキャップを外した場合について
説明する。この場合にはレンズキャップを付けている状
態では上述の遷移条件ａが成立しているのでホワイトバ
ランス補正の動作モードはホールドモード１となってい
るが、レンズキャップを外した時に遷移条件ｂが成立す
る。そのため図１の遷移＜１＞が実行され、ホワイトバ
ランス補正は高速動作モードへと移行し、レンズキャッ
プを外した後にはホワイトバランスを短時間で光源の色
温度に合わせることができる。

【００９６】尚、本明細書において説明した実姉例の装
置においては、画面全体の色信号のデータの平均をとる
場合に分割した６４個の領域全てについてデータを抽出
し、これらの平均を演算したが、画面全体に一様に分布
していれば一部の領域のデータのみを抽出し、これらの
領域のデータの平均を取る構成とすることも可能であ
る。

【００９７】また、色温度変化を判定するために色変化
を検出する領域を図４にハッチングで示す８つの領域と
したが、同様に画面全体に一様に分布していればこの領
域数を変更することも可能である。また、検出する領域
の位置や数を被写体の状況に応じて変化させる構成とす
ることも可能である。

【００９８】

【発明の効果】以上説明した様に本発明の撮像装置によ
れば、複数の色温度情報中の１つを選択可能な構成とす
ることにより、様々な撮影画面に対して最適な色温度情
報を用いて良好なホワイトバランス補正が行えるように
なり、多種多様な画面構成の何れについても有彩色の被
写体の影響を最小限に抑えることが可能となった。ま
た、ホワイトバランス補正手段のモードを互いに補正速
度の異なる複数のモード間で切り換えることができるの
で、追従性と安定性とを両立させることができ、且、有
彩色の被写体の影響も低下させて誤補正の少ない、安定
で、良好なホワイトバランスの補正が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の撮像装置におけるホワイト
バランス補正の動作モード及び、その遷移を示す図であ
る。

