ホワイトバランス制御装置及び制御方法並びに記憶媒体
【課題】 合焦レベルに対応してホワイトバランス動作の許可、禁止を制御し、また、被写体の色温度に追従してホワイトバランス補正動作のホールドまたは禁止を行い、ホワイトバランス制御を実施可能とするホワイトバランス制御装置及び制御方法並びに記憶媒体の提供。
【解決手段】 映像信号を利用するホワイトバランス制御装置であって、画面を複数のブロックに分割した信号を用いて制御を行う制御システムにおいて、被写体の合焦レベルを検出する合焦レベル検出手段を有し、該合焦レベル検出手段の出力に応じてホワイトバランスの制御を複数の動作状態に切り替えることを特徴とするホワイトバランス制御装置。
【解決手段】 映像信号を利用するホワイトバランス制御装置であって、画面を複数のブロックに分割した信号を用いて制御を行う制御システムにおいて、被写体の合焦レベルを検出する合焦レベル検出手段を有し、該合焦レベル検出手段の出力に応じてホワイトバランスの制御を複数の動作状態に切り替えることを特徴とするホワイトバランス制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ホワイトバランス制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年のビデオカメラ等を初めとする映像機器の進歩は目覚ましく、オートフォーカス制御、オートホワイトバランス制御などの性能改善技術が目立っている。ところで、ビデオカメラ等に用いられるオートホワイトバランス装置は、外部センサを使用せず、撮像素子の出力を用いて操作を行うものが主流となっている。更に、最近のホワイトバランス装置では、被写体の状況を細かく把握し、有彩色の影響を避けるために、信号処理回路から得られる色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ、輝度信号Ｙを、画面に対応する細かなブロックに分割し、各分割ブロック毎に得られる信号の値から白に近い色信号成分を抽出してホワイトバランス制御に用いるものが多くなってきている。
【０００３】図８は、ビデオカメラに搭載された、画面を複数のブロックに分割してホワイトバランスを行う従来装置の一例を示したブロック図である。
【０００４】図８において、レンズ１０１、絞り１０２を通過した被写体像は撮像素子１０３上に結像される。撮像素子１０３からは光電変換された原色信号Ｒ、Ｇ、Ｂが出力される。Ｒ、Ｇ、Ｂの各信号は、夫々バッファアンプ１０４、１０５、１０６で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器１０７、１０８、１０９に入力され、アナログ信号からデジタル信号に変換される。
【０００５】デジタル信号に変換されたＲ、Ｂ信号はホワイトバランスアンプ１１０、１１１に各々供給される。ホワイトバランスアンプ１１０、１１１は後述するマイクロコンピュータ１１８からの制御信号に基づいて利得制御される。ホワイトバランスアンプ１１０、１１１から出力されたＲ、Ｂ信号とＡ／Ｄ変換器１０８から出力されたＧ信号はマトリックス回路１１２に供給される。マトリックス回路１１２は、入力されたＲ、Ｇ、Ｂ信号から輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを生成する。生成されたＹ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの各信号はＤ／Ａ変換器１１３、１１４、１１５に供給されアナログ信号となり、図示しないエンコーダに供給され、標準テレビジョン信号に変換された後、モニタに表示されたり、磁気記録装置に供給されたりする。また、記録装置の中にはデジタル信号の儘記録するものもあった。
【０００６】一方、マトリックス回路１１２からのＹ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ信号は画面分割部１１６にも供給される。画面分割部１１６では１画面分のＹ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ信号を図９に示すように縦８×横１６の１２８個のブロックに分割する。平均値演算部１１７では分割された各ブロック毎にＹ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ信号の平均値を演算し出力する。平均値演算部１１７からの１２８組のＹ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ信号は、マイクロコンピュータ１１８に入力され色差信号と輝度信号の値が、或る範囲内に存在するブロックの信号のみが抽出（以降、白抽出処理と呼ぶ）され、白抽出処理された信号のみを積分する。
【０００７】この場合の白抽出範囲の一例を図１０に示す。図１０は縦軸をＲ−Ｙ、横軸をＢ−Ｙとした無彩色の被写体の色温度変化に伴う色差信号のベクトル変化を示す図である。
【０００８】いま、色温度が屋外に相当する７０００Ｋでホワイトバランスがとれていた場合、屋内の白熱電球（約３０００Ｋ）下の無彩色の被写体を撮影した場合の色差信号はＰ１に位置する。逆に屋内の白熱電球でホワイトバランスがとれていた場合、屋外（約７０００Ｋ）の無彩色の被写体を撮影した場合の色差信号はＰ２に位置する。つまり、無彩色の被写体の色温度に伴う色差信号の変化は、図１０の斜線部分内で変化することになる。
【０００９】ここで、実用的な色温度範囲３０００Ｋ〜７０００Ｋでホワイトバランスを制御することを考えると、図１０の斜線内の信号のみを用いればよいことになる。この領域を以降、白抽出範囲と呼ぶ。また光のスペクトルが緑がかっている蛍光灯下でのホワイトバランスを考慮するため、一般的な白抽出範囲は少しＧ方向に広がっている。白抽出処理においては、上記色差信号の制限のほかに輝度信号Ｙにも制限を加える場合があった。例えば、輝度信号Ｙが標準の明るさの５０％である５０ＩＲＥ以上のＹレベルとなる制限を加えたりしていた。
【００１０】マイクロコンピュータ１１８は色差信号が上記白抽出範囲に入り、且つ輝度信号が５０ＩＲＥ以上のものだけを抽出し、抽出された色差信号の平均値を演算する。そして演算された色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの平均値が０になるような制御信号を、図８に示すホワイトバランスアンプ１１０、１１１に出力してホワイトバランス補正を行っていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】然しながら上述の従来例においては、次のような問題点があった。
【００１２】即ち、前述のようなホワイトバランス装置が搭載される一般的な映像機器では、被写体に自動的に焦点を合わせる、所謂オートフォーカス機能を持っている。この場合、被写体にフォーカスが合焦している場合は、被写体の色分布が映像信号中に正確に反映されるため、画面分割により被写体の色を細かく把握することができる。然し、急なパンニング等でフォーカスがボケている場合は、被写体の色を細かく把握することができないため、正しいホワイトバランス補正が行えない場合があった。
【００１３】図１１、図１２は、問題点を説明するための被写体を示す図である。
【００１４】図１１はフォーカスが合っている状態での画面分割の様子を示す図であり、図１２はフォーカスがボケている状態での画面分割の様子を示す図である。図１１のようにフォーカスが合っている状態では、分割された領域アドレス（Ｈ、Ｖ）＝（６、１）、（６、２）、（７、５）、（８、５）の領域には白い花の部分があるので、正確な白が抽出される。然し、図１２のようにフォーカスがボケている状態では、図１１と同じ領域アドレス（Ｈ、Ｖ）＝（６、１）、（６、２）、（７、５）、（８、５）の領域には白い花の部分の信号が在るものの、フォーカスがボケているため、周辺の色と混じってしまい、正確な色の抽出ができなくなってしまう。このような状態で白抽出された値は、周辺の色成分も含まれてしまっているので、この状況でホワイトバランス補正を行うと、被写体の状況によっては、間違ったホワイトバランス補正をしてしまう虞れがある。
【００１５】図１３は、図１２の被写体の白い花の背景が緑色と仮定した場合に、色が混ざる様子を示した色差ベクトル図である。フォーカスのボケにより、白い花の信号Ｐａと背景の緑Ｐｂが混ざってしまい、マイクロコンピュータ１１８が読み込む時点では、薄い緑Ｐｃとなってしまう。このＰｃは前述した白抽出範囲内にあるため、マイクロコンピュータ１１８は、Ｐｃを白く補正しようとする。図１４はホワイトバランス補正後の色差ベクトル図である。ホワイトバランス補正後のＰｃ′はベクトルの中心に補正される。すると、本来の被写体の白い花ＰａはＰａ′に誤補正され、背景の緑もＰｂ′に誤補正されてしまう。その結果白い花の部分は紫がかってしまい、背景の緑色も薄くなってしまい、本来の色と異なって補正されてしまうという問題点が生じる場合があった。
