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JP2004349931A - デジタルカメラ - Google Patents

デジタルカメラ Download PDF

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JP2004349931A
JP2004349931A JP2003143279A JP2003143279A JP2004349931A JP 2004349931 A JP2004349931 A JP 2004349931A JP 2003143279 A JP2003143279 A JP 2003143279A JP 2003143279 A JP2003143279 A JP 2003143279A JP 2004349931 A JP2004349931 A JP 2004349931A
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Application number
JP2003143279A
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English (en)
Inventor
Manabu Hyodo
学 兵藤
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
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Abstract

【課題】簡単且つ安価な構成で蛍光灯と電球とが混在するシーン等でも正確に光源種を検出して適正にホワイトバランス制御を行うことができるデジタルカメラを提供する。
【解決手段】基準光源用のホワイトバランス(WB)ゲインを掛けたR,G,Bの積算値から色分布を求めて環境光源の色に関する評価値Fc()を求め(ステップS12〜S22)、環境光源の輝度に関する評価値Fy()を求め(ステップS10,S24)、赤外線に関する評価値Fir()を求め、これらの評価値から環境光源の評価値Hを求める(ステップS26)。所定閾値以上のHから光源の色が白色となるようにWBバランス制御するためのWBゲインを算出し、このゲインが、基準光源のWBゲインとの間の値で、かつ環境光源に適した値となるように調整される(ステップS30,S32)。
【選択図】 図7

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はデジタルカメラに係り、特に、光源種を検出し、検出した光源種に応じて適正なホワイトバランス制御を行うデジタルカメラに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のデジタルカメラでのホワイトバランス制御として、赤(R)、緑(G)、青(B)の色信号のうち、画面全体におけるR信号の平均値とB信号の平均値との差信号(R−B)を計算し、この差信号(R−B)が0になるようにR信号及びB信号のゲインを制御し、ホワイトバランスを制御するようにしたものがある。このオートホワイトバランス制御方法の場合、被写体の色温度分布が不均一であったり、単一色が多い場合にはホワイトバランスを誤補正するという問題がある。
【0003】
また、前記差信号(R−B)を0にするようなホワイトバランス制御では、差信号(R−B)が0にならないシーンの場合には、輝度レベルに応じてR信号及びB信号のゲインの制御範囲を制限するようにしても、誤補正を少なくするにとどまり、そのシーンに適したホワイトバランス制御を行うことができない、という問題があった。
【0004】
また、特許文献1に開示された技術では、蛍光灯光源を識別して適切なホワイトバランス制御を行なうために、屋外、特に低輝度屋外では光源が蛍光灯であるとの誤判断を回避すべく赤外線センサを用いて赤外線が検出された場合には蛍光灯補正を行なわず、赤外線が検出されないことを確認した上で蛍光灯の色情報を検出してホワイトバランスを蛍光灯補正している。
【0005】
【特許文献1】
特開平8−32990号公報(第7頁、図9)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、低輝度屋外と屋内の蛍光灯シーンとの区別は可能であるものの、屋内での蛍光灯と電球との混在するシーンでは適切なホワイトバランス補正をすることができなかった。すなわち、屋内では蛍光灯と電球が共に点灯されていることも多いが、電球には波長780nm以上の赤外線成分が含まれる。このため蛍光灯と電球との混在するシーンでは、蛍光灯補正が全く行なわれず、適切なホワイトバランスの補正が行なわれない、という問題があった。
【0007】
また、上記従来技術では、別途赤外線センサを設けなければならないため、コストが高くなる、という問題もあった。
【0008】
本発明は、上記事実を考慮してなされたものであり、簡単且つ安価な構成で蛍光灯と電球とが混在するシーン等でも正確に光源種を検出して適正にホワイトバランス制御を行うことができるデジタルカメラを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、被写体を撮像したときの撮像画像の輝度レベルを検出する輝度レベル検出手段と、前記被写体の輝度レベルが予め定めた所定レベル以下の場合に前記被写体にストロボ光を照射するストロボと、前記ストロボ光を調光するために前記ストロボ光を検出すると共に、赤外線領域の少なくとも一部の光を検出可能なストロボ調光センサと、前記撮像画像の画像データに、予め定めた特定光源を基準光源として該基準光源の色が予め定めた所定色となるようにホワイトバランス制御を行うための基準制御値を乗算する乗算手段と、前記撮像画像を複数のエリアに分割し、各エリアに属する前記基準制御値が乗算された画像データから各々色情報を取得する色情報取得手段と、取得したエリアごとの色情報に基づいて、各エリアの色分布を検出する色分布検出手段と、前記輝度レベル検出手段により検出した被写体の輝度レベル、前記ストロボ調光センサにより検出した光の光量、及び前記色分布検出手段により検出した色分布に基づいて環境光源を定める設定手段と、定めた環境光源の色が前記所定色となるようにホワイトバランス制御を行うための制御値を算出する算出手段と、を含むことを特徴とする。
