JPH0955949A

JPH0955949A - 撮像装置

Info

Publication number: JPH0955949A
Application number: JP7205664A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Kubo; 広明久保
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1995-08-11
Filing date: 1995-08-11
Publication date: 1997-02-25

Abstract

(57)【要約】【課題】同一光源下での画面構成の変化に伴うホワイ
トバランスの変化を抑制し、安定した色補正制御を可能
にする。【解決手段】ローライトクリップ回路９７１で撮像画
像のハイライト部が抽出され、光度データ変換回路９７
６により光源の有無及びその色温度が判別され、光源判
別確度演算回路９７７によりその判別結果の信頼度が演
算される。光源の色温度情報が含まれていると、ＭＩＸ
回路９８６によりハイライト部のＲ色の画像データとハ
イライト部以外の領域のＲ色，Ｂ色の画像データとから
光源の色温度に基づくＷＢ調整用のゲイン制御値が設定
される。このゲイン制御値はカウンタ９８７により所定
周期で設定され、この周期は光源判別確度演算回路９７
７の信頼度の演算結果に応じて変更される。光源の色温
度が確定しているときはゲイン制御値の設定周期を長く
してＷＢ調整のふらつきを抑制できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＣＤ等の撮像素
子を用いた撮像装置に係り、特に撮像画像のホワイトバ
ランス調整に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レンズに入射した光像を電気信号に変換
して取り込むカラービデオカメラやスチルビデオカメラ
においては、使用されるＣＣＤ（Charge Coupled Devic
e）等の撮像センサの分光感度特性は一定で、被写体の
光源の色温度が変化した場合、撮像画像に色ずれが生じ
るため、通常、この色ずれを補正するために撮像信号の
ホワイトバランスが取られるようになっている。

【０００３】上記ホワイトバランスは、撮像画像内の光
源の色温度情報が含まれる高輝度部（白色部）の画像デ
ータに基づき撮像画像のＲ，Ｇ，Ｂの各色成分のレベル
比（Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ）を調整することにより可能である
が、従来のカラービデオカメラやスチルビデオカメラで
は、入射光量に比例した電圧を出力するリニアな光電変
換特性を有するＣＣＤが用いられており、被写体の輝度
範囲に対するダイナミックレンジが不十分で、撮像画面
内の高輝度部から正確に光源の色温度情報が抽出できな
いため、高輝度部の画像データを用いたホワイトバラン
スの調整方法は採用されていない。

【０００４】すなわち、従来のビデオカメラに使用され
る撮像センサは、図１４の特性に示すように、光の強
度（特性の傾き）を比例係数とする入射光量に比例し
た電圧を出力するリニアな光電変換特性を有し、ダイナ
ミックレンジに対する入射光量の範囲（領域Ａ１）が狭
く、撮像センサの露光時間のみを制御して撮像すると、
光源の色温度情報が含まれる高輝度部（領域Ａ２）の画
像はオーバーフローしてしまう。特に補色系単板式ＣＣ
Ｄを用いたものでは色変調キャリアが飽和して色が回る
ため、色再現性を考慮すると、更にダイナミックレンジ
が狭くなる。

【０００５】このため、正確な光源の色温度情報が得ら
れない高輝度部の画像データに基づいてホワイトバラン
スの調整を行うと、却って色ずれを悪化させることにな
る。

【０００６】絞りにより入射光量を制限して特性の傾
きを特性のように変化させ、入射光量と露光時間とを
制御して撮像センサのダイナミックレンジを拡張するこ
とによりオーバーフローさせることなく高輝度部の画像
を取り込むことも可能であるが、主要被写体部のＳ／Ｎ
比劣化を招くため、このような露出制御は行うことがで
きず、高輝度部の画像データに基づくホワイトバランス
調整は採用されていない。

【０００７】上記のように撮像センサの光電変換特性に
より高輝度部から信頼性のある光源情報が得られないの
で、従来、これに代わるものとして比較的明るく彩度の
低い部分の撮像信号に基づきホワイトバランスの調整が
行われている。

【０００８】すなわち、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色成分の画像信
号をＹ信号（輝度信号）とＣ信号（色信号）とに変換
し、Ｃ信号が所定レベル以下で、かつ、Ｙ信号が所定レ
ベル以上の部分の画像信号を基準レベルとしてホワイト
バランスの調整が行われている。

【０００９】また、被写体の光源の変化や画面構成の変
化により撮影画面の色バランスが変化した場合にも色ず
れを補正し得るように、上記ホワイトバランス調整用デ
ータは所定の周期で更新されるようになっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば同一
光源下での動体撮影のように撮影画面が変化する場合、
この撮影画面の変化に応じてホワイトバランス調整を行
うと、動体が変化する度に色バランスがふらつき、却っ
て不快な映像となるため、ホワイトバランス調整を頻繁
に行うことは好ましくない。このため、従来は、上記ホ
ワイトバランス調整用データの更新周期は比較的長く設
定し、撮影画面が少々変化してもホワイトバランス調整
値はホールドするようになっている。

【００１１】しかし、ホワイトバランス調整の更新周期
をあまり長くすると、被写体の光源が変化したとき、ホ
ワイトバランス調整が行われず、色ずれが生じるおそれ
があるので、好ましくは被写体の光源の変化に応じてホ
ワイトバランス調整を更新するほうがよいが、従来のホ
ワイトバランスの調整方法は、比較的明るく彩度の低い
部分の撮像データから光源の色温度情報を推定している
ので、光源の色温度を正確に推定することはできず、被
写体の光源の変化に応じてホワイトバランス調整を更新
することは困難となっている。

【００１２】本発明は、上記課題に鑑みてなされもので
あり、対数圧縮型の光電変換特性を有する撮像素子を用
いて撮像し、この撮像画像の光源の色温度の基づきホワ
イトバランスの更新周期を制御することにより光源に変
化に応じて好適に色補正が可能な撮像装置を提供するも
のである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、入射光をその
光量に対して対数圧縮された電気信号に変換して出力す
る対数特性を備えた複数の光電変換素子からなる撮像手
段と、上記撮像手段で撮像された画像から所定の高輝度
領域を抽出する領域抽出手段と、抽出された高輝度領域
における光源の有無を判別する判別手段と、上記判別手
段の判別結果の確度を算出する確度算出手段と、上記高
輝度領域から光源の色温度を検出する検出手段と、検出
された光源の色温度に基づき上記撮像画像のホワイトバ
ランス調整用データを生成するデータ生成手段と、所定
の周期で上記ホワイトバランス調整用データを生成する
データ生成制御手段と、上記確度算出手段の算出結果に
応じて上記ホワイトバランス調整用データの生成周期を
変更する周期変更手段とものである。

【００１４】上記構成により、被写体光像は被写体輝度
に対して対数圧縮された電気信号に変換されて撮像さ
れ、所定の周期でこの撮像画像内の所定の高輝度領域に
含まれる光源の色温度に基づきホワイトバランス調整用
のデータが生成される。また、上記高輝度領域における
光源の有無の判別確度が算出され、この確度に応じてホ
ワイトバランス調整用データの生成周期が変更される。

【００１５】例えば光源有りの判別確度が高いときは、
被写体の光源の色温度が安定していると推定されるの
で、ホワイトバランス調整用のデータの更新周期が長く
設定され、不必要にホワイトバランス調整を行うことに
よる色補正のふらつき等の不具合が防止される。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る撮像装置の
ブロック構成図である。撮像装置１は、被写体からの反
射光（被写体光像）を撮像系に導く光学系、上記被写体
光像を電気信号に変換して取り込む撮像系、この撮像系
で撮像された画像信号の信号処理を行う信号処理系とか
ら構成されている。

【００１７】光学系は、被写体光像を撮像系の撮像面に
結像するレンズ系２、非撮像時にＣＣＤイメージセンサ
６を保護するためのアイリス３及びこのアイリス３の駆
動を制御するアイリスドライバ４からなる。アイリスド
ライバ４は、後述する露出制御演算回路９５から入力さ
れる露出制御値に基づきアイリス３の開閉を制御する。
すなわち、アイリスドライバ４は、ＣＣＤイメージセン
サ６の撮像動作開始直前にアイリス３を開口させ、所定
の露光時間の経過後、アイリス３を閉塞させ、非撮像時
はＣＣＤイメージセンサ６への入射光を遮断する。