【００１６】本発明は、上述の状況に鑑みて成されたもので、合焦レベルに対応してホワイトバランス動作の許可、禁止を制御し、また、被写体の色温度に追従してホワイトバランス補正動作のホールドまたは禁止を行い、ホワイトバランス制御を実施可能とするホワイトバランス制御装置及び制御方法並びに記憶媒体を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明は、下記構成を備えることにより上記課題を解決できるものである。
【００１８】（１）映像信号を利用するホワイトバランス制御装置であって、画面を複数のブロックに分割した信号を用いて制御を行う制御システムにおいて、被写体の合焦レベルを検出する合焦レベル検出手段を有し、該合焦レベル検出手段の出力に応じてホワイトバランスの制御を複数の動作状態に切り替えることを特徴とするホワイトバランス制御装置。
【００１９】（２）複数の動作状態は、ホワイトバランス動作を許可する状態と、ホワイトバランス動作を禁止する状態とで構成されることを特徴とする前項（１）記載のホワイトバランス制御装置。
【００２０】（３）複数の動作状態は、ホワイトバランス動作を被写体の色温度に追従して制御する状態と、現状の儘の制御値でホールドする状態とで構成されることを特徴とする前項（１）記載のホワイトバランス制御装置。
【００２１】（４）映像信号を利用するホワイトバランス制御装置であって、画面を複数のブロックに分割した信号を用いて制御を行う制御システムにおいて、被写体の合焦レベルを検出する合焦レベル検出手段を有し、該合焦レベル検出手段の出力に応じてホワイトバランスの制御速度を切り替えることを特徴とするホワイトバランス制御装置。
【００２２】（５）合焦レベル検出手段は、映像信号の所定の高域成分を焦点電圧として出力することを特徴とする前項（１）、または（４）記載のホワイトバランス制御装置。
【００２３】（６）合焦レベル検出手段の出力は、自動焦点調節に用いるものであることを特徴とする前項（１）、または（４）記載のホワイトバランス制御装置。
【００２４】（７）ホワイトバランス動作を許可、または禁止する状態で構成される複数の動作状態の切り替えは、合焦レベルが小さい場合は、ホワイトバランス動作を禁止し、合焦レベルが大きい場合は、ホワイトバランス動作を許可することを特徴とする前項（１）記載のホワイトバランス制御装置。
【００２５】（８）ホワイトバランス動作を許可する合焦レベルは、ホワイトバランス動作を禁止する合焦レベルより高い値に設定することを特徴とする前項（７）記載のホワイトバランス制御装置。
【００２６】（９）ホワイトバランス動作を被写体の色温度に追従して制御する状態と、現状の儘の制御値でホールドする状態との切り替えは、合焦レベルが小さい場合は、ホワイトバランス動作をホールドし、合焦レベルが大きい場合は、ホワイトバランス動作を追従動作させることを特徴とする前項（３）記載のホワイトバランス制御装置。
【００２７】（１０）ホワイトバランス動作を被写体の色温度に追従して制御する状態の合焦レベルは、現状の儘の制御値でホールドする状態の合焦レベルより高い値に設定することを特徴とする前項（９）記載のホワイトバランス制御装置。
【００２８】（１１）ホワイトバランスの制御速度の切り替えは、合焦レベルが小さい場合は、合焦レベルが大きい場合に比べて、ホワイトバランスの制御速度を遅くすることを特徴とする前項（４）記載のホワイトバランス制御装置。
【００２９】（１２）映像信号を利用するホワイトバランス制御装置の画面を複数のブロックに分割した信号を用いて制御を行う制御方法において、被写体の合焦レベルを検出するステップと、検出結果の出力に応じてホワイトバランスの制御動作を許可または禁止する状態とで構成される複数の動作状態を切り替えるステップと、ホワイトバランス動作を被写体の色温度に追従して制御する状態と現状の儘の制御値でホールドする状態とにおいて、合焦レベル検出結果の出力に応じてホワイトバランスの制御速度を切り替えるステップと、また、映像信号の所定の高域成分を焦点電圧として出力する合焦レベル検出ステップと、また、合焦レベル検出結果の出力を自動焦点調節に用いるステップと、合焦レベルが小さい場合はホワイトバランス動作を禁止し、合焦レベルが大きい場合はホワイトバランス動作を許可するステップと、また、ホワイトバランス動作を許可する合焦レベルをホワイトバランス動作を禁止する合焦レベルより高い値に設定するステップと、ホワイトバランス動作を被写体の色温度に追従して制御する状態と現状の儘の制御値でホールドする状態との切り替えを、合焦レベルが小さい場合は、ホワイトバランス動作をホールドし、合焦レベルが大きい場合は、ホワイトバランス動作を追従動作させるステップと、また、ホワイトバランス動作を被写体の色温度に追従して制御する状態の合焦レベルを、現状の儘の制御値でホールドする状態の合焦レベルより高い値に設定するステップと、ホワイトバランスの制御速度の切り替えを、合焦レベルが小さい場合は、合焦レベルが大きい場合に比べて、ホワイトバランスの制御速度を遅くするステップとを含むことを特徴とする制御方法。
【００３０】（１３）前項（１２）記載の制御方法を実現するためのプログラムを格納したことを特徴とする記憶媒体。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明する。
【００３２】図１は、本発明のホワイトバランス制御装置に係る撮像装置の構成例を示すブロック図、図２は、フォーカスレンズ位置と焦点電圧の関係を示す説明図、図３は、本発明の第１の実施例におけるマイクロコンピュータの動作を示すフローチャート、図４は、フォーカスレンズ位置と焦点電圧の関係において、制御切り替え閾値電圧を示す説明図、図５は、本発明の第２の実施例におけるマイクロコンピュータの動作を示すフローチャート、図６は、本発明の第３の実施例におけるマイクロコンピュータの動作を示すフローチャート、図７は、本発明の第３の実施例における焦点電圧と制御量の関係を示す説明図、図８は、従来例の撮像装置の構成例を示すブロック図、図９は、画面分割状態を示す説明図、図１０は、白抽出範囲を示す説明図、図１１は、フォーカスが合焦している被写体と画面分割状態を示す説明図、図１２は、フォーカスがボケている被写体と画面分割状態を示す説明図、図１３は、従来例のマイクロコンピュータに入力されるフォーカスがボケている状態での色差信号を示す色差ベクトル図、図１４は、従来例のフォーカスがボケている状態でのホワイトバランス補正後の色差信号を示す色差ベクトル図である。
【００３３】（第１の実施例）以下、本発明の第１の実施例について図面を参照して説明する。
【００３４】図１は、本発明に係る撮像装置を示すブロック図である。図中、従来例と同一構成要素は、従来と同様の働きをするため説明を省略する。図１において、バッファアンプ１０４、１０５、１０６からの信号は、オートフォーカス（自動焦点調節装置）に用いる信号を生成するＡＦ評価信号生成回路１１９にも入力される。
【００３５】ここで一般的なオートフォーカス装置について説明する。
【００３６】一般的なオートフォーカス装置は、被写体像を光電変換して得られた映像信号中より画面の鮮鋭度を検出し、それが最大となるようにフォーカスレンズを制御して焦点調節を行うようにしたＴＶＡＦ方式が主流になりつつある。ＡＦ評価信号生成回路１１９は、一般に、或る帯域のバンドパスフィルターにより抽出された映像信号の高周波信号のレベル（以下、焦点電圧）から画面の鮮鋭度を検出し、焦点電圧として出力する。通常被写体像を撮影した場合、図２に示すように、焦点が合うに従って焦点電圧は大きくなり、そのレベルが最大になる点を合焦位置としている。マイクロコンピュータ１１８は、ＡＦ評価信号生成回路１１９からの信号を基にフォーカス制御部にて上述した演算を行い、フォーカスモータ制御信号をモータードライバ１２０に出力してオートフォーカス制御を行うようになっている。
【００３７】次に、マイクロコンピュータ１１８内部でのホワイトバランス制御部の処理の流れを説明する。図３は、マイクロコンピュータ内の処理の流れを示すフローチャートである。