【0010】
この発明によれば、輝度レベル検出手段は、被写体を撮像したときの撮像画像の輝度レベルを検出する。輝度レベルは、例えば撮像画像のR,G,Bの各色データから求めることができるが、専用のセンサで検出してもよい。
【0011】
ストロボは、例えば被写体の輝度レベルが予め定めた所定レベル以下の場合、すなわち被写体が暗く、十分なコントラストが得られない撮影状況の場合に、被写体にストロボ光を照射する。
【0012】
ストロボ調光センサは、ストロボ光を調光するためにストロボ光を検出する。例えばストロボ光を発光してその光量を検出し、検出した光量が予め定めた光量になった場合、すなわち、十分なコントラストが得られる程度に被写体にストロボ光が照射された場合にストロボ光の発光を停止することにより、適正な光量に調光される。
【0013】
また、ストロボ調光センサは、赤外線領域の少なくとも一部の光を検出可能なセンサであり、例えば分光特性としてピークが赤外線領域となるようなセンサである。すなわち、ストロボ調光センサは、赤外線センサと兼用することができる。
【0014】
乗算手段は、撮像画像の画像データに、予め定めた特定光源を基準光源として該基準光源の色が予め定めた所定色、例えば白色となるようにホワイトバランス制御を行うための基準制御値を乗算する。すなわち、撮像画像の画像データを、所定の特定光源を光源とした場合のホワイトバランス制御が施された画像データに補正する。なお、例えばストロボ撮影を行わない場合にはデーライト(晴れ)光を特定光源とし、ストロボ撮影を行う場合には、ストロボ光を特定光源とすることができる。
【0015】
色情報取得手段は、撮像画像を複数のエリアに分割し、各エリアに属する基準制御値が乗算された画像データから各々色情報を取得する。色情報は、例えばエリア内のR、G、B信号の比R/G、B/Gとすることができる。
【0016】
色分布検出手段は、色情報取得手段によって取得したエリアごとの色情報に基づいて、各エリアの色分布を検出する。色分布は、例えば各エリアを予め定めた複数の環境光源に対応した色分布の範囲を示す検出枠に当てはめ、各々の検出枠に当てはまるエリアの個数を求めることにより得ることができる。検出枠は、例えばR/Gの範囲とB/Gの範囲とによって定められた枠とすることができる。
【0017】
設定手段は、輝度レベル検出手段により検出した被写体の輝度レベル、ストロボ調光センサにより検出した光の光量、及び色分布検出手段により検出した色分布に基づいて環境光源を定める。色分布は、基準制御値が乗算された画像データから取得された色情報から求められているため、環境光源を定めることができる。環境光源とは、撮影時の周囲の光源をいい、例えば蛍光灯、電球等の光源をいう。環境光源は、例えば予め定めた複数の環境光源の各々に対応して設けられた所定式によって算出された環境光源らしさの度合いを表す評価値に基づいて定めることができる。所定式は、例えば輝度レベルやストロボ調光センサにより検出した光の光量、色分布、すなわち各検出枠に当てはまるエリアの個数等から環境光源らしさの度合いを表す評価値を算出する式によって定めることができる。
【0018】
このように、色分布だけでなく輝度レベルやストロボ調光センサにより検出した光の光量を考慮して環境光源を定めるため、環境光源を正確に定めることができる。例えば、請求項3に記載したように、前記環境光源が蛍光灯の前記所定式は、前記ストロボ調光センサにより検出した光の光量が大きくなるに従って前記評価値が小さくなる領域を含む関数とすることができる。
【0019】
すなわち、蛍光灯の場合は、700nm以上の波長の成分をほとんど含んでいないため、蛍光灯らしさを表す評価値を求めるための所定式は、ストロボ調光センサにより検出した光の光量が大きくなるに従って、すなわち赤外線の成分が多くなるほど蛍光灯らしさを表す評価値が小さくなるような式とする。これにより、低輝度屋外(日陰)の葉緑シーンにおいて光源を蛍光灯と誤判断するのを防止することができる。
【0020】
算出手段は、定めた環境光源の色が所定色となるようにホワイトバランス制御を行うための制御値を算出する。算出手段は、例えば請求項2にも記載したように、前記算出手段は、予め定めた複数の環境光源の各々に対応して設けられた所定式によって算出された環境光源らしさの度合いを表す評価値が、予め定めた所定閾値以上であるか否かを判別する判別手段と、前記所定閾値以上の評価値に各々対応した対応制御値を算出する第1算出手段と、前記所定閾値以上の評価値を重みとした前記対応制御値の加重平均値を前記制御値として算出する第2算出手段と、を含む構成とすることができる。
【0021】
すなわち、環境光源らしさの度合いを表す評価値が所定閾値以上のものが環境光源である確率が高いと判断し、所定閾値以上であると判断された環境光源の各々に対応する対応制御値を求め、これらの加重平均値を制御値とする。これにより、バランスよく制御値を定めることができる。
【0022】
この制御値を撮影画像の画像データに乗算することにより、ホワイトバランスを適正に補正することができる。
【0023】