【００１８】撮像系は、入射光をＲ（赤），Ｇ（緑）、
Ｂ（青）の３原色の色成分に分解するダイクロイックプ
リズム５、このダイクロイックプリズム５から出力され
るＲ，Ｇ，Ｂの各色成分の被写体光像を電気信号に光電
変換して取り込む３枚のＣＣＤイメージセンサ６(R)，
６(G)，６(B)及びこれらのＣＣＤイメージセンサ６
(R)，６(G)，６(B)の駆動を制御するタイミングジェネ
レータ７からなる。

【００１９】なお、本実施の形態では撮像系を３板式Ｃ
ＣＤイメージセンサで構成しているが、単板式ＣＣＤイ
メージセンサで構成してもよい。

【００２０】ＣＣＤイメージセンサ６（撮像手段)は、
入射光量に対する出力電圧が対数関数となる光電変換特
性を有し、各画素は等価的に図３に示す回路で構成され
ている。

【００２１】各画素は、入射光量を対数圧縮された電圧
に光電変換して出力する感光部６１とこの感光部６１か
らの出力電圧に基づき電荷を蓄積する電荷蓄積部６２と
からなる。

【００２２】感光部６１は入射光をその強度に比例した
光電流Ｉｐに光電変換するｐｎ接合型フォトダイオード
ＰＤと上記光電流Ｉｐを対数圧縮された電圧Ｖ_Gに変換
するｎチャネルＭＯＳ型電界効果トランジスタＦＥＴ
（以下、ＭＯＳＦＥＴという。）とから構成されてい
る。

【００２３】上記フォトダイオードＰＤのアノードは上
記ＭＯＳＦＥＴのドレイン（Ｄ）とゲート（Ｇ）とに接
続され、フォトダイオードＰＤのカソードには電源電圧
Ｖ_DDが印加されている。また、上記ＭＯＳＦＥＴのゲー
ト（Ｇ）は電荷蓄積部６２の第１電極Ｍ１に接続され、
ＭＯＳＦＥＴのソース（Ｓ）及びバックゲート（基板）
にはそれぞれＤＣ（直流）電圧Ｖ_SSとＤＣ電圧Ｖ_SUBが
印加されている。

【００２４】なお、ここでＶ_DD＞Ｖ_SS＞Ｖ_SUBであり、
フォトダイオードＰＤには逆バイアスが印加され、ＭＯ
ＳＦＥＴのソース（Ｓ）及びドレイン（Ｄ）とバックゲ
ートにも逆バイアスが印加されている。

【００２５】電荷蓄積部６２は、余剰電荷を排出する入
力ダイオード６２１、蓄積電荷電圧を制御する第１電極
Ｍ１、電荷を蓄積する第２電極Ｍ２、蓄積電荷の読出を
制御する第３電極Ｍ３及び読み出された蓄積電荷の転送
を行う第４電極Ｍ４以降の複数の電極からなる２相駆動
型ＣＣＤから構成されている。

【００２６】上記入力ダイオード６２１には電荷蓄積部
６２の電荷蓄積開始を制御する制御パルスφ_D（ローレ
ベルのパルス信号）が入力され、上記第１電極Ｍ１には
ＭＯＳＦＥＴのゲート電圧Ｖ_Gが入力されるようになっ
ている。

【００２７】また、上記第２電極Ｍ２と第３電極Ｍ３と
にはそれぞれダイナミックレンジのオフセットレベルを
調整するＤＣ電圧Ｖ_Rと電荷蓄積部６２の電荷蓄積終了
を制御するシフトパルスφ_S（ハイレベルのパルス信
号）とが印加され、上記第４電極Ｍ４以降の偶数番目の
電極Ｍ(2i+2)（ｉ＝１，２，…）と奇数番目の電極Ｍ(2
i+3)（ｉ＝１，２，…）とにはそれぞれ蓄積電荷を読出
しを制御する第１転送パルスφ１と第２転送パルスφ２
とが印加されるようになっている。なお、上記第１パル
スφ１及び第２転送パルスφ２は互いに位相がπだけず
れたパルス列信号である。

【００２８】ここで、感光部６１と電荷蓄積部６２の各
動作について説明する。閾値電圧Ｖ_Tが（Ｖ_G−Ｖ_S）≦
Ｖ_T＋（ｎｋＴ／ｑ）を満足するとき、ｎチャネルＭＯ
Ｓ型電界効果トランジスタのドレイン（Ｄ）には下記
式に示すサブスレッショールド電流Ｉ_DS（sub-threshol
d currrent）と呼ばれる微小電流が流れることが知られ
ている。

【００２９】

【数１】

【００３０】上記式において、表面準位密度Ｎ_fs＝０
（すなわち、Ｃ_fs＝０）、（Ｋ／ｎ）≪（Ｖ_D−Ｖ_S）と
すると、ｎ＝ｍ、１≪ｍ（Ｖ_D−Ｖ_S）／Ｋとなり、ｅｘ
ｐ｛−ｍ（Ｖ_D−Ｖ_S）／Ｋ｝≒０となるから、上記式
は下記式となる。

【００３１】

【数２】

【００３２】上記式より、閾値電圧Ｖ_Tが（Ｖ_G−
Ｖ_S）≦Ｖ_T＋Ｋを満足し、かつ、（Ｋ／ｎ）≪Ｖ_D−Ｖ_S
＝Ｖ_G−Ｖ_Sのとき、すなわち、（Ｋ／ｎ）≪（Ｖ_G−
Ｖ_S）≦（Ｖ_T＋Ｋ）であれば、ＭＯＳＦＥＴのドレイン
（Ｄ）に流れるサブスレッショールド電流Ｉ_DSはゲート
・ソース間の電位差（Ｖ_G−Ｖ_S）の指数関数となること
が分かる。

【００３３】一方、上記閾値電圧Ｖ_Tは下記式で表さ
れ、（Ｖ_SS（＝Ｖ_S）−Ｖ_SUB）により変化するから、Ｄ
Ｃ電圧Ｖ_SUBを適切に調整して上記（Ｋ／ｎ）≪（Ｖ_G−
Ｖ_S）≦Ｖ_T＋Ｋの条件を満足するようにＭＯＳＦＥＴの
動作状態を設定すると、回路構成上、Ｉ_D＝Ｉ_Pであるか
ら、光電流Ｉ_P＝Ｉ_DS0・ｅｘｐ｛（Ｖ_G−Ｖ_SS−Ｖ_T）／
Ｋ｝となり、ＭＯＳＦＥＴのゲート（Ｇ）には下記数
に示す対数圧縮されたゲート電圧Ｖ_Gが出力される。

【００３４】

【数３】

【００３５】

【数４】

【００３６】従って、感光部６１に光が入射すると、そ
の光の強度に比例した光電流Ｉ_PがフォトダイオードＰ
Ｄのカソードからアノードに流れ、ＭＯＳＦＥＴのドレ
イン（Ｄ）とゲート（Ｇ）とに供給される。そして、こ
の光電流Ｉ_Pは対数圧縮された電圧に変換されてＭＯＳ
ＦＥＴのゲート（Ｇ）から出力される。すなわち、感光
部６１においては、入射光が入射光量に対して対数圧縮
された電圧に光電変換されて出力される。

【００３７】一方、電荷蓄積部６２においては、各電極
Ｍ１，Ｍ２，…の直下にポテンシャルの井戸が形成さ
れ、上記第２電極Ｍ２直下のポテンシャルの井戸に上記
ＭＯＳＦＥＴのゲート電圧Ｖ_Gに対応した電荷量が蓄積
されるようになっている。

【００３８】ポテンシャルの井戸の深さは対応する電極
への印加電圧が高くなる程、深くなり、電荷に対するポ
テンシャルレベルは低くなるようなっている。従って、
上記ＤＣ電圧Ｖ_Rを高くするほど、上記第２電極Ｍ２直
下のポテンシャルの井戸の深さが深くなり、この井戸へ
の電荷蓄積容量は大きくなる。