【００３８】図１及び図３において、画面分割部１１６、平均値演算部１１７で画面を縦８×横１６の１２８個のブロックに分割され、且つ各ブロック毎に平均化されたＹ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ信号がステップＳ３００にて色差、輝度データとしてマイクロコンピュータ１１８のメモリ内に取り込まれる。次に、ステップＳ３０１にて、１２８組のデータを１組づつ順次処理するためのブロック水平座標ｘ、垂直座標ｙをリセットする。ステップＳ３０２では、各分割ブロックの色差成分ＡＶＲ（Ｒ−Ｙ（ｘ，ｙ）），ＡＶＲ（Ｂ−Ｙ（ｘ，ｙ））の値を調べて、図１０で示す白抽出範囲内にあるかどうかをチェックする。白抽出範囲内であれば、ステップＳ３０３にて、同じブロックの輝度信号平均値ＡＶＲ（Ｙ（ｘ，ｙ））が所定の値以上かどうかを判断する。この処理は、輝度の低過ぎる被写体の場合は、白い可能性が少ないので低輝度の値を除外する為に行うものである。例えば、５０ＩＲＥ以上かどうかを判断するように設定する。ステップＳ３０２、Ｓ３０３の二つの判定でＹＥＳと判断されると、白抽出条件を満たしたとして、ステップＳ３０４にてＡＶＲ（Ｒ−Ｙ（ｘ，ｙ））の積分を行う。同様にステップＳ３０５ではＡＶＲ（Ｂ−Ｙ（ｘ，ｙ））の積分を行い、ステップＳ３０６ではＡＶＲ（Ｙ（ｘ，ｙ））の積分を行う。一方、ステップＳ３０２、Ｓ３０３の二つの判定でＮＯと判断され、白抽出条件を満たしていない場合は、積分処理Ｓ３０４〜Ｓ３０６は行われない。ステップＳ３０７では、次に処理するブロック座標をインクリメントする処理を行う。例えば、最初は、（ｘ，ｙ）＝（０，０），（１，０），（２，０）…（１５，０）とインクリメントされ、図９の画面分割図での一番上の１行のデータを順次処理する。次に、（ｘ，ｙ）＝（０，１），（１，１），（２，１）…（１５，１）となり図９の２行目を処理し、最終的に、（ｘ，ｙ）＝（０，７），（１，７），（２，７）…（１５，７）と最後のブロック座標まで順次インクリメントする処理を行う。ステップＳ３０８にて、１２８ブロック全てのデータを処理したと判断されるまでステップＳ３０２〜Ｓ３０７の処理を行う。ステップＳ３０８で、全てのブロックを処理したと判断されると、次のステップへ進む。ステップＳ３０９にて、最終的に白抽出された輝度の積分値ＡＶＲ＿Ｙと、色差の積分値ＡＶＲ＿ＲＹ、ＡＶＲ＿ＢＹを基に、ＷＢ（ホワイトバランス）補正データの目標値を算出する。このステップＳ３００〜Ｓ３０９の処理を纏めて、ホワイトバランス補正データ演算処理Ｓ３とする。
【００３９】次に、ステップＳ３１０にて、ＡＦ評価信号生成回路１１９より焦点電圧Ｖｉｎを読み込む。次にステップＳ３１１にて基準焦点電圧Ｖｒｅｆ１と比較する。ステップＳ３１１で読み込まれた焦点電圧Ｖｉｎが基準焦点電圧Ｖｒｅｆ１より小さいと判定された場合は、ステップＳ３１２にてＷＢ追従動作フラグをＬｏにする。ステップＳ３１１で読み込まれた焦点電圧Ｖｉｎが基準焦点電圧Ｖｒｅｆ１より大きいと判定された場合は、ステップＳ３１３にて基準焦点電圧Ｖｒｅｆ２と比較する。ステップＳ３１３で読み込まれた焦点電圧Ｖｉｎが基準焦点電圧Ｖｒｅｆ２より大きいと判定された場合は、ステップＳ３１４にてＷＢ追従動作フラグをＨｉにする。次に、ステップＳ３１５においてＷＢ追従動作フラグがＨｉかＬｏかを判定する。ＷＢ追従動作フラグがＨｉの場合には、ステップＳ３１６にて、ホワイトバランス補正データを徐々にステップＳ３０９で得られた目標値に近付ける処理を行い、被写体の色温度変化に追従させるホワイトバランス動作をする。ステップＳ３１５にてＷＢ追従動作フラグがＬｏの場合には、ステップＳ３１７にて、ホワイトバランス補正データを現状の儘の値でホールドする処理を行う。
【００４０】ここで比較対象となる基準焦点電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２について説明する。基準焦点電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２は、図４に示すように焦点が大きくボケていると判定できる電圧の付近に各々設定する。Ｖｒｅｆ１よりＶｒｅｆ２を高めに設定してあるため、一度Ｓ３１１→Ｓ３１２の処理でＷＢ追従動作フラグがＬｏに設定されると、ステップＳ３１３にて焦点電圧ＶｉｎがＶｒｅｆ２よりも大きいと判定されるまでＷＢ追従動作フラグはＬｏのままである。また、一旦Ｓ３１３→Ｓ３１４の処理でＷＢ追従動作フラグがＨｉに設定されると、ステップＳ３１１にて焦点電圧ＶｉｎがＶｒｅｆ１よりも小さいと判定されるまでＷＢ追従動作フラグはＨｉのままである。つまり、ホワイトバランスを追従動作させる焦点電圧を、ホワイトバランス動作をホールドさせる焦点電圧よりも高く設定することにより、各々の動作の切り替えにヒステリシスをもたせることができる。
【００４１】この構成動作によりフォーカスが合焦している場合、即ち、被写体の色情報が正確に取りこめる状態では、ホワイトバランス制御を被写体に追従するように動作させ、フォーカスがボケていて被写体の色情報が正確に取りこめずに、誤ったホワイトバランス制御を行う虞れがある場合は、ホワイトバランス補正をホールドさせることができる。その結果、誤ったホワイトバランス補正を防止することが可能になる。
【００４２】更に、カメラの急激なパンニングなどの場合にも、焦点電圧Ｖｉｎが低下するので、パンニングの影響などにより被写体の色情報が正確に取りこめない状態でのホワイトバランス誤補正も削減できる効果がある。
【００４３】（第２の実施例）以下、本発明の第２の実施例について説明する。
【００４４】第２の実施例における構成は第１の実施例と同様なので説明を省略する。第２の実施例の特徴は、マイクロコンピュータ１１８内部の動作にあり、特に静止画撮影に有効な処理を行わせる点にある。図５は、ホワイトバランス制御部の処理の流れを説明するフローチャートである。図５中、Ｓ３は第１の実施例と同様のホワイトバランス補正データ演算処理である。Ｓ３の処理が終わるとステップＳ３１０にてＡＦ評価信号生成回路１１９より焦点電圧Ｖｉｎを読み込む。次に、ステップＳ３１１にて基準焦点電圧Ｖｒｅｆ１と比較する。ステップＳ３１１で読み込まれた焦点電圧Ｖｉｎが基準焦点電圧Ｖｒｅｆ１より小さいと判定された場合は、ステップＳ３１２＿２にてＷＢ動作許可フラグをＬｏにする。ステップＳ３１１で読み込まれた焦点電圧Ｖｉｎが基準焦点電圧Ｖｒｅｆ１より大きいと判定された場合は、ステップＳ３１３にて基準焦点電圧Ｖｒｅｆ２と比較する。ステップＳ３１３で読み込まれた焦点電圧Ｖｉｎが基準焦点電圧Ｖｒｅｆ２より大きいと判定された場合は、ステップＳ３１４＿２にてＷＢ動作許可フラグをＨｉにする。次に、ステップＳ３１５＿２においてＷＢ動作許可フラグがＨｉかＬｏかを判定し、Ｈｉの場合にはステップＳ３１６＿２にて、Ｓ３で演算されたホワイトバランス補正目標データをダイレクトに出力して、瞬時にホワイトバランス補正が完了する処理を行う。
【００４５】一方、ステップＳ３１５＿２にてＷＢ動作許可フラグがＬｏの場合には、ステップＳ３１７＿２にて予め設定した固定値のホワイトバランス補正データを出力する処理を行う。比較する基準焦点電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２とヒステリシス動作については、第１の実施例と同様の動作を行う。
【００４６】この構成動作により、静止画撮影を行う場合にフォーカスが合焦している状態、即ち、被写体の色情報が正確に取り込めるような状態になると、瞬時にホワイトバランス補正が完了し、正しいカラーバランスの静止画を得ることができるようになる。
【００４７】（第３の実施例）以下、本発明の第３の実施例について説明する。
【００４８】第３の実施例における構成は第１の実施例と同様なので説明を省略する。第３の実施例の特徴は、マイクロコンピュータ１１８内部の動作にあり、焦点電圧に応じてホワイトバランス制御スピードを徐々に変化させる点にある。図６は、ホワイトバランス制御部の処理の流れを説明するフローチャートである。図６中、Ｓ３は第１の実施例と同様のホワイトバランス補正データ演算処理である。Ｓ３の処理が終わるとステップＳ３１０にてＡＦ評価信号生成回路１１９より焦点電圧Ｖｉｎを読み込む。
【００４９】次に、ステップＳ６１１にて基準焦点電圧Ｖｒｅｆ２と比較する。ステップＳ６１１で読み込まれた焦点電圧Ｖｉｎが基準焦点電圧Ｖｒｅｆ２より大きいと判定された場合は、ステップＳ６１２にて１回当たりの補正ビット数Ｎに５を代入する。ステップＳ６１１で読み込まれた焦点電圧Ｖｉｎが基準焦点電圧Ｖｒｅｆ２より小さいと判定された場合は、ステップＳ６１３にて基準焦点電圧Ｖｒｅｆ１と比較する。ステップＳ６１３で読み込まれた焦点電圧Ｖｉｎが基準焦点電圧Ｖｒｅｆ１より大きいと判定された場合は、ステップＳ６１４にてＶｉｎとＶｒｅｆ１の差分に応じた１回当たりの補正ビット数Ｎを求める。この場合Ｎは５〜０の間で変化する。ステップＳ６１３で読み込まれた焦点電圧ＶｉｎがＶｒｅｆ１より小さいと判定された場合は、ステップＳ６１５にて１回当たりの補正ビット数Ｎに０を代入する。ステップＳ６１６、Ｓ６１７では現在のホワイトバランス補正データを、ステップＳ６１１〜Ｓ６１５の処理により得られた１回当たりの補正ビット数Ｎづつ増減させ、目標値に近付ける処理を行うようにする。本実施例での焦点電圧Ｖｉｎと１回当たりの補正ビット数Ｎの関係は図７のようになる。