このように、輝度レベルや色分布だけでなく、赤外線成分をも考慮してホワイトバランスを制御するため、特に屋外で撮影されたのにも拘わらず光源を蛍光灯と誤判断してしまうのを防ぐことができる。また、赤外線成分を検出するセンサとして、別途赤外線センサを設けるのではなく、ストロボ調光センサで兼用するようにしたため、装置を低コストとすることができる。
【0024】
また、請求項4に記載したように、前記制御値が、前記制御値と前記基準制御値との間の値で、かつ前記環境光源に適した値となるように、前記制御値を調整する調整手段をさらに備えた構成としてもよい。
【0025】
この調整手段による調整の度合いは、例えばカラーフェリアの発生を抑制するための実験等から得られた経験値によって定められる。このように、環境光源に適した値となるように制御値を調整することにより、適正にホワイトバランス制御することができる。なお、制御値の調整は、環境光源の種類に拘わらず一律に調整してもよいし、環境光源の種類に応じて個別に調整してもよい。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例について詳細に説明する。
【0027】
図1は本発明に係るデジタルカメラの背面図であり、図2はカメラ上面に設けられたモードダイヤルの平面図である。
【0028】
図2に示すようにモードダイヤル1は、ダイヤル上のアイコン1A〜1FがマークMに合うように回転させることにより、複数段階の露出で撮影する連写/ブラケティングモード1A、絞りやシャッタースピードを各々設定可能なマニュアル撮影モード1B、様々な被写体の撮影に適したオート撮影モード1C、人物を撮影する場合に適した人物モード1D、風景を撮影する場合に適した風景モード1E、及び夜景を撮影する場合に適した夜景モード1F等の撮影モードに設定できるようになっている。なお、図2上では、風景モード1Eが設定されている。
【0029】
また、これらの撮影モードの他に、絞り及びシャッタスピードの組み合わせを選択できるP(プログラム)モード、絞りを選択でき、シャッタースピードが自動的に選択されるA(絞り優先)モード、シャッタースピードを選択でき、絞りが自動的に選択されるS(シャッタースピード優先)モード等の撮影モードを設定することができる。さらに、各撮影モードについて、自動的にストロボ発光するオートモード、人物を撮影した場合に赤目になるのを軽減するための赤目軽減モード、ストロボ光を強制発光させるストロボ強制発光モード、ストロボ光を発光すると共にシャッタースピードを長めにして人物と夜景とをバランスよく撮影するためのスローシンクロモード等のストロボモードを設定することができる。
【0030】
また、モードダイヤル1の中央には、半押し時にONするスイッチS1と、全押し時にONするスイッチS2とを有するシャッタボタン2が設けられている。
【0031】
このデジタルカメラの背面には、図1に示すようにファインダ接眼部3、シフトキー4、表示キー5、撮影モード/再生モード切替えレバー6、キャンセルキー7、実行キー8、マルチファンクションの十字キー9、及び液晶モニタ52が設けられている。
【0032】
図3は、図1に示したデジタルカメラの内部構成を示すブロック図である。
【0033】
同図において、撮影レンズ10及び絞り12を介して固体撮像素子(CCD)14の受光面に結像された被写体像は、各センサで光の入射光量に応じた量の信号電荷に変換される。このようにして蓄積された信号電荷は、CCD駆動回路16から加えられるリードゲートパルスによってシフトレジスタに読み出され、レジスタ転送パルスによって信号電荷に応じた電圧信号として順次読み出される。尚、このCCD14は、蓄積した信号電荷をシャッタゲートパルスによって掃き出すことができ、これにより電荷の蓄積時間(シャッタスピード)を制御する、いわゆる電子シャッタ機能を有している。
【0034】
CCD14から順次読み出された電圧信号は、相関二重サンプリング回路(CDS回路)18に加えられ、ここで各画素ごとのR、G、B信号がサンプリングホールドされ、A/D変換器20に加えられる。A/D変換器20は、CDS回路18から順次加えられるR、G、B信号を例えば10ビット(0〜1023)のデジタルのR、G、B信号に変換して出力する。尚、CCD駆動回路16、CDS回路18及びA/D変換器20は、タイミング発生回路(TG)22から加えられるタイミング信号によって同期して駆動されるようになっている。
【0035】
A/D変換器20から出力されたR、G、B信号は、一旦メモリ24に格納され、その後、メモリ24に格納されたR、G、B信号は、デジタル信号処理回路26に加えられる。デジタル信号処理回路26は、同時化回路28、ホワイトバランス調整回路30、ガンマ補正回路32、YC信号作成回路34、及びメモリ36から構成されている。
【0036】
同時化回路28は、メモリ24から読み出された点順次のR、G、B信号を同時式に変換し、R、G、B信号を同時にホワイトバランス調整回路30に出力する。ホワイトバランス調整回路30は、R、G、B信号のデジタル値をそれぞれ増減するための乗算器30R、30G、30Bから構成されており、R、G、B信号は、それぞれ乗算器30R、30G、30Bに加えられる。
【0037】
乗算器30R、30G、30Bの他の入力には、中央処理装置(CPU)38からホワイトバランス制御するためのホワイトバランス補正値(ゲイン値)Rg、Gg、Bgが加えられており、乗算器30R、30G、30Bはそれぞれ2入力を乗算し、この乗算によってホワイトバランス調整されたR’、G’、B’信号をガンマ補正回路32に出力する。尚、CPU38からホワイトバランス調整回路30に加えられるホワイトバランス補正値Rg、Gg、Bgの詳細については後述する。
【0038】