【００３９】上記第２電極Ｍ２直下のポテンシャルの井
戸への電荷の蓄積は、最初、上記ＤＣ電圧Ｖ_Rにより決
定される最大蓄積量Ｃ_MAX（ＣＣＤのダイナミックレン
ジに相当する電荷量）の電荷を上記井戸に注入してお
き、この後、所定の露光時間だけ上記ＭＯＳＦＥＴのゲ
ート電圧Ｖ_Gに基づき上記井戸の上限レベルを低下させ
て入射光量に対応する量Ｃ_Log（露光量に相当する電荷
量）の電荷を上記入力ダイオード６２１に排出すること
により行われる。

【００４０】従って、露出制御終了時には、上記ポテン
シャルの井戸に最大蓄積量Ｃ_MAXからゲート電圧Ｖ_Gに比
例した量Ｃ_Log（入射光量に対して対数圧縮された電荷
量）を除いた量Ｃ_INT（＝Ｃ_MAX−Ｃ_Log）の電荷が蓄積
される。なお、この電荷量Ｃ_INTは、電荷蓄積部６２の
ダイナミックレンジ（感度範囲）から被写体の輝度を差
し引いた輝度値であるから、被写体輝度を白黒反転した
ネガ信号となっている。

【００４１】上記第２電極Ｍ２直下のポテンシャルの井
戸に蓄積された電荷は、上記露光時間が経過した時にシ
フトパルスφ_Sを入力し、第３電極Ｍ３直下のポテンシ
ャルレベルを第２電極Ｍ２直下のポテンシャルレベルよ
り低下させ、この第３電極Ｍ３直下を通して第４電極Ｍ
４直下の転送領域に排出することにより読み出される。

【００４２】図４は、電荷蓄積部６２の電荷蓄積及び蓄
積電荷の転送処理を示すタイムチャートを示し、図５
は、図４のタイムチャートの各タイミングにおける電荷
蓄積部６２のポテンシャルの状態を示す図である。な
お、図５において、斜線部は電荷を示している。

【００４３】図４において、時刻ｔ１は露光開始タイミ
ングであり、時刻ｔ４は露光終了タイミングである。ｔ
＝ｔ１で制御パルスφ_Dがローレベルに立ち下がると、
入力ダイオード６２１側から第１電極Ｍ１の下を通って
第２電極Ｍ２直下のポテンシャルの井戸Ｗ１に電子が注
入され（図５（ａ））、ｔ＝ｔ２で制御パルスφ_Dがハ
イレベルに立ち上がると、上記井戸Ｗ１に対して余剰の
電子が第１電極Ｍ１の下を通って入力ダイオード６２１
に排出され、これと同時に電荷蓄積（露光動作）が開始
される（図５（ｂ））。

【００４４】すなわち、制御パルスφ_Dが入力される
と、ポテンシャルの井戸Ｗ１に上記最大蓄積量Ｃ_MAXの
電荷を注入することでＣＣＤのリセットが行われ、露光
が開始される。

【００４５】露光が開始されると、ＭＯＳＦＥＴのゲー
ト電圧Ｖ_Gは入射光量に対して対数圧縮された特性で上
昇し、この電圧上昇に応じて第１電極Ｍ１直下のポテン
シャルが深くなり、上記ポテンシャルの井戸Ｗ１の電荷
が第１電極Ｍ１の下を通って入力ダイオード６２１に排
出される（図５（ｃ））。

【００４６】これにより上記ポテンシャルの井戸Ｗ１に
は上記電荷量Ｃ_INT（＝Ｃ_MAX−Ｃ_Log）が残留する。上
記電荷量Ｃ_INTはＤＣ電圧Ｖ_Rと上記ゲート電圧Ｖ_Gとの
電位差Ｖ_RG（＝Ｖ_R−Ｖ_G）の関数となるが、露光時間内
に排出される電荷量Ｃ_Logは上記ゲート電圧Ｖ_Gの対数特
性に基づくものであるから、上記電荷量Ｃ_INTも対数特
性となる。

【００４７】そして、ｔ＝ｔ４でシフトパルスφ_Sがハ
イレベルに立ち上がると、第３電極Ｍ３直下のポテンシ
ャルの井戸Ｗ２のレベルがポテンシャルの井戸Ｗ１のレ
ベルより低下し、この井戸Ｗ１に残留している蓄積電荷
が第３電極Ｍ３直下のポテンシャルの井戸Ｗ２に転送さ
れて露光は終了し（図５（ｄ））、ｔ＝ｔ５でシフトパ
ルスφ_Sがローレベルに立ち下がると、上記ポテンシャ
ルの井戸Ｗ２のレベルがポテンシャルの井戸Ｗ１のレベ
ルより高くなり、蓄積電荷が第４電極Ｍ４以降の電極直
下のポテンシャルの井戸（シフトレジスタ）に転送さ
れ、この蓄積電荷の信号処理系への読出が可能になる
（図５（ｅ））。

【００４８】そして、この後、ｔ＝ｔ６から第１，第２
転送パルスφ１，φ２が入力されると、第１，第２転送
パルスφ１，φ２に同期して第４電極Ｍ４以降の電極Ｍ
(i+３)（ｉ＝１，２，…)が交互に順次、ローレベルに
変化され、上記蓄積電荷が第４電極Ｍ４以降の電極直下
のポテンシャルの井戸に順次、転送されて信号処理系に
読み出される（図５（ｆ））。

【００４９】上記のようにＣＣＤイメージセンサ６は被
写体からの入射光をその光量に対して対数圧縮された電
気信号に変換して出力するので、図６に示す光電変換特
性を有している。

【００５０】同図において、横軸は入射光量であり、縦
軸はイメージセンサからの出力電圧である。

【００５１】上述したように、通常のＣＣＤイメージセ
ンサはリニアな光電変換特性を有しているので（図１４
参照）、ＣＣＤ出力電圧の範囲（ダイナミックレンジ）
に対する入射光量の範囲Ａ１が非常に狭く、例えばスキ
ーのゲレンデや晴天の雪景色を背景とする被写体をＣＣ
Ｄイメージセンサの露光時間のみを制御して撮影する
と、背景の高輝度部分の出力がオーバーフローしてしま
い、撮影画像の濃度バランスが著しく損なわれることと
なる。

【００５２】このため、通常のＣＣＤイメージセンサを
用いたカメラでは、被写体からの入射光量を制限する絞
りを設け、この入射光量と上記露光時間とを調整するこ
とによりＣＣＤイメージセンサの光電変換特性の傾きを
小さくしてダイナミックレンジを拡張するようにしてい
る。

【００５３】一方、本発明に係るＣＣＤイメージセンサ
６は、図６に示すように、対数圧縮して出力するノンリ
ニアな光電変換特性を有しているので、ＣＣＤ出力電圧
の範囲（ダイナミックレンジ）Ｄに対する入射光量の範
囲Ａ３が非常に広く、通常のＣＣＤイメージセンサのよ
うに絞りや蓄積時間制御を用いて入射光量を調整する必
要はなく、ダイナミックレンジＡ３について適正露出を
得ることができるようになっている。

【００５４】また、上述のようにＤＣ電圧Ｖ_Rは上記第
２電極Ｍ２直下のポテンシャルの井戸Ｗ１の深さを決定
し、ＤＣ電圧Ｖ_RによりＣＣＤイメージセンサ６のダイ
ナミックレンジの範囲が変化するようになっている。こ
れは図６において、ＤＣ電圧Ｖ_RによりＣＣＤイメージ
センサ６のダイナミックレンジのオフセットレベルＶ_L
を変化することに相当する。

【００５５】従って、ＣＣＤイメージセンサ６では、上
記ＤＣ電圧Ｖ_Rを調整することにより等価的にダイナミ
ックレンジＤ′〜Ｄの範囲で適正露出が可能になるの
で、本撮像装置１では、上記ＤＣ電圧Ｖ_Rにより露出制
御を行うようにしている。