【００５０】上述のような構成動作により、フォーカスが合焦している場合、即ち、被写体の色情報が正確に取り込めるような状態になると、Ｎ＝５となり高速でホワイトバランス補正を行う。また、フォーカスがボケるに従い、制御スピードは少しづつ遅くなり、大きくボケている場合には、Ｎ＝０となるため、実質的にホワイトバランス動作をホールドさせることができる。その結果、正確な色情報が得られる条件ではホワイトバランス動作が高速で制御され、色情報があまり正確でない条件ではホワイトバランス動作の速度が遅くなり、大きくフォーカスがボケている場合は、ホールドするようになるので、誤ったカラーバランスになることを防止することが可能になる。
【００５１】また、本実施例では、Ｎをデジタルデータのビット数とし、最大値を５、最小値を０にしたが、実質的に補正速度が変化するのであれば、システムに合わせて最適なＮの値に合わせれば良い。また、アナログ制御でホワイトバランスを補正するシステムでも、実質的に速度が変化するようになっていれば、Ｎの単位はそのシステムに合わせれば良いことは言うまでもない。
【００５２】
【発明の効果】以上説明したように本発明の第１の実施例によれば、フォーカスが合焦している場合、即ち、被写体の色情報が正確に取り込める状態では、ホワイトバランス制御を被写体に追従するように動作させ、フォーカスがボケていて被写体の色情報が正確に取り込めずに誤ったホワイトバランス制御を行う虞れがある場合は、ホワイトバランス補正をホールドさせたり、禁止させたりすることができるため、誤ったホワイトバランス補正を防止することが可能になる。同様に急激なパンニング等で被写体の正確な色が把握できない場合のホワイトバランス補正の誤補正も防ぐことができる。
【００５３】また、本発明の第２の実施例によれば、静止画撮影を行う場合でフォーカスが合焦している場合、即ち、被写体の色情報が正確に取り込めるような状態になると、瞬時にホワイトバランス補正が完了し、正しいカラーバランスの静止画を得ることができるようになる。
【００５４】また、本発明の第３の実施例によれば、フォーカスが合焦している場合、即ち、被写体の色情報が正確に取り込めるような状態では、高速でホワイトバランス補正を行い、フォーカスがボケるに従い制御スピードを遅く動作させることができる。その結果、色情報があまり正確でない条件では、ホワイトバランス動作の速度が遅くなり、大きくフォーカスがボケている場合は、ホワイトバランス動作をホールドするようになる為、誤ったカラーバランスになることを防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のホワイトバランス制御装置に係る撮像装置の構成例を示すブロック図
【図２】 フォーカスレンズ位置と焦点電圧の関係を示す説明図
【図３】 本発明の第１の実施例におけるマイクロコンピュータの動作を示すフローチャート
【図４】 フォーカスレンズ位置と焦点電圧の関係において、制御切り替え閾値電圧を示す説明図
【図５】 本発明の第２の実施例におけるマイクロコンピュータの動作を示すフローチャート
【図６】 本発明の第３の実施例におけるマイクロコンピュータの動作を示すフローチャート
【図７】 本発明の第３の実施例における焦点電圧と制御量の関係を示す説明図
【図８】 従来例の撮像装置の構成例を示すブロック図
【図９】 画面分割状態を示す説明図
【図１０】 白抽出範囲を示す説明図
【図１１】 フォーカスが合焦している被写体と画面分割状態を示す説明図
【図１２】 フォーカスがボケている被写体と画面分割状態を示す説明図
【図１３】 従来例のマイクロコンピュータに入力されるフォーカスがボケている状態での色差信号を示す色差ベクトル図
【図１４】 従来例のフォーカスがボケている状態でのホワイトバランス補正後の色差信号を示す色差ベクトル図
【符号の説明】
１０１ レンズ
１０２ 絞り
１０３ 撮像素子
１０４、１０５、１０６ バッファアンプ
１０７、１０８、１０９ Ａ／Ｄ変換器
１１０、１１１ ホワイトバランスアンプ
１１２ マトリックス回路
１１３、１１４、１１５ Ｄ／Ａ変換器
１１６ 画面分割部
１１７ 平均値演算部
１１８ マイクロコンピュータ
１１９ ＡＦ評価信号生成回路
１２０ モータードライバ
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ホワイトバランス制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年のビデオカメラ等を初めとする映像機器の進歩は目覚ましく、オートフォーカス制御、オートホワイトバランス制御などの性能改善技術が目立っている。ところで、ビデオカメラ等に用いられるオートホワイトバランス装置は、外部センサを使用せず、撮像素子の出力を用いて操作を行うものが主流となっている。更に、最近のホワイトバランス装置では、被写体の状況を細かく把握し、有彩色の影響を避けるために、信号処理回路から得られる色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ、輝度信号Ｙを、画面に対応する細かなブロックに分割し、各分割ブロック毎に得られる信号の値から白に近い色信号成分を抽出してホワイトバランス制御に用いるものが多くなってきている。
【０００３】図８は、ビデオカメラに搭載された、画面を複数のブロックに分割してホワイトバランスを行う従来装置の一例を示したブロック図である。
【０００４】図８において、レンズ１０１、絞り１０２を通過した被写体像は撮像素子１０３上に結像される。撮像素子１０３からは光電変換された原色信号Ｒ、Ｇ、Ｂが出力される。Ｒ、Ｇ、Ｂの各信号は、夫々バッファアンプ１０４、１０５、１０６で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器１０７、１０８、１０９に入力され、アナログ信号からデジタル信号に変換される。
【０００５】デジタル信号に変換されたＲ、Ｂ信号はホワイトバランスアンプ１１０、１１１に各々供給される。ホワイトバランスアンプ１１０、１１１は後述するマイクロコンピュータ１１８からの制御信号に基づいて利得制御される。ホワイトバランスアンプ１１０、１１１から出力されたＲ、Ｂ信号とＡ／Ｄ変換器１０８から出力されたＧ信号はマトリックス回路１１２に供給される。マトリックス回路１１２は、入力されたＲ、Ｇ、Ｂ信号から輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを生成する。生成されたＹ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの各信号はＤ／Ａ変換器１１３、１１４、１１５に供給されアナログ信号となり、図示しないエンコーダに供給され、標準テレビジョン信号に変換された後、モニタに表示されたり、磁気記録装置に供給されたりする。また、記録装置の中にはデジタル信号の儘記録するものもあった。
【０００６】一方、マトリックス回路１１２からのＹ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ信号は画面分割部１１６にも供給される。画面分割部１１６では１画面分のＹ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ信号を図９に示すように縦８×横１６の１２８個のブロックに分割する。平均値演算部１１７では分割された各ブロック毎にＹ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ信号の平均値を演算し出力する。平均値演算部１１７からの１２８組のＹ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ信号は、マイクロコンピュータ１１８に入力され色差信号と輝度信号の値が、或る範囲内に存在するブロックの信号のみが抽出（以降、白抽出処理と呼ぶ）され、白抽出処理された信号のみを積分する。
【０００７】この場合の白抽出範囲の一例を図１０に示す。図１０は縦軸をＲ−Ｙ、横軸をＢ−Ｙとした無彩色の被写体の色温度変化に伴う色差信号のベクトル変化を示す図である。
【０００８】いま、色温度が屋外に相当する７０００Ｋでホワイトバランスがとれていた場合、屋内の白熱電球（約３０００Ｋ）下の無彩色の被写体を撮影した場合の色差信号はＰ１に位置する。逆に屋内の白熱電球でホワイトバランスがとれていた場合、屋外（約７０００Ｋ）の無彩色の被写体を撮影した場合の色差信号はＰ２に位置する。つまり、無彩色の被写体の色温度に伴う色差信号の変化は、図１０の斜線部分内で変化することになる。
【０００９】ここで、実用的な色温度範囲３０００Ｋ〜７０００Ｋでホワイトバランスを制御することを考えると、図１０の斜線内の信号のみを用いればよいことになる。この領域を以降、白抽出範囲と呼ぶ。また光のスペクトルが緑がかっている蛍光灯下でのホワイトバランスを考慮するため、一般的な白抽出範囲は少しＧ方向に広がっている。白抽出処理においては、上記色差信号の制限のほかに輝度信号Ｙにも制限を加える場合があった。例えば、輝度信号Ｙが標準の明るさの５０％である５０ＩＲＥ以上のＹレベルとなる制限を加えたりしていた。