ガンマ補正回路32は、ホワイトバランス調整されたR’、G’、B’信号が所望のガンマ特性となるように入出力特性を変更し、また、10ビットの信号が8ビットの信号となるように変更し、YC信号作成回路34に出力する。YC信号作成回路34は、ガンマ補正されたR、G、B信号から輝度信号Yとクロマ信号Cr、Cbとを作成する。これらの輝度信号Yとクロマ信号Cr、Cb(YC信号)は、メモリ24と同じメモリ空間のメモリ36に格納される。
【0039】
ここで、メモリ36内のYC信号を読み出し、液晶モニタ52に出力することにより動画又は静止画を液晶モニタ52に表示させることができる。また、撮影後のYC信号は、圧縮/伸長回路54によって所定のフォーマットに圧縮されたのち、記録部56にてメモリカードなどの記録媒体に記録される。更に、再生モード時にはメモリカードなどに記録されている画像データが圧縮/伸長回路54によって伸長処理された後、液晶モニタ52に出力され、液晶モニタ52に再生画像が表示されるようになっている。
【0040】
CPU38は、図1に示したモードダイヤル1、シャッタボタン2等を含むカメラ操作部40からの入力に基づいて各回路を統括制御するとともに、オートフォーカス、自動露光制御、オートホワイトバランス等の制御を行う。このオートフォーカス制御は、例えばG信号の高周波成分が最大になるように撮影レンズ10を移動させるコントラストAFであり、シャッタボタン2の半押し時にG信号の高周波成分が最大になるように駆動部42を介して撮影レンズ10を合焦位置に移動させる。
【0041】
自動露光制御では、図4に示すように予め決めた露出▲1▼〜▲4▼にて最大4回R、G、B信号を取り込み、これらのR、G、B信号を積算した積算値に基づいて被写体輝度(撮影EV値)を求める。これは、シャッタボタン2の半押し時に実行される。なお、撮影EV値を求める処理は、本発明の輝度レベル検出手段に相当する。
【0042】
また、CPU38には、撮影EV値などの各種データを記憶するためのメモリ39、ストロボ光を発光するためのストロボ60及びストロボ調光センサ62を駆動するための駆動部64が接続されており、これらを制御する。
【0043】
ストロボ60は、例えば撮影EV値が予め定めた所定値以下の場合、すなわち被写体が暗く、十分なコントラストが得られない撮影状況の場合に発光し、被写体にストロボ光を照射する。
【0044】
ストロボ調光センサ62は、ストロボ60で発光したストロボ光を検出し、その光量に応じた検出電圧を駆動部64へ出力する。駆動部64では、ストロボ調光センサ62から出力された検出電圧が予め定めた所定値になった場合、すなわち、十分なコントラストが得られる程度に被写体にストロボ光が照射された場合にストロボ60によるストロボ光の発光を停止させる。これにより、適正な光量に調光される。
【0045】
また、ストロボ調光センサ62の分光感度特性は図5に示すような特性であり、ピーク付近が赤外線領域(波長が780nm以上)を含むようなセンサである。すなわち、ストロボ調光センサ62は、赤外線センサと兼用することができる。
【0046】
次に、撮影EV値の測定の詳細について説明する。
【0047】
図6に示すように、1画面を複数のエリア(8×8)に分割し、各分割エリアごとにR、G、B信号から求めた輝度信号を積算し、その積算値に基づいて各分割エリアのEV値(EVi)を求める。続いて、図5に示すように撮影モードに対応して各分割エリアのEV値に重み付けを行い、画面全体のEV’値を次式によって算出する。
【0048】
【数1】
Figure 2004349931
【0049】
但し、iは、分割エリアの各々を示す添え字であり、上記の場合、0〜63の値を取り得る。Nは、分割エリア数を示し、上記の場合は8×8=64である。ΔEVisoは、所定の感度(例えばISO200)を基準としてEV値補正量であり、感度が変更されても、EV’が一定となるように調整するための値である。Wiは、各分割エリアごとの重み係数であり、例えば図6に示すように中央重点測光方式の重み係数を用いる。
【0050】
上記のように算出したEV’に対し、更に、次式に示すように撮影モードに応じた露出補正ΔEVを行って撮影EV値を求める。求めた撮影EV値は、メモリ39に記憶される。
【0051】
EV=EV’−ΔEV …(2)
なお、ΔEVは、例えば、人物モードの場合にはΔEV=0、風景モード、夜景モードの場合にはΔEV=0.3とする。
【0052】
上記のようにして求めた撮影EV値に基づいて撮影時の絞り値とシャッタスピードを最終的に決定する。
【0053】
そして、シャッタボタンの全押し時に前記決定した絞り値になるように絞り駆動部44を介して絞り12を駆動し、また、決定したシャッタスピードとなるように電子シャッタによって電荷の蓄積時間を制御する。
【0054】
次に、図7に示すフローチャートを参照しながらオートホワイトバランス制御方法について説明する。
【0055】
なお、ストロボ発光しない撮影の場合には、図7に示したホワイトバランス制御は、撮影モードが夜景モード以外の場合に実行され、その他の撮影モードの場合には通常のホワイトバランス制御が行われる。
【0056】
また、ストロボ発光する撮影の場合には、予め定めた撮影モード及びストロボモードの場合で、かつストロボ発光すると判断した場合に図7に示すホワイトバランス制御が実行される。
【0057】
以下の表に、ストロボ発光する撮影の場合に、図7に示したホワイトバランス制御が実行される撮影モード及びストロボモードの組み合わせを示す。例えば撮影モード及びストロボモードが共にオートモードで、EV値が所定閾値以下の場合には、以下のホワイトバランス制御が実行され、その他の場合、例えば撮影モードが風景モードでストロボモードが強制発光モードの場合には、通常のホワイトバランス制御が行われる。
【0058】
【表1】
Figure 2004349931
【0059】