【００５６】図１に戻り、タイミングジェネレータ７は
ＣＣＤイメージセンサ６(R)，６(G)，６(B)、相関二重
サンプリング回路８１の駆動を制御するクロックを生成
するとともに、露出制御演算回路９５から入力される露
出値に基づき上記制御パルスφ_D、シフトパルスφ_S、第
１，第２転送パルスφ１，φ２等の各種制御信号を生成
する。

【００５７】信号処理系は撮像系から出力される画像信
号（アナログ信号）に所定の信号処理を施し、デジタル
信号に変換するアナログ信号処理回路８とデジタル信号
に変換された画像信号（以下、画像データという。）に
所定の信号処理を施して出力するデジタル信号処理回路
９とから構成されている。

【００５８】アナログ信号処理回路８は、上記ＣＣＤイ
メージセンサ６から出力される画像信号のノイズを抑圧
する相関二重サンプリング回路８１（図中、ＣＤＳで示
す。以下、ＣＤＳ回路８１という。）、上記画像信号を
所定の規定レベルに増幅するプリアンプ８２、上記画像
信号のホワイトバランスを調整するホワイトバランス回
路８３（以下、ＷＢ回路８３という。）及び画像信号を
Ａ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータ８４を備えている。

【００５９】ＷＢ回路８３はＲ，Ｇ，Ｂの各色成分の画
像信号のゲインを調整する３個のＷＢアンプ（図中、Ｖ
ＣＡで示す。）を備え、Ｇ色の画像信号を所定の基準レ
ベルに設定するとともに、Ｒ色及びＢ色の各画像信号の
レベルを色補正演算回路９８からＤ／Ａコンバータ９９
を介して入力されるアンプゲイン制御値ＡＧ_R，ＡＧ_Bに
基づき調整する。

【００６０】Ａ／Ｄコンバータ８４は３個のＡ／Ｄコン
バータ８４(R)，８４(G)，８４(B)を有し、Ｒ，Ｇ，Ｂ
の各色成分の画像信号を構成する画素信号をそれぞれ１
０ビットの画像データに変換する。この画像データはデ
ジタル信号処理回路９内のγ補正回路９１、Ｙマトリッ
クス回路９４、光源判別回路９７及び色補正演算回路９
８に入力される。

【００６１】デジタル信号処理回路９は、Ａ／Ｄコンバ
ータ８４から入力される画像データのγ特性を補正する
γ補正回路９１、画像データの輪郭補正を行うエンハン
サ９２、デジタル信号処理後の画像データをアナログ信
号に変換して出力するＤ／Ａコンバータ９３、Ｒ，Ｇ，
Ｂの画像データから輝度データを生成するＹマトリック
ス回路９４、このＹマトリックス回路９４で生成された
輝度データから露出制御値（ＤＣ電圧Ｖ_R）、プリアン
プ５のゲイン調整値及びγ補正回路９１のγ補正テーブ
ルを生成する露出制御演算回路９５、エンハンサ９２の
輪郭補正を制御する輪郭補正制御回路９６、画像データ
から光源の色温度を検出するとともに、この検出確度を
演算する光源判別回路９７、上記アンプゲイン制御値を
演算する色補正演算回路９８及びこの色補正演算回路９
８から出力されるアンプゲイン制御値をアナログデータ
に変換するＤ／Ａコンバータ９９を備えている。

【００６２】γ補正回路９１はＲ，Ｇ，Ｂの各色成分の
画像データに対応して３個のγ補正回路を有している。
各γ補正回路９１(R)，９１(G)，９１(B)は露出制御演
算回路９５で作成された階調補正用のルックアップテー
ブルを用いてＲ，Ｇ，Ｂの各色成分の画像データを構成
する各画素データのγ変換を行う。なお、このとき、各
画素データは１０ビットデータから８ビットデータに変
換される。

【００６３】本実施の形態では、入力部で対数変換され
ていて入力画像のレンジが広いため、画像入力時には入
力画像により主要被写体のレベルを適正値に変換し、更
にこの変換後のレベルに対して最適なγ特性を持たせる
必要がある。この出力に対する露出レベル調整とγ調整
とを各γ補正回路９１(R)，９１(G)，９１(B)で行って
いる。

【００６４】エンハンサ９２もＲ，Ｇ，Ｂの各色成分の
画像データに対して３個のエンハンサを有している。各
エンハンサ９２(R)，９２(G)，９２(B)は、輪郭補正制
御回路９６から入力される輪郭制御信号に基づき画像デ
ータの水平方向及び垂直方向に輪郭信号を付加して画像
のエッジ部を強調し、解像度感を高める。

【００６５】Ｄ／Ａコンバータ９３もＲ，Ｇ，Ｂの各色
成分の画像データに対して３個のＤ／Ａコンバータ９３
(R)，９３(G)，９３(B)を有し、所定の信号処理後の画
像データをアナログ信号に変換して出力する。

【００６６】Ｙマトリックス回路９４は、Ｒ，Ｇ，Ｂの
各色成分の画像データを比視感度に近い所定の割合（例
えば、R:G:B:=0.33:0.59:0.11）で合成して輝度データ
を生成する。この輝度データは露出制御演算回路９５、
光源判別回路９７に入力されるとともに、露出制御演算
回路９５を介して輪郭補正制御回路９６に入力される。

【００６７】露出制御演算回路９５はＹマトリックス回
路９４で生成された輝度データから予め設定されたテー
ブルを用いてＣＣＤイメージセンサ６のＤＣ電圧Ｖ_R及
びプリアンプ５のゲイン調整値を演算し、ＤＣ電圧Ｖ_R
をタイミングジェネレータ７に出力し、ゲイン調整値を
プリアンプ５に出力する。

【００６８】輪郭補正制御回路９６は、輝度データに基
づきＲ，Ｇ，Ｂの各色成分の画像データに対する輪郭強
調レベルを設定し、輪郭制御信号としてそれぞれエンハ
ンサ９２(R)，９２(G)，９２(B)に出力する。

【００６９】光源判別回路９７はＲ，Ｇ，Ｂの各色成分
の画像データから所定レベルの高輝度領域の画像データ
を抽出し、この画像データから光源の色温度を検出する
とともに、ホワイトバランス調整データＷＢＤ１（Ｒ１
／Ｇ１，Ｂ１／Ｇ１）を演算する。なお、上記Ｒ１，Ｇ
１，Ｂ１は上記高輝度領域に含まれるＲ，Ｇ，Ｂの各色
成分の画像データの平均レベルである。

【００７０】また、光源判別回路９７は上記光源の色温
度の検出精度を判別し、この判別結果から上記アンプゲ
イン制御値（ＡＧ_R，ＡＧ_B）を生成するための制御信号
を生成する。

【００７１】なお、上記アンプゲイン制御値（ＡＧ_R，
ＡＧ_B）は、後述するように高輝度領域の画像データか
ら算出されたホワイトバランス調整データＷＢＤ１と上
記高輝度領域を除く領域（以下、低輝度領域という。）
の画像データから算出されたホワイトバランス調整デー
タＷＢＤ２（Ｒ２／Ｇ２，Ｂ２／Ｇ２）とを所定の比率
αで加算し、更にこの加算結果の逆数を演算することで
生成され、上記制御信号は上記加算比率αを指示する信
号である。なお、上記Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２は上記低輝度領
域に含まれるＲ，Ｇ，Ｂの各色成分の画像データの平均
レベルである。

【００７２】色補正演算回路９８は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色
成分の画像データから上記低輝度領域の画像データを抽
出し、この画像データから上記ホワイトバランス調整デ
ータＷＢＤ２を演算するとともに、光源判別回路９７か
ら入力される加算比率αに基づきこのホワイトバランス
調整データＷＢＤ２と上記ホワイトバランス調整データ
ＷＢＤ１とを加算し、更にこの加算結果の逆数を演算し
てアンプゲイン制御値（ＡＧ_R，ＡＧ_B）を算出する。こ
のアンプゲイン制御値（ＡＧ_R，ＡＧ_B）はＤ／Ａコンバ
ータによりアナログ信号に変換された後、ＷＢ回路８３
のＷＢアンプ８３(R)，８３(B)に入力される。