【００１０】マイクロコンピュータ１１８は色差信号が上記白抽出範囲に入り、且つ輝度信号が５０ＩＲＥ以上のものだけを抽出し、抽出された色差信号の平均値を演算する。そして演算された色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの平均値が０になるような制御信号を、図８に示すホワイトバランスアンプ１１０、１１１に出力してホワイトバランス補正を行っていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】然しながら上述の従来例においては、次のような問題点があった。
【００１２】即ち、前述のようなホワイトバランス装置が搭載される一般的な映像機器では、被写体に自動的に焦点を合わせる、所謂オートフォーカス機能を持っている。この場合、被写体にフォーカスが合焦している場合は、被写体の色分布が映像信号中に正確に反映されるため、画面分割により被写体の色を細かく把握することができる。然し、急なパンニング等でフォーカスがボケている場合は、被写体の色を細かく把握することができないため、正しいホワイトバランス補正が行えない場合があった。
【００１３】図１１、図１２は、問題点を説明するための被写体を示す図である。
【００１４】図１１はフォーカスが合っている状態での画面分割の様子を示す図であり、図１２はフォーカスがボケている状態での画面分割の様子を示す図である。図１１のようにフォーカスが合っている状態では、分割された領域アドレス（Ｈ、Ｖ）＝（６、１）、（６、２）、（７、５）、（８、５）の領域には白い花の部分があるので、正確な白が抽出される。然し、図１２のようにフォーカスがボケている状態では、図１１と同じ領域アドレス（Ｈ、Ｖ）＝（６、１）、（６、２）、（７、５）、（８、５）の領域には白い花の部分の信号が在るものの、フォーカスがボケているため、周辺の色と混じってしまい、正確な色の抽出ができなくなってしまう。このような状態で白抽出された値は、周辺の色成分も含まれてしまっているので、この状況でホワイトバランス補正を行うと、被写体の状況によっては、間違ったホワイトバランス補正をしてしまう虞れがある。
【００１５】図１３は、図１２の被写体の白い花の背景が緑色と仮定した場合に、色が混ざる様子を示した色差ベクトル図である。フォーカスのボケにより、白い花の信号Ｐａと背景の緑Ｐｂが混ざってしまい、マイクロコンピュータ１１８が読み込む時点では、薄い緑Ｐｃとなってしまう。このＰｃは前述した白抽出範囲内にあるため、マイクロコンピュータ１１８は、Ｐｃを白く補正しようとする。図１４はホワイトバランス補正後の色差ベクトル図である。ホワイトバランス補正後のＰｃ′はベクトルの中心に補正される。すると、本来の被写体の白い花ＰａはＰａ′に誤補正され、背景の緑もＰｂ′に誤補正されてしまう。その結果白い花の部分は紫がかってしまい、背景の緑色も薄くなってしまい、本来の色と異なって補正されてしまうという問題点が生じる場合があった。
【００１６】本発明は、上述の状況に鑑みて成されたもので、合焦レベルに対応してホワイトバランス動作の許可、禁止を制御し、また、被写体の色温度に追従してホワイトバランス補正動作のホールドまたは禁止を行い、ホワイトバランス制御を実施可能とするホワイトバランス制御装置及び制御方法並びに記憶媒体を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明は、下記構成を備えることにより上記課題を解決できるものである。
【００１８】（１）映像信号を利用するホワイトバランス制御装置であって、画面を複数のブロックに分割した信号を用いて制御を行う制御システムにおいて、被写体の合焦レベルを検出する合焦レベル検出手段を有し、該合焦レベル検出手段の出力に応じてホワイトバランスの制御を複数の動作状態に切り替えることを特徴とするホワイトバランス制御装置。
【００１９】（２）複数の動作状態は、ホワイトバランス動作を許可する状態と、ホワイトバランス動作を禁止する状態とで構成されることを特徴とする前項（１）記載のホワイトバランス制御装置。
【００２０】（３）複数の動作状態は、ホワイトバランス動作を被写体の色温度に追従して制御する状態と、現状の儘の制御値でホールドする状態とで構成されることを特徴とする前項（１）記載のホワイトバランス制御装置。
【００２１】（４）映像信号を利用するホワイトバランス制御装置であって、画面を複数のブロックに分割した信号を用いて制御を行う制御システムにおいて、被写体の合焦レベルを検出する合焦レベル検出手段を有し、該合焦レベル検出手段の出力に応じてホワイトバランスの制御速度を切り替えることを特徴とするホワイトバランス制御装置。
【００２２】（５）合焦レベル検出手段は、映像信号の所定の高域成分を焦点電圧として出力することを特徴とする前項（１）、または（４）記載のホワイトバランス制御装置。
【００２３】（６）合焦レベル検出手段の出力は、自動焦点調節に用いるものであることを特徴とする前項（１）、または（４）記載のホワイトバランス制御装置。
【００２４】（７）ホワイトバランス動作を許可、または禁止する状態で構成される複数の動作状態の切り替えは、合焦レベルが小さい場合は、ホワイトバランス動作を禁止し、合焦レベルが大きい場合は、ホワイトバランス動作を許可することを特徴とする前項（１）記載のホワイトバランス制御装置。
【００２５】（８）ホワイトバランス動作を許可する合焦レベルは、ホワイトバランス動作を禁止する合焦レベルより高い値に設定することを特徴とする前項（７）記載のホワイトバランス制御装置。
【００２６】（９）ホワイトバランス動作を被写体の色温度に追従して制御する状態と、現状の儘の制御値でホールドする状態との切り替えは、合焦レベルが小さい場合は、ホワイトバランス動作をホールドし、合焦レベルが大きい場合は、ホワイトバランス動作を追従動作させることを特徴とする前項（３）記載のホワイトバランス制御装置。
【００２７】（１０）ホワイトバランス動作を被写体の色温度に追従して制御する状態の合焦レベルは、現状の儘の制御値でホールドする状態の合焦レベルより高い値に設定することを特徴とする前項（９）記載のホワイトバランス制御装置。
【００２８】（１１）ホワイトバランスの制御速度の切り替えは、合焦レベルが小さい場合は、合焦レベルが大きい場合に比べて、ホワイトバランスの制御速度を遅くすることを特徴とする前項（４）記載のホワイトバランス制御装置。
【００２９】（１２）映像信号を利用するホワイトバランス制御装置の画面を複数のブロックに分割した信号を用いて制御を行う制御方法において、被写体の合焦レベルを検出するステップと、検出結果の出力に応じてホワイトバランスの制御動作を許可または禁止する状態とで構成される複数の動作状態を切り替えるステップと、ホワイトバランス動作を被写体の色温度に追従して制御する状態と現状の儘の制御値でホールドする状態とにおいて、合焦レベル検出結果の出力に応じてホワイトバランスの制御速度を切り替えるステップと、また、映像信号の所定の高域成分を焦点電圧として出力する合焦レベル検出ステップと、また、合焦レベル検出結果の出力を自動焦点調節に用いるステップと、合焦レベルが小さい場合はホワイトバランス動作を禁止し、合焦レベルが大きい場合はホワイトバランス動作を許可するステップと、また、ホワイトバランス動作を許可する合焦レベルをホワイトバランス動作を禁止する合焦レベルより高い値に設定するステップと、ホワイトバランス動作を被写体の色温度に追従して制御する状態と現状の儘の制御値でホールドする状態との切り替えを、合焦レベルが小さい場合は、ホワイトバランス動作をホールドし、合焦レベルが大きい場合は、ホワイトバランス動作を追従動作させるステップと、また、ホワイトバランス動作を被写体の色温度に追従して制御する状態の合焦レベルを、現状の儘の制御値でホールドする状態の合焦レベルより高い値に設定するステップと、ホワイトバランスの制御速度の切り替えを、合焦レベルが小さい場合は、合焦レベルが大きい場合に比べて、ホワイトバランスの制御速度を遅くするステップとを含むことを特徴とする制御方法。
【００３０】（１３）前項（１２）記載の制御方法を実現するためのプログラムを格納したことを特徴とする記憶媒体。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明する。