まず、EV値や撮影モード及びストロボモードからストロボ発光するか否かが判断され、撮影モードが夜景モードの場合で、かつストロボ発光しないと判断された場合には、周知の方法によりデーライト光を光源としたストロボ発光しない場合に適したホワイトバランス制御を行うためのホワイトバランス補正値Rg、Gg、Bgが設定され、ホワイトバランス調整回路30に入力される。
【0060】
また、ストロボ発光すると判断された場合は、撮影モード及びストロボモードが上記の表1の○で示される組み合わせであるか否かが判断される。そして、ストロボ発光すると判断し、かつ撮影モード及びストロボモードが上記の表1の○で示される組み合わせでないと判断された場合には、周知の方法により通常のストロボ発光時のホワイトバランス制御を行うためのホワイトバランス補正値Rg、Gg、Bgが設定され、ホワイトバランス調整回路30に入力される。
【0061】
そして、撮影モードが夜景モード以外で、かつストロボ発光しないと判断した場合又は撮影モード及びストロボモードが上記の表1の○で示される組み合わせであるか場合には、CPU38は、シャッタボタンの半押し時に求めた撮影EV値をメモリ39から読み込む(ステップS10)。
【0062】
シャッタボタンの全押し時に撮像された画像のR、G、B信号は一旦メモリ24に格納されているが、この画像を複数のエリア(例えば8×8)に分割し、各分割エリアごとにR、G、B信号の色別の積算値を積算回路48によって求める(ステップS12)。
【0063】
R,G,B信号の積算値Rt,Gt,Btは、積算回路48とCPU38との間に設けられた乗算器(乗算手段)50R、50G、50Bに出力され、乗算器50R、50G、50Bによって予め定められた基準WB(ホワイトバランス)ゲイン値(基準制御値)Rc,Gc、Bcが掛けられる(ステップS14)。なお、基準WBゲイン値Rc,Gc、Bcは、予めメモリ39に記憶されている。
【0064】
基準WBゲイン値Rc,Gc,Bcが掛けられたR,G,B信号の積算値Rt’,Gt’,Bt’は、CPU38に入力される。
【0065】
この基準WBゲイン値Rc,Gc,Bcは、ストロボ発光しない撮影の場合には、天気が晴れの場合のように、光源がデーライト光の場合にホワイトバランスが適正となるように調整するためのゲイン値Rd,Gd,Bdが設定される。また、ストロボ発光して撮影する場合には、ストロボ光が被写体に十分に到達した場合のように、光源としてストロボ光が支配的な場合にホワイトバランスが適正となるように調整するためのゲイン値Rst,Gst,Bstが設定される。
【0066】
そして、CPU38は、入力されたR信号の積算値Rt’とG信号の積算値Gt’との比Rt’/Gt’、及びB信号の積算値とG信号の積算値との比Bt’/Gt’を求める(ステップS16)。なお、この処理は、本発明の色情報取得手段に相当する。
【0067】
上記のようにして各分割エリアごとに求められるRt’/Gt’、Bt’/Gt’は、その分割エリアが、図8に示すグラフ上に表された検出枠のうちの、どの検出枠内に入るかを判別するために使用される。なお、図8における各検出枠は、環境光源などの色分布の範囲を規定するものである。
【0068】
図8に示すように、検出枠には、青空検出枠、日陰検出枠、昼光色(蛍光灯)検出枠、昼白色(蛍光灯)検出枠、白色(蛍光灯)検出枠、デーライト検出枠、電球色蛍光灯検出枠、電球(タングステン電球)検出枠がある。なお、デーライト検出枠は、ストロボ発光しない撮影の場合の検出枠であり、ストロボ撮影する場合には、ストロボ検出枠となる。
【0069】
そして、CPU38は、Rt’/Gt’=X’、Bt’/Gt’=Y’として、各分割エリアごとに求められたRt’/Gt’、Bt’/Gt’で表される(X’、Y’)が、これらの検出枠のうちの、どの検出枠内に入るかを判別し、その個数をカウントする(ステップS18)。このとき、ストロボ発光しない撮影の場合には、日陰検出枠内の個数は、分割エリアのEV値が所定値以下のものについてのみカウントし、青空検出枠内の個数は、EV値が所定値以上のものだけについてカウントする。なお、この処理は、本発明の色分布検出手段に相当する。
【0070】
次に、各検出枠内に存在する(X’、Y’)の平均値(Xa’Ya’)を求める(ステップS20)。ここで、jは、各検出枠の各々を示す添え字である。なお、平均値でなく、重心値でもよい。
【0071】
次に、各検出枠に対応して設けられたメンバシップ関数により、色に関する光源らしさ(日陰らしさ等)を表す評価値Fc()を算出する(ステップS22)。メンバシップ関数は、検出枠内の個数を変数として色に関する光源らしさを表す評価値Fc()を出力する関数である。すなわち、評価値が高ければ、その検出枠に対応する光源(環境光源)の可能性が高くなる。
【0072】
Fc(CLD)は、図9に示すように、日陰検出枠内に入る分割エリアの個数を変数とした日陰らしさを表すメンバシップ関数の値である。
【0073】
Fc(SKY)は、図10に示すように、青空検出枠内に入る分割エリアの個数を変数とした青空らしさを表すメンバシップ関数の値である。
【0074】
Fc(EXD)、Fc(EXN)、Fc(W)、Fc(EXL)、Fc(TNG)は、図9に示したFc(CLD)と同様のメンバシップ関数である。ここで、Fc(EXD)は、昼光色検出枠内に入る分割エリアの個数を変数とした昼光色の蛍光灯らしさを表すメンバシップ関数であり、Fc(EXN)は、昼白色検出枠内に入る分割エリアの個数を変数とした昼白色の蛍光灯らしさを表すメンバシップ関数の値であり、Fc(W)は、白色検出枠内に入る分割エリアの個数を変数とした白色の蛍光灯らしさを表すメンバシップ関数であり、Fc(EXL)は、電球色蛍光灯検出枠内に入る分割エリアの個数を変数とした電球色の蛍光灯らしさを表すメンバシップ関数であり、Fc(TNG)は、電球検出枠内に入る分割エリアの個数を変数とした電球らしさを表すメンバシップ関数の値である。