【００７３】図２は、光源判別回路及び色補正演算回路
の回路構成図である。光源判別回路９７は、ローライト
（lowlight)クリップ回路（領域抽出手段）９７１、ハ
イライト部面積演算回路９７２、重み付け回路９７３、
積分回路９７４、色補正ゲイン演算回路９７５、色度デ
ータ変換回路（検出手段）９７６及び光源判別確度演算
回路（判別手段、確度算出手段及びデータ生成制御手
段）９７７からなる。

【００７４】一方、色補正演算回路９８は、ハイライト
（highlight）クリップ回路９８１、重み付け回路９８
２、積分回路９８３、色補正ゲイン演算回路９８４、カ
ラーフェリアクリップ回路９８５、ＭＩＸ回路９８６
（データ生成手段）及びカウンタ（周期変更手段）９８
７からなる。

【００７５】タイミングジェネレータ７から出力される
ＤＣ電圧Ｖ_R及びＲ，Ｇ，Ｂの各色成分の画像データ
は、上記ローライトクリップ回路９７１とハイライトク
リップ回路９８１とに入力される。

【００７６】上記ローライトクリップ回路９７１は、所
定のクリップレベルで画像データの低輝度部をクリップ
し、高輝度部の画像データのみを取り出す回路である。
上記クリップレベルはＣＣＤイメージセンサ６のＤＣ電
圧Ｖ_R、すなわち、ダイナミックレンジのオフセットレ
ベルに応じて可変設定され、これにより画像データに含
まれる光源の色温度を示す領域（光源の光が直接入射さ
れた領域）又は光源の色温度を反映している領域（光源
からの光が正反射して入射された領域）を絶対値として
正確に抽出できるようになっている。

【００７７】例えば撮影画像が、図７に示す晴天又は曇
天の屋外撮影シーンでは、空を示す領域（斜線で示す領
域）Ｓ１が光源の色温度を反映しているので、この領域
Ｓ１がハイライト部として抽出される。

【００７８】また、図８に示す逆光シーンでは、太陽を
示す領域Ｓ２（点線斜線で示す領域）が光源の色温度を
示し、白い雲を示す領域Ｓ３及びパラソルの白色部分を
示す領域Ｓ４（斜線で示す領域）が光源の色温度を反映
しているので、これらの領域Ｓ２〜Ｓ４がハイライト部
として抽出される。

【００７９】また、図９に示す夜景シーンでは、月を示
す領域Ｓ５（斜線で示す領域）及びビルの灯を示す領域
Ｓ６（点線斜線で示す領域）が光源の色温度を示してい
るので、これらの領域Ｓ５，Ｓ６がハイライト部として
抽出され、図１０に示す電飾逆光シーンでは、照明を示
す領域Ｓ７（点線斜線で示す領域）が光源の色温度を示
しているので、この領域Ｓ７がハイライト部として抽出
される。

【００８０】ローライトクリップ回路９７１で抽出され
たハイライト部のＲ色，Ｂ色の各画像データは重み付け
回路９７３に入力され、Ｇ色の画像データはハイライト
部面積演算回路９８２及び重み付け回路９７３に入力さ
れる。

【００８１】ハイライト部面積演算回路９７２はローラ
イトクリップ回路９７１で抽出されたハイライト部の撮
像画面内における総面積を演算する回路である。ハイラ
イト部面積演算回路９７２は、例えばハイライト部を構
成する画素数からその総面積を演算し、この演算結果を
光源判別確度演算回路９７６に出力する。

【００８２】上記重み付け回路９７３は、ローライトク
リップ回路９７１で抽出されたハイライト部の画像デー
タに所定の係数を乗じてレベルの重み付けを行う回路で
ある。また、上記積分回路９７４は、例えばＣＲ積分回
路からなり、上記ハイライト部の画像データを所定の周
期Ｔで所定時間τだけ積分し、そのハイライト部のレベ
ルを平均化する回路である。

【００８３】上記積分回路９７８の積分開始タイミング
と上記積分時間τとは、後述するカウンタ９８７により
制御される。上記積分時間τは予め適宜の時間が設定さ
れており、上記積分開始タイミングはハイライト部の画
像データから検出された光源の色温度の信頼度に応じて
決定されるようになっている。

【００８４】積分回路９７４はカウンタ９８７から入力
される積分開始タイミングでハイライト部の画像データ
のレベルの積分（平均化）を開始し、所定の積分時間τ
だけ積分を行うと、この積分結果を次の積分開始タイミ
ングまでホールドする。これによりハイライト部のＲ，
Ｇ，Ｂの各色成分の平均レベルＲ１，Ｇ１，Ｂ１は上記
所定の周期Ｔで更新される。

【００８５】積分回路９７４から出力されるＲ，Ｂの各
色成分の画像データの平均レベルＲ１，Ｂ１は色補正ゲ
イン演算回路９７５と色度データ変換回路９７６とに入
力され、Ｇの色成分の画像データの平均レベルＧ１は色
補正ゲイン演算回路９７５、色度データ変換回路９７６
及び光源判別確度演算回路９７７に入力される。

【００８６】なお、上記ローライトクリップ回路９７
１、重み付け回路９７３及び積分回路９７４ではＲ，
Ｇ，Ｂの各色成分の画像データについてそれぞれ信号処
理が行われる。

【００８７】上記色補正ゲイン演算回路９８５は、上記
Ｒ，Ｇ，Ｂの各色成分の画像データの平均レベルＲ１，
Ｇ１，Ｂ１からホワイトバランス調整データＷＢＤ１
（Ｒ１／Ｇ１，Ｂ１／Ｇ１）を演算するものである。こ
の演算結果はＭＩＸ回路９８６に入力される。

【００８８】上記色度データ変換回路９７６は上記Ｒ，
Ｇ，Ｂの各色成分の画像データの平均レベルＲ１，Ｇ
１，Ｂ１をＣＩＥ（国際照明委員会）ｘｙ色度図におけ
る色度データ（ｘ座標値，ｙ座標値）に変換するもので
ある。この色度データ（ｘ，ｙ）への変換はハイライト
部に光源が含まれていると判断した場合、その判断の確
度（信頼性）を算出するためのものである。

【００８９】すなわち、ＣＩＥｘｙ色度図によれば、図
１１に示すように、黒体の温度変化による色温度軌跡Ａ
（以下、黒体軌跡Ａという。）が示され、タングステン
白色電球（図中、ａ点）、太陽光（図中、ｂ点）、昼光
（図中、ｃ点）等の各種光源の色温度を知ることができ
るから、上記色度データ（ｘ，ｙ）と上記黒体軌跡Ａと
を比較することによりハイライト部に光源が含まれてい
るか否かを推定することができる。

【００９０】色度データ（ｘ，ｙ）が黒体軌跡Ａ上若し
くはその近傍に位置していれば、ハイライト部が光源の
色温度を示していると判断してもその判断の確度は略１
００％信頼し得るものであるが、色度データ（ｘ，ｙ）
が黒体軌跡Ａから離れてくると、ハイライト部が光源の
色温度を含んでいるとの判断の信頼性は低下してくる。

【００９１】そこで、本実施の形態においては、色度デ
ータ（ｘ，ｙ）からハイライト部が光源の色温度を含ん
でいるとの判断をした場合の確度を予め経験的に求めて
おき、上記色度データ変換回路９７６で変換された色度
データ（ｘ，ｙ）からハイライト部に光源が含まれてい
ると判断した場合の確度を算出するようにしている。

【００９２】図１１において、ｘｙ色度図の中央部（白
色領域）に設けられた３個の楕円で囲まれた領域Ｑ１，
Ｑ２，Ｑ３は上記確度を示す領域である。領域Ｑ１は黒
体軌跡Ａを含む近傍領域で、ハイライト部に光源が含ま
れているとの判断の確度が略１００％の高確度領域であ
る。また、その外側の領域Ｑ２は上記判断の確度が中位
の中確度領域、更に外側の領域Ｑ３は上記判断の確度が
低い低確度領域である。

【００９３】また、各領域Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３に設定され
たα１は、上述の加算比率αを算出するために用いられ
る光源判別確度係数である。なお、上記領域Ｑ３の外側
の領域は上記判断の確度が略０％となる領域で、光源判
別確度係数α１は「０」である。