【００３２】図１は、本発明のホワイトバランス制御装置に係る撮像装置の構成例を示すブロック図、図２は、フォーカスレンズ位置と焦点電圧の関係を示す説明図、図３は、本発明の第１の実施例におけるマイクロコンピュータの動作を示すフローチャート、図４は、フォーカスレンズ位置と焦点電圧の関係において、制御切り替え閾値電圧を示す説明図、図５は、本発明の第２の実施例におけるマイクロコンピュータの動作を示すフローチャート、図６は、本発明の第３の実施例におけるマイクロコンピュータの動作を示すフローチャート、図７は、本発明の第３の実施例における焦点電圧と制御量の関係を示す説明図、図８は、従来例の撮像装置の構成例を示すブロック図、図９は、画面分割状態を示す説明図、図１０は、白抽出範囲を示す説明図、図１１は、フォーカスが合焦している被写体と画面分割状態を示す説明図、図１２は、フォーカスがボケている被写体と画面分割状態を示す説明図、図１３は、従来例のマイクロコンピュータに入力されるフォーカスがボケている状態での色差信号を示す色差ベクトル図、図１４は、従来例のフォーカスがボケている状態でのホワイトバランス補正後の色差信号を示す色差ベクトル図である。
【００３３】（第１の実施例）以下、本発明の第１の実施例について図面を参照して説明する。
【００３４】図１は、本発明に係る撮像装置を示すブロック図である。図中、従来例と同一構成要素は、従来と同様の働きをするため説明を省略する。図１において、バッファアンプ１０４、１０５、１０６からの信号は、オートフォーカス（自動焦点調節装置）に用いる信号を生成するＡＦ評価信号生成回路１１９にも入力される。
【００３５】ここで一般的なオートフォーカス装置について説明する。
【００３６】一般的なオートフォーカス装置は、被写体像を光電変換して得られた映像信号中より画面の鮮鋭度を検出し、それが最大となるようにフォーカスレンズを制御して焦点調節を行うようにしたＴＶＡＦ方式が主流になりつつある。ＡＦ評価信号生成回路１１９は、一般に、或る帯域のバンドパスフィルターにより抽出された映像信号の高周波信号のレベル（以下、焦点電圧）から画面の鮮鋭度を検出し、焦点電圧として出力する。通常被写体像を撮影した場合、図２に示すように、焦点が合うに従って焦点電圧は大きくなり、そのレベルが最大になる点を合焦位置としている。マイクロコンピュータ１１８は、ＡＦ評価信号生成回路１１９からの信号を基にフォーカス制御部にて上述した演算を行い、フォーカスモータ制御信号をモータードライバ１２０に出力してオートフォーカス制御を行うようになっている。
【００３７】次に、マイクロコンピュータ１１８内部でのホワイトバランス制御部の処理の流れを説明する。図３は、マイクロコンピュータ内の処理の流れを示すフローチャートである。
【００３８】図１及び図３において、画面分割部１１６、平均値演算部１１７で画面を縦８×横１６の１２８個のブロックに分割され、且つ各ブロック毎に平均化されたＹ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ信号がステップＳ３００にて色差、輝度データとしてマイクロコンピュータ１１８のメモリ内に取り込まれる。次に、ステップＳ３０１にて、１２８組のデータを１組づつ順次処理するためのブロック水平座標ｘ、垂直座標ｙをリセットする。ステップＳ３０２では、各分割ブロックの色差成分ＡＶＲ（Ｒ−Ｙ（ｘ，ｙ）），ＡＶＲ（Ｂ−Ｙ（ｘ，ｙ））の値を調べて、図１０で示す白抽出範囲内にあるかどうかをチェックする。白抽出範囲内であれば、ステップＳ３０３にて、同じブロックの輝度信号平均値ＡＶＲ（Ｙ（ｘ，ｙ））が所定の値以上かどうかを判断する。この処理は、輝度の低過ぎる被写体の場合は、白い可能性が少ないので低輝度の値を除外する為に行うものである。例えば、５０ＩＲＥ以上かどうかを判断するように設定する。ステップＳ３０２、Ｓ３０３の二つの判定でＹＥＳと判断されると、白抽出条件を満たしたとして、ステップＳ３０４にてＡＶＲ（Ｒ−Ｙ（ｘ，ｙ））の積分を行う。同様にステップＳ３０５ではＡＶＲ（Ｂ−Ｙ（ｘ，ｙ））の積分を行い、ステップＳ３０６ではＡＶＲ（Ｙ（ｘ，ｙ））の積分を行う。一方、ステップＳ３０２、Ｓ３０３の二つの判定でＮＯと判断され、白抽出条件を満たしていない場合は、積分処理Ｓ３０４〜Ｓ３０６は行われない。ステップＳ３０７では、次に処理するブロック座標をインクリメントする処理を行う。例えば、最初は、（ｘ，ｙ）＝（０，０），（１，０），（２，０）…（１５，０）とインクリメントされ、図９の画面分割図での一番上の１行のデータを順次処理する。次に、（ｘ，ｙ）＝（０，１），（１，１），（２，１）…（１５，１）となり図９の２行目を処理し、最終的に、（ｘ，ｙ）＝（０，７），（１，７），（２，７）…（１５，７）と最後のブロック座標まで順次インクリメントする処理を行う。ステップＳ３０８にて、１２８ブロック全てのデータを処理したと判断されるまでステップＳ３０２〜Ｓ３０７の処理を行う。ステップＳ３０８で、全てのブロックを処理したと判断されると、次のステップへ進む。ステップＳ３０９にて、最終的に白抽出された輝度の積分値ＡＶＲ＿Ｙと、色差の積分値ＡＶＲ＿ＲＹ、ＡＶＲ＿ＢＹを基に、ＷＢ（ホワイトバランス）補正データの目標値を算出する。このステップＳ３００〜Ｓ３０９の処理を纏めて、ホワイトバランス補正データ演算処理Ｓ３とする。
【００３９】次に、ステップＳ３１０にて、ＡＦ評価信号生成回路１１９より焦点電圧Ｖｉｎを読み込む。次にステップＳ３１１にて基準焦点電圧Ｖｒｅｆ１と比較する。ステップＳ３１１で読み込まれた焦点電圧Ｖｉｎが基準焦点電圧Ｖｒｅｆ１より小さいと判定された場合は、ステップＳ３１２にてＷＢ追従動作フラグをＬｏにする。ステップＳ３１１で読み込まれた焦点電圧Ｖｉｎが基準焦点電圧Ｖｒｅｆ１より大きいと判定された場合は、ステップＳ３１３にて基準焦点電圧Ｖｒｅｆ２と比較する。ステップＳ３１３で読み込まれた焦点電圧Ｖｉｎが基準焦点電圧Ｖｒｅｆ２より大きいと判定された場合は、ステップＳ３１４にてＷＢ追従動作フラグをＨｉにする。次に、ステップＳ３１５においてＷＢ追従動作フラグがＨｉかＬｏかを判定する。ＷＢ追従動作フラグがＨｉの場合には、ステップＳ３１６にて、ホワイトバランス補正データを徐々にステップＳ３０９で得られた目標値に近付ける処理を行い、被写体の色温度変化に追従させるホワイトバランス動作をする。ステップＳ３１５にてＷＢ追従動作フラグがＬｏの場合には、ステップＳ３１７にて、ホワイトバランス補正データを現状の儘の値でホールドする処理を行う。
【００４０】ここで比較対象となる基準焦点電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２について説明する。基準焦点電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２は、図４に示すように焦点が大きくボケていると判定できる電圧の付近に各々設定する。Ｖｒｅｆ１よりＶｒｅｆ２を高めに設定してあるため、一度Ｓ３１１→Ｓ３１２の処理でＷＢ追従動作フラグがＬｏに設定されると、ステップＳ３１３にて焦点電圧ＶｉｎがＶｒｅｆ２よりも大きいと判定されるまでＷＢ追従動作フラグはＬｏのままである。また、一旦Ｓ３１３→Ｓ３１４の処理でＷＢ追従動作フラグがＨｉに設定されると、ステップＳ３１１にて焦点電圧ＶｉｎがＶｒｅｆ１よりも小さいと判定されるまでＷＢ追従動作フラグはＨｉのままである。つまり、ホワイトバランスを追従動作させる焦点電圧を、ホワイトバランス動作をホールドさせる焦点電圧よりも高く設定することにより、各々の動作の切り替えにヒステリシスをもたせることができる。
【００４１】この構成動作によりフォーカスが合焦している場合、即ち、被写体の色情報が正確に取りこめる状態では、ホワイトバランス制御を被写体に追従するように動作させ、フォーカスがボケていて被写体の色情報が正確に取りこめずに、誤ったホワイトバランス制御を行う虞れがある場合は、ホワイトバランス補正をホールドさせることができる。その結果、誤ったホワイトバランス補正を防止することが可能になる。
【００４２】更に、カメラの急激なパンニングなどの場合にも、焦点電圧Ｖｉｎが低下するので、パンニングの影響などにより被写体の色情報が正確に取りこめない状態でのホワイトバランス誤補正も削減できる効果がある。
【００４３】（第２の実施例）以下、本発明の第２の実施例について説明する。
【００４４】第２の実施例における構成は第１の実施例と同様なので説明を省略する。第２の実施例の特徴は、マイクロコンピュータ１１８内部の動作にあり、特に静止画撮影に有効な処理を行わせる点にある。図５は、ホワイトバランス制御部の処理の流れを説明するフローチャートである。図５中、Ｓ３は第１の実施例と同様のホワイトバランス補正データ演算処理である。Ｓ３の処理が終わるとステップＳ３１０にてＡＦ評価信号生成回路１１９より焦点電圧Ｖｉｎを読み込む。次に、ステップＳ３１１にて基準焦点電圧Ｖｒｅｆ１と比較する。ステップＳ３１１で読み込まれた焦点電圧Ｖｉｎが基準焦点電圧Ｖｒｅｆ１より小さいと判定された場合は、ステップＳ３１２＿２にてＷＢ動作許可フラグをＬｏにする。ステップＳ３１１で読み込まれた焦点電圧Ｖｉｎが基準焦点電圧Ｖｒｅｆ１より大きいと判定された場合は、ステップＳ３１３にて基準焦点電圧Ｖｒｅｆ２と比較する。ステップＳ３１３で読み込まれた焦点電圧Ｖｉｎが基準焦点電圧Ｖｒｅｆ２より大きいと判定された場合は、ステップＳ３１４＿２にてＷＢ動作許可フラグをＨｉにする。次に、ステップＳ３１５＿２においてＷＢ動作許可フラグがＨｉかＬｏかを判定し、Ｈｉの場合にはステップＳ３１６＿２にて、Ｓ３で演算されたホワイトバランス補正目標データをダイレクトに出力して、瞬時にホワイトバランス補正が完了する処理を行う。