【0075】
Fc(DAY)は、デーライト検出枠内に入る分割エリアの個数を変数とした晴れらしさを表すメンバシップ関数の値であり、このメンバシップ関数は、図10に示す蛍光灯らしさを表すメンバシップ関数と同様である。
【0076】
Fc(TYP)は、ストロボ検出枠内に入る分割エリアの個数を変数としたストロボらしさ、すなわちストロボ光が支配的であるか否かを表すメンバシップ関数の値であり、このメンバシップ関数は、図9に示す日陰らしさを表すメンバシップ関数と同様である。
【0077】
次に、各検出枠に対応して設けられたメンバシップ関数により、輝度に関する光源らしさ(屋内らしさ、屋外らしさ)を表す評価値Fy()を算出する(ステップS24)。メンバシップ関数は、ステップS10で取得したEV値を変数として輝度に関する光源らしさを表す評価値を出力する関数である。
【0078】
Fy(屋外らしさDAY)は、図11に示すように、EV値を変数としたデーライトの屋外らしさを表すメンバシップ関数の値である。
【0079】
Fy(屋外らしさCLD)は、図12に示すように、EV値を変数とした日陰の屋外らしさを表すメンバシップ関数の値である。
【0080】
Fy(屋内らしさEXD)、Fy(屋内らしさEXN)、Fy(屋内らしさTNG)は、図13に示すように、それぞれEV値を変数とした昼光色の蛍光灯の屋内らしさ又は昼白色の蛍光灯の屋内らしさ又はタングステン電球の屋内らしさを表すメンバシップ関数の値である。また、Fy(屋内らしさW)は、EV値を変数とした白色の蛍光灯の屋内らしさを表すメンバシップ関数の値であり、Fy(屋内らしさEXN)と同様である。また、Fy(屋内らしさEXL)は、EV値を変数とした電球色の蛍光灯の屋内らしさを表すメンバシップ関数の値であり、Fy(屋内らしさTNG)と同様である。
【0081】
次に、ストロボ調光センサ62によって検出された光に含まれる赤外線成分による屋内らしさを表す評価値Fir(屋内らしさ)を算出する(ステップS25)。Fir(屋内らしさ)は、図14に示すように、ストロボ調光センサ62の出力電圧に対応した値を変数として赤外線成分の多さによる屋内らしさを表すメンバシップ関数の値である。すなわち、ストロボ調光センサ62の出力電圧が高い程赤外線成分が多く、屋内らしさが小さくなる(屋外らしさが大きくなる)。
【0082】
次に、色に関する光源らしさを表す評価値及び輝度に関する評価値を表す評価値から各検出枠について総合的な光源らしさの評価値Hを求める(ステップS26)。なお、ストロボ発光しない場合で、撮影モードが風景モードの場合には、H〜H、Hについてのみ行う。これは、風景モードの場合は、通常屋外で撮影されるが、屋外の場合に光源がタングステン電球等である場合は考えられないからである。
【0083】
評価値H〜Hは、以下の式によって求められる。
【0084】
(日陰らしさの評価値)=Fc(CLD)×Fy(屋外らしさ)×Fc(SKY) …(3)
(昼光色の蛍光灯らしさの評価値)=Fc(EXD)×Fy(屋内らしさEXD) …(4)
(昼白色の蛍光灯らしさの評価値)=Fc(EXN)×Fy(屋内らしさEXN)×Fir(屋内らしさ) …(5)
(白色の蛍光灯らしさの評価値)=Fc(W)×Fy(屋内らしさW)×Fir(屋内らしさ) …(6)
(電球色蛍光灯らしさの評価値)=Fc(EXL)×Fy(屋内らしさEXL) …(7)
(電球らしさの評価値)=Fc(TNG)×Fy(屋内らしさTNG) …(8)
(晴れらしさの評価値)=Fc(DAY)×Fy(屋外らしさDAY) …(9)
なお、ストロボ撮影する場合には、Hは次式となる。
【0085】
(ストロボらしさの評価値)=Fc(TYP)×Fy(屋外らしさDAY) …(10)
ここで、0≦Fc()、Fy()≦1であるため、0≦H≦1である。なお、Fc(SKY)は、図10に示すように、青空検出枠内に入る分割エリアの個数が多い程、日陰らしさの評価値を下げる方向に作用する値をとる。
【0086】
また、Fy(屋内らしさ)は、図13に示すように、EV値が高い程、それらの検出枠の評価値を下げる方向に作用する値をとる。このように、光源らしさの評価値Hは、色分布だけでなく輝度も考慮して決定されるため、適正に光源を特定することが可能となる。例えば、蛍光灯が点灯した室内と室外とで同じ色の被写体を撮影した場合に、色分布のみで光源を特定した場合には、光源の特定を誤ってしまい、カラーフェリアが発生してしまう場合がある。
【0087】
しかしながら、本実施の形態では、輝度が低い場合、すなわち室内で撮影されたような場合には、Fy(室内らしさ)が高くなり、輝度が高い場合、すなわち室外で撮影されたような場合には、Fy(室内らしさ)が低くなるため、光源を正確に特定することができ、カラーフェリアが発生するのを防ぐことができる。
【0088】
また、Fir(屋内らしさ)は、ストロボ調光センサ62の出力電圧が所定電圧になるまでは徐々に小さくなるため、昼白色蛍光灯の評価値H及び白色蛍光灯の評価値Hを小さくするように作用する。すなわち、出力電圧が高く、ストロボ調光センサ62で検出した光に赤外線成分が多く含まれるほど、昼白色蛍光灯らしさ及び白色蛍光灯らしさが小さくなる。これは、図5に示すように、蛍光灯は700nm以上のの波長成分をほとんど含んでいないため、波長780nm以上の光(赤外光)を感知するストロボ調光センサ62からの出力が大きければ光源が蛍光灯である確率が低くなるからである。
【0089】
このように、赤外線出力のメンバシップ関数を用いて、昼白色蛍光灯や白色蛍光灯の光源についての評価値を算出することにより、例えば低輝度屋外(日陰)の葉緑シーンにおいて光源を蛍光灯と誤判断するのを防止することができる。