【００９４】上記色度データ（ｘ，ｙ）は、Ｒ，Ｇ，Ｂ
の各色成分の画像データの平均レベル（Ｒ１，Ｇ１，Ｂ
１）をＸＹＺ表色系の３刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に変換
し、この３刺激値に所定の演算（ｘ＝Ｘ／（Ｘ＋Ｙ＋
Ｚ），ｙ＝Ｙ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ））を施して算出される。
そして、この算出結果はＧ色の画像データの平均レベル
Ｇ１とはともに、上記光源判別確度演算回路９７７とＭ
ＩＸ回路９８６とに入力される。

【００９５】上記光源判別確度演算回路９７７は上記色
度データ（ｘ，ｙ）から上記光源判別確度係数α１を算
出するとともに、ハイライト部の輝度レベル（Ｇ色の画
像データの平均レベルＧ１）から予め設定されたテーブ
ルに基づき後述する加算係数α２を算出し、これら光源
判別確度係数α１，加算係数α２及びハイライト部面積
演算回路９７２から入力されるハイライト部の総面積デ
ータから予め設定されたテーブルに基づいて上記加算比
率αを演算するものである。

【００９６】図１２は、加算係数α２の算出テーブルの
一例を示す図である。同図において、横軸はハイライト
部の輝度レベル（すなわち、ハイライト部のＧ色の画像
データの平均レベルＧ１）であり、縦軸は加算係数α２
である。横軸の「ｍａｘ」は、ＣＣＤイメージセンサ６
のダイナミックレンジの上限値（図６、ダイナミックレ
ンジの上限値参照）に相当し、ローライトクリップレベ
ルは、ＣＣＤイメージセンサ６のＤＣ電圧Ｖ_Rに基づき
ローライトクリップ回路９７１に設定されるレベルであ
る。

【００９７】同図に示すテーブルは、ＣＣＤイメージセ
ンサ６の光電変換特性（図６参照）に基づきハイライト
部の輝度レベル（Ｇ１）が所定のハイレベル閾値Ｇ_H以
上であれば、ハイライト部にはほぼ確実に光源が含まれ
ていると推定して加算係数α２を「１」に設定し、ハイ
ライト部の輝度レベルが上記ハイレベル閾値Ｇ_Hより小
さいときは、ハイライト部に光源が含まれるとの判断の
信頼性は十分でないので、実験等で得られた所定の線図
によりハイライト部の輝度レベルに応じて所定の加算係
数α２を設定するようにしている。

【００９８】また、図１３は、ハイライト部の色温度の
判別結果に基づくＷＢ制御の一例を示す図である。

【００９９】上記加算比率αを算出するためのテーブル
は、図１３に示すＷＢ制御に基づいて予め設定されてお
り、加算比率αは同図の各ケースに応じて「加算比率」
の欄に示すように設定される。

【０１００】同図において、「ハイライト部面積」はロ
ーライトクリップ回路９７１により抽出されるハイライ
ト部の総面積で、ハイライト部面積演算回路９７２の出
力内容である。

【０１０１】「黒体軌跡判別」は色度データ（ｘ，ｙ）
によるハイライト部の光源判別で、「黒体軌跡」はハイ
ライト部に光源が含まれる可能性がある（図１１におい
て、色度データ（ｘ，ｙ）が領域Ｑ１〜Ｑ３にある）こ
とを示し、「黒体軌跡外」は、ハイライト部に光源が含
まれる可能性がない（図１１において、色度データ
（ｘ，ｙ）が領域Ｑ３の外側にある）ことを示してい
る。

【０１０２】また、「ハイライト輝度レベル」はハイラ
イト部のＧ色の画像データの平均レベルＧ１で、実質的
にハイライト部の輝度レベルを示し、「想定シーン」は
上記「ハイライト部面積」、「黒体軌跡判別」及び「ハ
イライト輝度レベル」の判別結果の組み合わせから想定
される被写体の撮影シーンを示している。

【０１０３】そして、「ＷＢ制御内容」はホワイトバラ
ンスの定性的な調整内容を示し、「加算比率」はＭＩＸ
回路９８６における加算制御の内容を示し、「光源」は
高輝度領域の画像データから算出されたホワイトバラン
ス調整データＷＢＤ１（Ｒ１／Ｇ１，Ｂ１／Ｇ１）の加
算比率（α×１００〔％〕）、「通常」は低輝度領域の
画像データから算出されたホワイトバランス調整データ
ＷＢＤ２（Ｒ２／Ｇ２，Ｂ２／Ｇ２）の加算比率（（１
−α）×１００〔％〕）を示している。

【０１０４】同図の（１）〜（３）は抽出されたハイラ
イト部の面積が大きく、このハイライト部に光源の色温
度が含まれていると推定されるケースである。

【０１０５】ケース（１）は、ハイライト部の輝度レベ
ルが高く、ハイライト部に光源が存在すると推定される
ケースで、例えば図８に示す逆光シーンである。また、
ケース（２）は、ハイライト部の輝度レベルが中位で、
ハイライト部に光源からの反射光が存在すると推定され
るケースで、例えば図７に示すような順光シーンであ
る。

【０１０６】ケース（１），（２）では、ハイライト部
のＧ色の平均レベルＧ１はハイレベル閾値Ｇ_Hを越え、
ハイライト部から正確な色温度情報が得られるから、加
算係数αは「１」に設定される。すなわち、アンプゲイ
ン制御値（ＡＧ_R，ＡＧ_B）はホワイトバランス調整デー
タＷＢＤ１（Ｒ１／Ｇ１，Ｂ１／Ｇ１）に基づき生成さ
れる。

【０１０７】ケース（３）はハイライト部の輝度が低
く、ハイライト部に光源の色温度を反映する物はないが
白い反射物が存在すると推定されるケースである。ケー
ス（３）では、ハイライト部のＧ色の平均レベルＧ１は
ハイレベル閾値Ｇ_Hより低くなるので、加算係数α２は
所定の線図から平均レベルＧ１に応じて設定される。

【０１０８】従って、ケース（３）では、色度データ
（ｘ，ｙ）から算出された光源判別確度係数α１とハイ
ライト部のＧ色の平均レベルＧ１から算出された加算係
数α２との平均値により加算比率α（＝（α１＋α２）
／２）が設定され、アンプゲイン制御値（ＡＧ_R，Ａ
Ｇ_B）は高輝度領域から得られるホワイトバランス調整
データＷＢＤ１（Ｒ１／Ｇ１，Ｂ１／Ｇ１）と低輝度領
域から得られるホワイトバランス調整データＷＢＤ２
（Ｒ２／Ｇ２，Ｂ２／Ｇ２）とを上記加算比率αで加算
した値に基づき生成される。

【０１０９】また、同図のケース（４），（５）は抽出
されたハイライト部の面積が小さく、画面内に点光源が
含まれていると推定されるケースである。この場合は、
ハイライト部から光源の色温度情報が得られても、点光
源のため、被写体に与える影響は少ないので、ハイライ
ト部の光源の色温度情報は考慮しないようにしている。

【０１１０】従って、ケース（４），（５）では、加算
比率αは「０」に設定され、アンプゲイン制御値（ＡＧ
_R，ＡＧ_B）は、低輝度領域から得られるホワイトバラン
ス調整データＷＢＤ２（Ｒ２／Ｇ２，Ｂ２／Ｇ２）に基
づき生成される。

【０１１１】また、同図のケース（６），（７）はハイ
ライト部が大きく、その部分の輝度レベルも中位以上で
あるが、ハイライト部の輝度レベルは白色光源を反映し
たものではないと判断されるケースで、撮影シーンが、
例えばカラー電球を光源とする場合や夕焼け等のカラー
フェリアシーンと推定される場合である。

【０１１２】ケース（６），（７）ではハイライト部の
光源の色温度を考慮すると、却ってＷＢ調整を悪化させ
る可能性があるので、加算比率αはケース（４），
（５）と同様に「０」に設定され、アンプゲイン制御値
（ＡＧ_R，ＡＧ_B）は、低輝度領域から得られるホワイト
バランス調整データＷＢＤ２（Ｒ２／Ｇ２，Ｂ２／Ｇ
２）に基づき生成される。