【００４５】一方、ステップＳ３１５＿２にてＷＢ動作許可フラグがＬｏの場合には、ステップＳ３１７＿２にて予め設定した固定値のホワイトバランス補正データを出力する処理を行う。比較する基準焦点電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２とヒステリシス動作については、第１の実施例と同様の動作を行う。
【００４６】この構成動作により、静止画撮影を行う場合にフォーカスが合焦している状態、即ち、被写体の色情報が正確に取り込めるような状態になると、瞬時にホワイトバランス補正が完了し、正しいカラーバランスの静止画を得ることができるようになる。
【００４７】（第３の実施例）以下、本発明の第３の実施例について説明する。
【００４８】第３の実施例における構成は第１の実施例と同様なので説明を省略する。第３の実施例の特徴は、マイクロコンピュータ１１８内部の動作にあり、焦点電圧に応じてホワイトバランス制御スピードを徐々に変化させる点にある。図６は、ホワイトバランス制御部の処理の流れを説明するフローチャートである。図６中、Ｓ３は第１の実施例と同様のホワイトバランス補正データ演算処理である。Ｓ３の処理が終わるとステップＳ３１０にてＡＦ評価信号生成回路１１９より焦点電圧Ｖｉｎを読み込む。
【００４９】次に、ステップＳ６１１にて基準焦点電圧Ｖｒｅｆ２と比較する。ステップＳ６１１で読み込まれた焦点電圧Ｖｉｎが基準焦点電圧Ｖｒｅｆ２より大きいと判定された場合は、ステップＳ６１２にて１回当たりの補正ビット数Ｎに５を代入する。ステップＳ６１１で読み込まれた焦点電圧Ｖｉｎが基準焦点電圧Ｖｒｅｆ２より小さいと判定された場合は、ステップＳ６１３にて基準焦点電圧Ｖｒｅｆ１と比較する。ステップＳ６１３で読み込まれた焦点電圧Ｖｉｎが基準焦点電圧Ｖｒｅｆ１より大きいと判定された場合は、ステップＳ６１４にてＶｉｎとＶｒｅｆ１の差分に応じた１回当たりの補正ビット数Ｎを求める。この場合Ｎは５〜０の間で変化する。ステップＳ６１３で読み込まれた焦点電圧ＶｉｎがＶｒｅｆ１より小さいと判定された場合は、ステップＳ６１５にて１回当たりの補正ビット数Ｎに０を代入する。ステップＳ６１６、Ｓ６１７では現在のホワイトバランス補正データを、ステップＳ６１１〜Ｓ６１５の処理により得られた１回当たりの補正ビット数Ｎづつ増減させ、目標値に近付ける処理を行うようにする。本実施例での焦点電圧Ｖｉｎと１回当たりの補正ビット数Ｎの関係は図７のようになる。
【００５０】上述のような構成動作により、フォーカスが合焦している場合、即ち、被写体の色情報が正確に取り込めるような状態になると、Ｎ＝５となり高速でホワイトバランス補正を行う。また、フォーカスがボケるに従い、制御スピードは少しづつ遅くなり、大きくボケている場合には、Ｎ＝０となるため、実質的にホワイトバランス動作をホールドさせることができる。その結果、正確な色情報が得られる条件ではホワイトバランス動作が高速で制御され、色情報があまり正確でない条件ではホワイトバランス動作の速度が遅くなり、大きくフォーカスがボケている場合は、ホールドするようになるので、誤ったカラーバランスになることを防止することが可能になる。
【００５１】また、本実施例では、Ｎをデジタルデータのビット数とし、最大値を５、最小値を０にしたが、実質的に補正速度が変化するのであれば、システムに合わせて最適なＮの値に合わせれば良い。また、アナログ制御でホワイトバランスを補正するシステムでも、実質的に速度が変化するようになっていれば、Ｎの単位はそのシステムに合わせれば良いことは言うまでもない。
【００５２】
【発明の効果】以上説明したように本発明の第１の実施例によれば、フォーカスが合焦している場合、即ち、被写体の色情報が正確に取り込める状態では、ホワイトバランス制御を被写体に追従するように動作させ、フォーカスがボケていて被写体の色情報が正確に取り込めずに誤ったホワイトバランス制御を行う虞れがある場合は、ホワイトバランス補正をホールドさせたり、禁止させたりすることができるため、誤ったホワイトバランス補正を防止することが可能になる。同様に急激なパンニング等で被写体の正確な色が把握できない場合のホワイトバランス補正の誤補正も防ぐことができる。
【００５３】また、本発明の第２の実施例によれば、静止画撮影を行う場合でフォーカスが合焦している場合、即ち、被写体の色情報が正確に取り込めるような状態になると、瞬時にホワイトバランス補正が完了し、正しいカラーバランスの静止画を得ることができるようになる。
【００５４】また、本発明の第３の実施例によれば、フォーカスが合焦している場合、即ち、被写体の色情報が正確に取り込めるような状態では、高速でホワイトバランス補正を行い、フォーカスがボケるに従い制御スピードを遅く動作させることができる。その結果、色情報があまり正確でない条件では、ホワイトバランス動作の速度が遅くなり、大きくフォーカスがボケている場合は、ホワイトバランス動作をホールドするようになる為、誤ったカラーバランスになることを防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のホワイトバランス制御装置に係る撮像装置の構成例を示すブロック図
【図２】 フォーカスレンズ位置と焦点電圧の関係を示す説明図
【図３】 本発明の第１の実施例におけるマイクロコンピュータの動作を示すフローチャート
【図４】 フォーカスレンズ位置と焦点電圧の関係において、制御切り替え閾値電圧を示す説明図
【図５】 本発明の第２の実施例におけるマイクロコンピュータの動作を示すフローチャート
【図６】 本発明の第３の実施例におけるマイクロコンピュータの動作を示すフローチャート
【図７】 本発明の第３の実施例における焦点電圧と制御量の関係を示す説明図
【図８】 従来例の撮像装置の構成例を示すブロック図
【図９】 画面分割状態を示す説明図
【図１０】 白抽出範囲を示す説明図
【図１１】 フォーカスが合焦している被写体と画面分割状態を示す説明図
【図１２】 フォーカスがボケている被写体と画面分割状態を示す説明図
【図１３】 従来例のマイクロコンピュータに入力されるフォーカスがボケている状態での色差信号を示す色差ベクトル図
【図１４】 従来例のフォーカスがボケている状態でのホワイトバランス補正後の色差信号を示す色差ベクトル図
【符号の説明】
１０１ レンズ
１０２ 絞り
１０３ 撮像素子
１０４、１０５、１０６ バッファアンプ
１０７、１０８、１０９ Ａ／Ｄ変換器
１１０、１１１ ホワイトバランスアンプ
１１２ マトリックス回路
１１３、１１４、１１５ Ｄ／Ａ変換器
１１６ 画面分割部
１１７ 平均値演算部
１１８ マイクロコンピュータ
１１９ ＡＦ評価信号生成回路
１２０ モータードライバ
【特許請求の範囲】
【請求項１】 映像信号を利用するホワイトバランス制御装置であって、画面を複数のブロックに分割した信号を用いて制御を行う制御システムにおいて、被写体の合焦レベルを検出する合焦レベル検出手段を有し、該合焦レベル検出手段の出力に応じてホワイトバランスの制御を複数の動作状態に切り替えることを特徴とするホワイトバランス制御装置。
【請求項２】 複数の動作状態は、ホワイトバランス動作を許可する状態と、ホワイトバランス動作を禁止する状態とで構成されることを特徴とする請求項１記載のホワイトバランス制御装置。
【請求項３】 複数の動作状態は、ホワイトバランス動作を被写体の色温度に追従して制御する状態と、現状の儘の制御値でホールドする状態とで構成されることを特徴とする請求項１記載のホワイトバランス制御装置。
【請求項４】 映像信号を利用するホワイトバランス制御装置であって、画面を複数のブロックに分割した信号を用いて制御を行う制御システムにおいて、被写体の合焦レベルを検出する合焦レベル検出手段を有し、該合焦レベル検出手段の出力に応じてホワイトバランスの制御速度を切り替えることを特徴とするホワイトバランス制御装置。
【請求項５】 合焦レベル検出手段は、映像信号の所定の高域成分を焦点電圧として出力することを特徴とする請求項１、または４記載のホワイトバランス制御装置。
【請求項６】 合焦レベル検出手段の出力は、自動焦点調節に用いるものであることを特徴とする請求項１、または４記載のホワイトバランス制御装置。