【0090】
そして、上記のように各検出枠に対応した光源らしさの評価値が算出されると、これらの評価値のうち予め定めた所定閾値以上の(例えば0.4以上)か否かを判別する(ステップS28)。そして、評価値が所定閾値以上のものが存在する場合には、評価値が所定閾値以上のものを環境光源の候補として選択する。なお、この処理は、本発明の設定手段に相当する。
【0091】
次に、選択された環境光源の各々について、以下の式に従って環境光源又はストロボ光と環境光源とが混合された混合光源の色が白色となるようにホワイトバランス制御を行うための制御値(ゲイン値)G、G、Gを算出する(ステップS30)。なお、この処理は、本発明の算出手段に相当する。
【0092】
={Σ(gr×H)/ΣH}×{Σ(G×H)/ΣH} …(11)
={Σ(gb×H)/ΣH}×{Σ(G×H)/ΣH} …(12)
=Σ(G×H)/ΣH …(13)
ここで、上記(11)〜(13)式は、評価値が所定閾値以上のものについて算出され、例えば所定閾値以上の評価値がH〜Hである場合には、H〜Hの光源についてgr,gbが算出され、算出されたgr,gb、H〜Hを用いて各Σ内の計算が行われる。また、gr,gbは、各検出枠における光源の色を所定色とするために必要なゲインであり、次式で示される。
【0093】
gr=Xc/Xa’×Tx …(14)
gb=Yc/Ya’×Ty …(15)
ここで、Xc=Rc/Gc、Yc=Bc/Gcである。また、Tx、Tyは、基準WBゲイン値が掛けられていない元の画像データのR,G,Bの積算値について求めたX、Yの平均値をXa(=Xa’/Xc)、Ya(=Ya’/Yc)とした場合における、Xa、Yaの目標値であり、所定色に対応する。すなわち、gr,gbは、元の画像データのR,G,Bの積算値についてXa、Yaを求めた場合に、このXa、Yaで示される光源(環境光源又はストロボ光と環境光源との混合光源)の色を所定色とするために必要なゲインである。なお、Tx、Tyは、例えば1である。
【0094】
従って、上記(11)、(12)式の第1項は、評価値Hを重みとしたgr,gbの加重平均値をそれぞれ表している。また、第2項は、明るさを補正するための項であり、ストロボ光を発光しない撮影の場合におけるGは次式で表される。
【0095】
=g×(露出補正ゲイン/128) …(16)
ここで、gは、光源が晴れの場合に適したホワイトバランス制御を行うために必要なG(グリーン)のゲインである。露出補正ゲインは、以下の表のようになる。
【0096】
【表2】
Figure 2004349931
【0097】
このように明るさを補正するのは、ストロボ光が発光しない場合は周囲の光源だけであるため、明るさが足りなくなる場合があるためである。
【0098】
また、ストロボ光を発光する撮影の場合には、GはGstであり、固定値となるため、明るさは補正されない。
【0099】
なお、デーライト検出枠(又はストロボ検出枠)の評価値Hが所定閾値以上であるとして選択されている場合には、gr=Xc、gb=Ycとする。
【0100】
このようにして、環境光源又は混合光源の色を所定色にするための制御値GRR、Gが算出されると、これらの制御値が、基準WBゲイン値との間の値で、かつ環境光源又は混合光源に適した値となるように、環境光源に応じて調整される(ステップS32)。なお、この処理は、本発明の調整手段に相当する。調整後の制御値は、ホワイトバランス補正値Rg、Gg、Bgとして表され、次式により得られる。
【0101】
Rg=(G−Rd)×Hmax×L+Rd …(17)
Gg=(G−Gd)×Hmax×L+Gd …(18)
Bg=(G−Bd)×Hmax×L+Bd …(19)
ここで、Hmaxは、Hの最大値であり、Hmaxに対応する光源を撮影時の光源として特定することができる。例えばHmaxがHであれば、光源は、昼光色の蛍光灯であると判断することができる。また、Lはローワードコレクション係数であり、各光源に対応して予め定められた値であり、各々の光源下での撮影においてホワイトバランスが適正となるように実験等によって決定された値である。ローワードコレクション係数は、予めメモリ39に記憶されている。なお、Lは光源に拘わらず固定値としてもよい。
【0102】
また、0≦L≦1であり、L=0の場合は、Rg=Rc、Gg=Gc、Bg=Bcとなり、基準WBゲイン値でのホワイトバランス制御が行われる。また、L=1及びHmax=1の場合には、Rg=G、Gg=G、Bg=Gとなる。このように、ホワイトバランス補正値Rg、Gg、Bgは、基準WBゲイン値から環境光源の色を所定色にするための制御値G、G、Gとの間の値で、かつHmaxで特定された環境光源に適したホワイトバランス制御を行うことができる値となる。
【0103】
このように算出されたホワイトバランス補正値Rg、Gg、Bgは、ホワイトバランス調整回路30へ出力され、元の画像データのR、G、Bの各信号がホワイトバランス調整される(ステップS34)。補正後の信号をR’、G’、B’とすると、R’、G’、B’は、次式で表される。
【0104】
R’=Rg×R …(20)
G’=Gg×G …(21)
B’=Bg×B …(22)
一方、所定閾値以上の評価値Hが1つもない場合には、ホワイトバランス補正値Rg、Gg、BgをそれぞれRc、Gc、Bcに設定して(ステップS36)、ホワイトバランス調整を行う(ステップS34)。
【0105】
このように、本実施形態では、環境光源の色だけでなくEV値をも考慮して環境光源を定めるため、環境光源を正確に定めることができる。また、環境光源の色は、本撮影での撮像画像の画像データから求めているため、撮像シーケンスを複雑にすることなく環境光源を正確に定めることができる。
【0106】