【０１１３】なお、低輝度領域の画像データから生成さ
れるホワイトバランス調整データＷＢＤ２は、後述する
ようにカラーフェリアクリップ回路９８５によりカラー
フェリアを抑制するように補正されるので、撮影シーン
がカラーフェリアシーンの場合（ケース（７））は、Ｗ
Ｂ調整で同時にカラーフェリア補正も行われる。

【０１１４】また、同図のケース（８）はハイライト部
が抽出されないケースで、この場合は被写体から光源の
色温度情報が得られないので、上記ケース（８）と同様
のＷＢ制御が行われる。

【０１１５】図２に戻り、上記ハイライトクリップ回路
９８１は、画像データのハイライト部をクリップし、低
輝度領域の画像データを抽出する回路である。クリップ
レベルには上記ローライトクリップ回路９８１と同一の
レベルが設定される。このハイライトクリップ回路９８
１では、例えば図７〜図１０の撮影シーンの例では、領
域Ｓ１〜領域Ｓ７を除く領域が低輝度領域として抽出さ
れる。

【０１１６】上記重み付け回路９８３及び積分回路９８
４はそれぞれ光源判別回路９７内の重み付け回路９７１
と積分回路９７２とに対応し、低輝度領域におけるＲ，
Ｇ，Ｂの各色成分の画像データの平均レベルＲ２，Ｇ
２，Ｂ２を算出するものである。

【０１１７】なお、上記積分回路９８４の積分開始タイ
ミング及び積分定数τもカウンタ９８７により制御さ
れ、低輝度領域におけるＲ，Ｇ，Ｂの各色成分の画像デ
ータの平均レベルＲ２，Ｇ２，Ｂ２も上記所定の周期Ｔ
で更新される。

【０１１８】色補正ゲイン演算回路９８４は上記色補正
ゲイン演算回路９７５に対応し、低輝度領域のＲ，Ｇ，
Ｂの各色成分の画像データの平均レベルＲ２，Ｇ２，Ｂ
２からホワイトバランス調整データＷＢＤ１（Ｒ１／Ｇ
１，Ｂ１／Ｇ１）を演算するものである。この演算結果
はカラーフェリアクリップ回路９８５に入力される。

【０１１９】カラーフェリアクリップ回路９８５は、Ｗ
Ｂ調整の過補正によるカラーフェリアを抑制するもの
で、上記ホワイトバランス調整データＷＢＤ２（Ｒ２／
Ｇ２，Ｂ２／Ｇ２）が所定のハイレベルを越えるとき、
このハイレベルでクリップしてＭＩＸ回路９８６に出力
するものである。

【０１２０】ＭＩＸ回路９８６は、上記色補正ゲイン演
算回路９７５から入力されるホワイトバランス調整デー
タＷＢＤ１（Ｒ１／Ｇ１，Ｂ１／Ｇ１）とカラーフェリ
アクリップ回路９８５から入力されるホワイトバランス
調整データＷＢＤ２（Ｒ２／Ｇ２，Ｂ２／Ｇ２）とを、
上記光源判別確度演算回路９７７から入力される加算比
率αで加算し、この加算結果の逆数を演算してアンプゲ
イン制御値（ＡＧ_R，ＡＧ_B）を生成するものである。

【０１２１】なお、アンプゲイン制御値（ＡＧ_R，Ａ
Ｇ_B）は、下記，式で算出される。

【０１２２】

【数５】

【０１２３】上記カウンタ９８７は積分回路９７４，９
８３の積分時間を制御するとともに、上記光源判別確度
演算回路９８７から入力される光源判別確度係数α１に
基づき積分回路９７４，９８３の積分開始タイミングを
制御するものである。カウンタ９８７は所定時間τだけ
積分回路９７４，９８３を動作させると、この積分結果
を所定時間Ｔ_HLDだけホールドさせ、この積分動作とホ
ールド動作を交互に繰り返すことによりアンプゲイン制
御値（ＡＧ_R，ＡＧ_B）を周期Ｔ（＝Ｔ_HLD＋τ）で更新
させる。なお、通常時はＴ_HLD＝０、Ｔ＝τに設定され
る。

【０１２４】上記積分時間τは、数画面分について画像
データの平均化が行われるように、数秒程度の適宜の時
間が設定されている。少なくとも１画面分について画像
データの平均レベルが算出できれば、上記アンプゲイン
制御値の演算は可能であるが、例えば動体を撮影する場
合や同一被写体に対してパンニングやズーミングにより
画角を変化させて撮影する場合、フレーム画像の変化に
応じてアンプゲイン制御値を演算し、ＷＢ調整を行う
と、上記アンプゲイン制御値が変化し、色バランスのふ
らつきが生じるおそれがあるため、かかる不具合を防止
するため、上記積分時間τは、上記のように比較的長く
設定されている。

【０１２５】また、上記積分結果のホールド時間Ｔ_HLD
は、上記光源判別確度係数α１が大きくなるのに応じて
長くなるように変更設定されるようになっている。上記
動体撮影やパンニング又はズーミングによる撮影におい
て、光源が安定しているのであれば、撮影画面が変化し
ても光源の色温度は略一定であるから、上記ＷＢ調整周
期は上記積分時間τよりも長い、より好適な周期で行う
ことが望ましい。

【０１２６】本実施の形態では、撮影画像から光源の色
温度を検出するとともに、その検出確度を演算するよう
にしているので、この演算結果に応じて上記積分結果の
ホールド時間Ｔ_HLDを変化させ、上記ＷＢ調整周期Ｔを
より細かく調整するようにしている。

【０１２７】すなわち、光源判別確度係数α１が大きい
ときは、撮影画面内から検出される光源の色温度の精度
が高く、被写体の光源が安定している推定されるから、
上記積分結果のホールド時間Ｔ_HLDを長くしてアンプゲ
イン制御値（ＡＧ_R，ＡＧ_B）の更新周期（Ｔ_HLD＋τ）
を長くするようにしている。

【０１２８】次に、上記撮像装置１の撮像動作につい
て、図７の撮影シーンを撮影する場合を例に簡単に説明
する。レンズ系２を通して入射された被写体光像はダイ
クロイックプリズム５によりＲ，Ｇ，Ｂの各色成分の光
像に分離され、それぞれＣＣＤイメージセンサ６(R)，
６(G)，６(B)の撮像面に結像される。

【０１２９】ＣＣＤイメージセンサ６(R)，６(G)，６
(B)にタイミングジェネレータ７から制御パルスφ_Dが入
力されると、露光が開始され、露出制御演算回路９５に
より設定された所定の露光時間Ｔｖが経過すると、タイ
ミングジェネレータ７から上記ＣＣＤイメージセンサ６
(R)，６(G)，６(B)にシフトパルスφ_Sが入力されて露光
が停止される。

【０１３０】ＣＣＤイメージセンサ６(R)，６(G)，６
(B)の電荷蓄積部６２には上記露光時間Ｔｖ内に入射光
量に対して対数圧縮された電荷量が蓄積され、この蓄積
電荷からなる画像信号はタイミングジェネレータ７から
入力された第１，第２転送パルスφ１，φ２に同期して
ＣＤＳ回路８１に出力される。Ｒ，Ｇ，Ｂの各色成分の
画像信号はそれぞれ、ＣＤＳ回路８１によりノイズが抑
圧された後、プリアンプ８２により所定の規定レベルに
増幅され、更に色補正演算回路９８からＤ／Ａコンバー
タ９９を介して入力されたアンプゲイン制御値（Ａ
Ｇ_R，ＡＧ_B）に基づいてＷＢ回路８３によりホワイトバ
ランスが調整される。

【０１３１】ホワイトバランスが調整されたＲ，Ｇ，Ｂ
の各色成分の画像信号は、Ａ／Ｄコンバータ９１により
デジタルの画像データに変換され、露出制御演算回路９
５から入力されたγ補正データと輪郭補正制御回路９６
から入力された輪郭補正データとに基づきγ補正回路９
１及びエンハンサ９２でγ補正と輪郭補正とが行われた
後、Ｄ／Ａコンバータ９３により再度、アナログの画像
信号に変換され、図略の後段の回路に出力される。