【請求項７】 ホワイトバランス動作を許可、または禁止する状態で構成される複数の動作状態の切り替えは、合焦レベルが小さい場合は、ホワイトバランス動作を禁止し、合焦レベルが大きい場合は、ホワイトバランス動作を許可することを特徴とする請求項１記載のホワイトバランス制御装置。
【請求項８】 ホワイトバランス動作を許可する合焦レベルは、ホワイトバランス動作を禁止する合焦レベルより高い値に設定することを特徴とする請求項７記載のホワイトバランス制御装置。
【請求項９】 ホワイトバランス動作を被写体の色温度に追従して制御する状態と、現状の儘の制御値でホールドする状態との切り替えは、合焦レベルが小さい場合は、ホワイトバランス動作をホールドし、合焦レベルが大きい場合は、ホワイトバランス動作を追従動作させることを特徴とする請求項３記載のホワイトバランス制御装置。
【請求項１０】 ホワイトバランス動作を被写体の色温度に追従して制御する状態の合焦レベルは、現状の儘の制御値でホールドする状態の合焦レベルより高い値に設定することを特徴とする請求項９記載のホワイトバランス制御装置。
【請求項１１】 ホワイトバランスの制御速度の切り替えは、合焦レベルが小さい場合は、合焦レベルが大きい場合に比べて、ホワイトバランスの制御速度を遅くすることを特徴とする請求項４記載のホワイトバランス制御装置。
【請求項１２】 映像信号を利用するホワイトバランス制御装置の画面を複数のブロックに分割した信号を用いて制御を行う制御方法において、被写体の合焦レベルを検出するステップと、検出結果の出力に応じてホワイトバランスの制御動作を許可または禁止する状態とで構成される複数の動作状態を切り替えるステップと、ホワイトバランス動作を被写体の色温度に追従して制御する状態と現状の儘の制御値でホールドする状態とにおいて、合焦レベル検出結果の出力に応じてホワイトバランスの制御速度を切り替えるステップと、また、映像信号の所定の高域成分を焦点電圧として出力する合焦レベル検出ステップと、また、合焦レベル検出結果の出力を自動焦点調節に用いるステップと、合焦レベルが小さい場合はホワイトバランス動作を禁止し、合焦レベルが大きい場合はホワイトバランス動作を許可するステップと、また、ホワイトバランス動作を許可する合焦レベルをホワイトバランス動作を禁止する合焦レベルより高い値に設定するステップと、ホワイトバランス動作を被写体の色温度に追従して制御する状態と現状の儘の制御値でホールドする状態との切り替えを、合焦レベルが小さい場合は、ホワイトバランス動作をホールドし、合焦レベルが大きい場合は、ホワイトバランス動作を追従動作させるステップと、また、ホワイトバランス動作を被写体の色温度に追従して制御する状態の合焦レベルを、現状の儘の制御値でホールドする状態の合焦レベルより高い値に設定するステップと、ホワイトバランスの制御速度の切り替えを、合焦レベルが小さい場合は、合焦レベルが大きい場合に比べて、ホワイトバランスの制御速度を遅くするステップとを含むことを特徴とする制御方法。
【請求項１３】 請求項１２記載の制御方法を実現するためのプログラムを格納したことを特徴とする記憶媒体。
【請求項１】 映像信号を利用するホワイトバランス制御装置であって、画面を複数のブロックに分割した信号を用いて制御を行う制御システムにおいて、被写体の合焦レベルを検出する合焦レベル検出手段を有し、該合焦レベル検出手段の出力に応じてホワイトバランスの制御を複数の動作状態に切り替えることを特徴とするホワイトバランス制御装置。
【請求項２】 複数の動作状態は、ホワイトバランス動作を許可する状態と、ホワイトバランス動作を禁止する状態とで構成されることを特徴とする請求項１記載のホワイトバランス制御装置。
【請求項３】 複数の動作状態は、ホワイトバランス動作を被写体の色温度に追従して制御する状態と、現状の儘の制御値でホールドする状態とで構成されることを特徴とする請求項１記載のホワイトバランス制御装置。
【請求項４】 映像信号を利用するホワイトバランス制御装置であって、画面を複数のブロックに分割した信号を用いて制御を行う制御システムにおいて、被写体の合焦レベルを検出する合焦レベル検出手段を有し、該合焦レベル検出手段の出力に応じてホワイトバランスの制御速度を切り替えることを特徴とするホワイトバランス制御装置。
【請求項５】 合焦レベル検出手段は、映像信号の所定の高域成分を焦点電圧として出力することを特徴とする請求項１、または４記載のホワイトバランス制御装置。
【請求項６】 合焦レベル検出手段の出力は、自動焦点調節に用いるものであることを特徴とする請求項１、または４記載のホワイトバランス制御装置。
【請求項７】 ホワイトバランス動作を許可、または禁止する状態で構成される複数の動作状態の切り替えは、合焦レベルが小さい場合は、ホワイトバランス動作を禁止し、合焦レベルが大きい場合は、ホワイトバランス動作を許可することを特徴とする請求項１記載のホワイトバランス制御装置。
【請求項８】 ホワイトバランス動作を許可する合焦レベルは、ホワイトバランス動作を禁止する合焦レベルより高い値に設定することを特徴とする請求項７記載のホワイトバランス制御装置。
【請求項９】 ホワイトバランス動作を被写体の色温度に追従して制御する状態と、現状の儘の制御値でホールドする状態との切り替えは、合焦レベルが小さい場合は、ホワイトバランス動作をホールドし、合焦レベルが大きい場合は、ホワイトバランス動作を追従動作させることを特徴とする請求項３記載のホワイトバランス制御装置。
【請求項１０】 ホワイトバランス動作を被写体の色温度に追従して制御する状態の合焦レベルは、現状の儘の制御値でホールドする状態の合焦レベルより高い値に設定することを特徴とする請求項９記載のホワイトバランス制御装置。
【請求項１１】 ホワイトバランスの制御速度の切り替えは、合焦レベルが小さい場合は、合焦レベルが大きい場合に比べて、ホワイトバランスの制御速度を遅くすることを特徴とする請求項４記載のホワイトバランス制御装置。
【請求項１２】 映像信号を利用するホワイトバランス制御装置の画面を複数のブロックに分割した信号を用いて制御を行う制御方法において、被写体の合焦レベルを検出するステップと、検出結果の出力に応じてホワイトバランスの制御動作を許可または禁止する状態とで構成される複数の動作状態を切り替えるステップと、ホワイトバランス動作を被写体の色温度に追従して制御する状態と現状の儘の制御値でホールドする状態とにおいて、合焦レベル検出結果の出力に応じてホワイトバランスの制御速度を切り替えるステップと、また、映像信号の所定の高域成分を焦点電圧として出力する合焦レベル検出ステップと、また、合焦レベル検出結果の出力を自動焦点調節に用いるステップと、合焦レベルが小さい場合はホワイトバランス動作を禁止し、合焦レベルが大きい場合はホワイトバランス動作を許可するステップと、また、ホワイトバランス動作を許可する合焦レベルをホワイトバランス動作を禁止する合焦レベルより高い値に設定するステップと、ホワイトバランス動作を被写体の色温度に追従して制御する状態と現状の儘の制御値でホールドする状態との切り替えを、合焦レベルが小さい場合は、ホワイトバランス動作をホールドし、合焦レベルが大きい場合は、ホワイトバランス動作を追従動作させるステップと、また、ホワイトバランス動作を被写体の色温度に追従して制御する状態の合焦レベルを、現状の儘の制御値でホールドする状態の合焦レベルより高い値に設定するステップと、ホワイトバランスの制御速度の切り替えを、合焦レベルが小さい場合は、合焦レベルが大きい場合に比べて、ホワイトバランスの制御速度を遅くするステップとを含むことを特徴とする制御方法。
【請求項１３】 請求項１２記載の制御方法を実現するためのプログラムを格納したことを特徴とする記憶媒体。
【図１】
【図２】
【図４】
【図７】
【図３】
【図１０】
【図１３】
【図１４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図４】
【図７】
【図３】
【図１０】
【図１３】
【図１４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００１−６１１６１（Ｐ２００１−６１１６１Ａ）
【公開日】平成１３年３月６日（２００１．３．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１１−２３４００１
【出願日】平成１１年８月２０日（１９９９．８．２０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１３年３月６日（２００１．３．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１１年８月２０日（１９９９．８．２０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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