【図２】本発明の一実施例の撮像装置の概略構成を示す
ブロック図である。

【図３】図２のアイリス位置検出器の出力電圧を説明す
るための図である。

【図４】図２の撮像装置による画面分割と分割領域毎の
データ及び、色変化検出領域を説明するための図であ
る。

【図５】図２の撮像装置による色とびを判定値を説明す
るための図である。

【図６】図１に示すホワイトバランス補正の４つの動作
モード間の遷移条件を示す図である。

【図７】図６の遷移条件中、条件ａが成立するための判
断の一例を説明するためのフローチャートである。

【図８】図６の遷移条件中、条件ａが成立するための判
断の他の例を説明するためのフローチャートである。

【図９】図６の遷移条件中、条件ｃが成立するための判
断の一例を説明するためのフローチャートである。

【図１０】図２の撮像装置による色変化検出のためのデ
ータのサンプリング周期を説明するための図である。

【図１１】色変化検出値から色温度変化の判定を行うた
めに用いる座標を説明するための図である。

【図１２】色温度が低くなった状態を図１１の座標を用
いて説明するための図である。

【図１３】色温度が高くなった状態を図１１の座標を用
いて説明するための図である。

【図１４】図１１の座標上における色温度変化判定領域
を示す図である。

【図１５】図２の装置における、最大のホワイトバラン
ス補正動作によるカラー画像信号の変化を説明するため
の図である。

【図１６】図２の装置の効果を説明するための被写体の
変化例を示す図である。

【図１７】図１６の状態における色温度変化の判定動作
を説明するための図である。

【図１８】図２の装置の効果を説明するための被写体の
一例を示す図である。

【図１９】図１８に示す被写体に対するホワイトバラン
ス補正について説明するための図である。

【図２０】白抽出方式のホワイトバランス補正を行う従
来の撮像装置の要部構成を示すブロック図である。

【図２１】白抽出方式における信号の抽出範囲の例を説
明するための図である。

【図２２】白抽出方式のホワイトバランス補正の問題点
を説明するための図である。

【符号の説明】

１撮像素子２輝度色度信号生成回路３，４利得制御回路５色差信号生成回路３０，３１，３２アナログ−デジタル変換器３３メモリ３４補正信号演算部３５，３６デジタル−アナログ変換器３７アイリス位置検出器５０同期信号発生回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像手段と、該撮像手段の出力から出力されるカラービデオ信号中の
色信号を用いて複数の色温度情報を算出する演算手段
と、前記複数の色温度情報中の１つを選択する選択手段と、該選択手段によって選択された色温度情報により前記カ
ラービデオ信号のホワイトバランスを補正するホワイト
バランス補正手段とを備えることを特徴とする撮像装
置。
【請求項２】前記選択手段は、前記複数の色温度情報
中最もホワイトバランス補正量の小さくなる色温度情報
を選択することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】前記演算手段は、前記撮像手段の撮影画
面中の複数の領域について夫々色信号を抽出し、各領域
について抽出された色信号に従う色情報検出する検出手
段を備え、前記複数の色温度情報は少なくとも複数の領
域全ての色情報を用いて演算された第１の色温度情報
と、前記複数の領域中の一部の色情報のみを用いて演算
された第２の色温度情報と含むことを特徴とする請求項
１の撮像装置。
【請求項４】前記複数の領域が画面全体を分割した複
数の領域であり、前記１の色温度情報が前記複数の領域
全ての前記色情報の平均値から演算されることを特徴と
する請求項３の撮像装置。
【請求項５】前記第２の色温度情報が、前記複数の領
域中、色信号が白い被写体に対応する色信号が変化した
範囲に含まれる領域のみについての前記色情報の平均値
から演算されることを特徴とする請求項３の撮像装置。
【請求項６】前記第２の色温度情報が、前記複数の領
域中、輝度レベルが最も高い領域の前記色情報のみから
演算されることを特徴とする請求項３の撮像装置。
【請求項７】撮像手段と、該撮像手段の出力から出力されるカラービデオ信号のホ
ワイトバランスを補正するホワイトバランス補正手段
と、前記ホワイトバランス補正手段のモードを互いに補正速
度の異なる複数のモード間で切り換える切換手段とを備
えることを特徴とする撮像装置。
【請求項８】前記複数のモードが、補正速度の速い第
１の補正モードと、補正速度の遅い第２の補正モード
と、補正を停止する第３の補正モードとを備えることを
特徴とする請求項７の撮像装置。
【請求項９】前記切換手段は、前記カラービデオ信号
の輝度レベルが低下したことに伴い、前記ホワイトバラ
ンス補正手段を、前記第１の補正モードもしくは前記第
２の補正モードから前記第３の補正モードに切り換える
ことを特徴とする請求項８の撮像装置。
【請求項１０】前記切換手段は、前記ホワイトバラン
ス制御手段におけるホワイトバランス補正値がほぼ０と
なったことに伴い、前記ホワイトバランス補正手段を、
前記第１の補正モードもしくは前記第２の補正モードか
ら前記第３の補正モードに切り換えることを特徴とする
請求項７の撮像装置。
【請求項１１】前記切換手段は、前記カラービデオ信
号の輝度レベルに大きな変化があったことに伴い、前記
ホワイトバランス補正手段を、第３の補正モードから前
記第１の補正モードもしくは前記第２の補正モードに切
り換えることを特徴とする請求項８の撮像装置。
【請求項１２】前記ホワイトバランス補正手段は、前
記撮像手段の撮影画面中の複数の領域について夫々色信
号を抽出し、各領域について抽出された色信号に従う色
情報を検出する検出手段を備え、前記切換手段は、前記
各領域についての色情報から色温度の変化を判定する手
段を備え、該判定手段により色温度の変化が判定された
ことに伴い、前記ホワイトバランス補正手段を、第３の
補正モードから前記第１の補正モードもしくは前記第２
の補正モードに切り換えることを特徴とする請求項８の
撮像装置。
【請求項１３】前記切換手段は、前記第１の補正モー
ドが所定期間継続したに伴い、前記ホワイトバランス補
正手段を、第１の補正モードから前記第２の補正モード
に切り換えることを特徴とする請求項８の撮像装置。
【請求項１４】前記ホワイトバランス補正手段は、前
記撮像手段の撮影画面中の複数の領域について夫々色信
号を抽出し、各領域について抽出された色信号に従う色
情報検出する検出手段を備え、前記切換手段は、前記各
領域についての色情報から色温度の変化を判定する手段
を備え、該判定手段により色温度の変化が判定され、
且、前記カラービデオ信号の輝度レベルに大きな変化が
あったことに伴い、前記ホワイトバランス補正手段を、
第２の補正モードもしくは第３の補正モードから前記第
１の補正モードに切り換えることを特徴とする請求項８
の撮像装置。