【０１３２】なお、上記Ｒ，Ｇ，Ｂの各色成分の画像デ
ータはＹマトリックス回路９４にも入力され、このＹマ
トリックス回路９４で生成された輝度データから露出制
御演算回路９５でＤＣ電圧Ｖ_R、γ補正データが演算さ
れるとともに、輪郭補正制御回路９６で輪郭補正データ
が生成される。

【０１３３】また、上記Ｒ，Ｇ，Ｂの各色成分の画像デ
ータは光源判別回路９７に入力され、この光源判別回路
９７により高輝度領域（空の領域Ｓ１）が抽出され、こ
の空の領域Ｓ１を構成するＲ，Ｇ，Ｂの各色成分の画像
データからホワイトバランス調整データＷＢＤ１（Ｒ１
／Ｇ１，Ｂ１／Ｇ１）が演算される。また、空の領域Ｓ
１の総面積、平均輝度レベル及び色度データによる光源
の色温度が算出され、この３要素から空の領域Ｓ１の光
源の色温度を推定し、この推定の確度（光源判別確度係
数α１，加算係数α２）に基づき加算比率αが設定され
る。

【０１３４】また、上記Ｒ，Ｇ，Ｂの各色成分の画像デ
ータは色補正演算回路９８に入力され、この色補正演算
回路９８により低輝度領域（空の領域Ｓ１以外の領域）
が抽出され、この低輝度領域を構成するＲ，Ｇ，Ｂの各
色成分の画像データからホワイトバランス調整データＷ
ＢＤ２（Ｒ２／Ｇ２，Ｂ２／Ｇ２）が演算される。

【０１３５】そして、上記加算比率αに基づき上記ホワ
イトバランス調整データＷＢＤ１（Ｒ１／Ｇ１，Ｂ１／
Ｇ１）とホワイトバランス調整データＷＢＤ２（Ｒ２／
Ｇ２，Ｂ２／Ｇ２）とを加算し、この加算結果の逆数を
演算して上記アンプゲイン制御値（ＡＧ_R，ＡＧ_B）が生
成される。

【０１３６】このアンプゲイン制御値（ＡＧ_R，ＡＧ_B）
はＤ／Ａコンバータ９９によりアナログ信号に変換され
た後、上記ＷＢ回路８３にフィードバックされる。

【０１３７】なお、起動時の最初の撮像動作において
は、ＤＣ電圧Ｖ_R、露光時間Ｔｖ及びアンプゲイン制御
値（ＡＧ_R，ＡＧ_B）は予め設定された初期値に設定され
て撮像及び画像信号の信号処理が行われるが、その後は
露出制御演算回路９５並びに光源判別回路９７及び色補
正演算回路９８により設定されたＤＣ電圧Ｖ_R及びアン
プゲイン制御値（ＡＧ_R，ＡＧ_B）が所定のタイミング若
しくは所定周期で更新的に設定される。

【０１３８】上記のように、本実施の形態によれば、対
数型の光電変換特性を有するＣＣＤイメージセンサ６を
用いてオーバーフローすることなく高輝度領域の画像信
号を取り込み、この高輝度領域の画像信号から被写体の
光源の色温度を推定するとともに、その推定の確度を演
算し、この確度に基づき上記光源の色温度を加味してホ
ワイトバランス調整用のアンプゲイン制御値（ＡＧ_R，
ＡＧ_B）を設定するようにしているので、ホワイトバラ
ンス調整を高い精度で行うことができる。

【０１３９】特に高輝度領域の面積、平均輝度レベル及
び色度データの３要素から高輝度領域の光源の色温度の
推定確度を設定するようにしているので、種々の撮影シ
ーンにおける光源の色温度の推定が比較的高い確度で行
え、撮影シーンに応じた好適なホワイトバランス調整を
行うことができる。

【０１４０】また、上記推定確度が高い程、積分９７
５，９８３の積分結果のホールド時間Ｔ_HLDが長くなる
ように変更し、被写体の光源が安定しているときは、ホ
ワイトバランス調整の更新周期を長くするようにしてい
るので、不必要なホワイトバランス調整による不快な色
バランスのふらつき等を防止することができる。

【０１４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
対数特性を備えた複数の光電変換素子からなる撮像手段
により被写体を撮像し、所定の周期で撮像画像内の所定
の高輝度領域に含まれる光源の色温度に基づきホワイト
バランス調整用データを生成するとともに、光源の色温
度の判別確度に応じてホワイトバランス調整用データの
生成周期を変更するようにしたので、同一光源下で画面
構成を変化させた場合にも画面構成の変化に応じて発生
する不快な色バランスのふらつきを防止することができ
る。

【０１４２】例えばパンニングやズーミングにより同一
光源下で画面構成を変化させた場合、ホワイトバランス
調整周期を長くし、画面構成の変化に拘らずホワイトバ
ランス調整用データを一定にすることにより色バランス
のふらつきを抑制することができ、安定した色補正制御
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る撮像装置のブロック構成図であ
る。

【図２】光源判別回路及び色補正演算回路の回路構成図
である。

【図３】イメージセンサの各画素の等価回路図である。

【図４】イメージセンサの駆動制御のタイムチャートで
ある。

【図５】露光時の各タイミングにおける電荷蓄積部のポ
テンシャルの状態を示すもので、（ａ）〜（ｆ）はそれ
ぞれ図４のタイムチャートの時刻ｔ１〜ｔ６の各タイミ
ングにおけるポテンシャルの状態を示す図である。

【図６】イメージセンサの光電変換特性を示す図であ
る。

【図７】晴天又は曇天の撮影シーンにおける高輝度領域
の一例を示す図である。

【図８】逆光シーンにおける高輝度領域の一例を示す図
である。

【図９】夜景シーンにおける高輝度領域の一例を示す図
である。

【図１０】電飾逆光シーンにおける高輝度領域の一例を
示す図である。

【図１１】ＣＩＥ色度図から高輝度領域の色温度の検出
確度を判別する方法を説明するための図である。

【図１２】加算係数α２の算出テーブルを示す図であ
る。

【図１３】ハイライト部の色温度の判別結果に基づくＷ
Ｂ制御の一例を示す図である。

【図１４】従来のＣＣＤイメージセンサの光電変換特性
を示す図である。

【符号の説明】

１撮像装置２レンズ系３アイリス４アイリスドライバ５ダイクロイックプリズム６ＣＣＤイメージセンサ６１感光部６２電荷蓄積部７タイミングジェネレータ８アナログ信号処理回路８１相関二重サンプリング回路８２プリアンプ８３ホワイトバランス回路８４Ａ／Ｄコンバータ９デジタル信号処理回路９１ γ補正回路９２エンハンサ９３Ｄ／Ａコンバータ９４Ｙマトリックス回路９５露出制御演算回路９６輪郭補正制御回路９７光源情報検出回路９７１ローライトクリップ回路９７２ハイライト部面積演算回路９７３重み付け回路９７４積分回路９７５色補正ゲイン演算回路９７６光源色温度演算回路９７７光源判別確度演算回路９８色補正演算回路９８１ハイライトクリップ回路９８２重み付け回路９８３積分回路９８４色補正ゲイン演算回路９８５カラーフェリアクリップ回路９８６ＭＩＸ回路９８７カウンタ９９Ｄ／Ａコンバータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入射光をその光量に対して対数圧縮され
た電気信号に変換して出力する対数特性を備えた複数の
光電変換素子からなる撮像手段と、上記撮像手段で撮像
された画像から所定の高輝度領域を抽出する領域抽出手
段と、抽出された高輝度領域における光源の有無を判別
する判別手段と、上記判別手段の判別結果の確度を算出
する確度算出手段と、上記高輝度領域から光源の色温度
を検出する検出手段と、検出された光源の色温度に基づ
き上記撮像画像のホワイトバランス調整用データを生成
するデータ生成手段と、所定の周期で上記ホワイトバラ
ンス調整用データを生成するデータ生成制御手段と、上
記確度算出手段の算出結果に応じて上記ホワイトバラン
ス調整用データの生成周期を変更する周期変更手段とを
備えたことを特徴とする撮像装置。