そして、ホワイトバランス補正値Rg、Gg、Bgは、基準WBゲイン値から環境光源の色を所定色にするための制御値G、G、Gとの間の値で、かつHmaxで特定された環境光源に適したホワイトバランス制御を行うことができる値となるため、各々の環境光源に対して適正にホワイトバランス制御することができ、カラーフェリアの発生を抑えることができる。
【0107】
また、ストロボ調光センサにより赤外線成分をも考慮して光源を定めるため、例えば屋外低輝度の葉緑の撮影シーンにおいて光源を蛍光灯と誤判断するのを防止することができる。また、赤外線成分を検出するセンサとして、別途赤外線センサを設けるのではなく、ストロボ調光センサで兼用するようにしたため、装置を低コストとすることができる。
【0108】
さらに、赤外線を検出したか否かで制御を単に切り替えるのではないため、光源が蛍光灯と電球との混合光源のように赤外光が入った光源であっても、シーン変化に対して連続的な補正が可能であり、適正にホワイトバランス制御を行うことができる。
【0109】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、簡単且つ安価な構成で蛍光灯と電球とが混在するシーン等でも正確に光源種を検出して適正にホワイトバランス制御を行うことができる、という効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るデジタルカメラの背面図である。
【図2】デジタルカメラの上面に設けられたモードダイヤルの平面図である。
【図3】デジタルカメラの内部構成を示すブロック図である。
【図4】EV値の求め方について説明するための図である。
【図5】太陽光、蛍光灯、ストロボ調光センサの分光特性を示すグラフである。
【図6】測光方式について説明するための図である。
【図7】ホワイトバランス制御方法のフローチャートである。
【図8】光源の色分布の範囲としての検出枠を示すグラフである。
【図9】日陰らしさを表すメンバシップ関数を示すグラフである。
【図10】青空のメンバシップ関数を示すグラフである。
【図11】デーライトの屋外らしさを表すメンバシップ関数を示すグラフである。
【図12】屋外らしさを表すメンバシップ関数を示すグラフである。
【図13】屋内らしさを表すメンバシップ関数を示すグラフである。
【図14】赤外線による屋内らしさを表すメンバシップ関数を示すグラフである。
【符号の説明】
10 撮影レンズ
16 駆動回路
18 CDS回路
20 A/D変換器
24 メモリ
26 デジタル信号処理回路
28 同時化回路
30 ホワイトバランス調整回路
30R、30G、30B 乗算器
32 ガンマ補正回路
34 YC信号作成回路
36 メモリ
39 メモリ
40 カメラ操作部
42 駆動部
44 絞り駆動部
48 積算回路
50R、50G、50B 乗算器
60 ストロボ
62 ストロボ調光センサ

Claims (4)

  1. 被写体を撮像したときの撮像画像の輝度レベルを検出する輝度レベル検出手段と、
    前記被写体の輝度レベルが予め定めた所定レベル以下の場合に前記被写体にストロボ光を照射するストロボと、
    前記ストロボ光を調光するために前記ストロボ光を検出すると共に、赤外線領域の少なくとも一部の光を検出可能なストロボ調光センサと、
    前記撮像画像の画像データに、予め定めた特定光源を基準光源として該基準光源の色が予め定めた所定色となるようにホワイトバランス制御を行うための基準制御値を乗算する乗算手段と、
    前記撮像画像を複数のエリアに分割し、各エリアに属する前記基準制御値が乗算された画像データから各々色情報を取得する色情報取得手段と、
    取得したエリアごとの色情報に基づいて、各エリアの色分布を検出する色分布検出手段と、
    前記輝度レベル検出手段により検出した被写体の輝度レベル、前記ストロボ調光センサにより検出した光の光量、及び前記色分布検出手段により検出した色分布に基づいて環境光源を定める設定手段と、
    定めた環境光源の色が前記所定色となるようにホワイトバランス制御を行うための制御値を算出する算出手段と、
    を含むことを特徴とするデジタルカメラ。
  2. 前記算出手段は、予め定めた複数の環境光源の各々に対応して設けられた所定式によって算出された環境光源らしさの度合いを表す評価値が、予め定めた所定閾値以上であるか否かを判別する判別手段と、
    前記所定閾値以上の評価値に各々対応した対応制御値を算出する第1算出手段と、
    前記所定閾値以上の評価値を重みとした前記対応制御値の加重平均値を前記制御値として算出する第2算出手段と、
    を含むことを特徴とする請求項1記載のデジタルカメラ。
  3. 前記環境光源が蛍光灯の前記所定式は、前記ストロボ調光センサにより検出した光の光量が大きくなるに従って前記評価値が小さくなる領域を含む関数であることを特徴とする請求項2記載のデジタルカメラ。
  4. 前記制御値が、前記制御値と前記基準制御値との間の値で、かつ前記環境光源に適した値となるように、前記制御値を調整する調整手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載のデジタルカメラ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006261794A (ja) * 2005-03-15 2006-09-28 Winbond Electron Corp 撮像システムのフリッカー補正方法
JP2013128259A (ja) * 2011-12-19 2013-06-27 Fujitsu Ltd 撮像装置、画像処理装置、画像処理プログラムおよび画像処理方法

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