ホワイトバランス制御装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラ等に用いるホワイトバランス制御装置に係り、特に、ホワイトバランス制御のための被写体の白色（無彩色）部の検出に関する。
【０００２】
【従来の技術】ビデオカメラ等に用いられる従来のホワイトバランス制御装置としては、例えば特開平２−９４８９０号公報に記載のように、所定の閾値以下のレベルの色差信号を撮像被写体の無彩色（白色）の部分から得られた色差信号とし、これによって色差信号から撮像被写体の無彩色部分を抽出するとともに、輝度信号から撮像被写体の高輝度部分を抽出し、これら抽出結果から撮像被写体の高輝度で無彩色の部分、即ち、白色の部分を判定し、この判定結果からこの白色部分での色信号を抽出して平均化し、この結果得られた信号で色信号の白バランス回路を制御するようにしている。
【０００３】なお、この特開平２−９４８９０号公報に記載されるホワイトバランス制御装置は、さらに、白色の部分が多い撮像被写体の場合には、上記のようにホワイトバランスの制御が行なわれるが、白色の部分が少ない撮像被写体や信号のレベルが低い撮像被写体の場合には、色信号全体を平均化してホワイトバランスの制御信号としている。
【０００４】また、他の従来例として、例えば特開平２−２７２８９２号公報に記載されるホワイトバランス制御装置がある。これは、屋外，屋内，太陽光，白熱電灯，蛍光灯等撮影環境に応じてホワイトバランス制御を異ならせるようにしている。
【０００５】即ち、まず、色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙを加算、減算して（Ｒ−Ｂ）信号と（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）信号を得、これら信号及び輝度信号から撮像被写体中の高輝度で白色部の領域を検出し、この領域中の（Ｒ−Ｂ）信号と（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）信号を抽出する。このように抽出された（Ｒ−Ｂ）信号と（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）信号は、平均化され、ホワイトバランス制御の基準点に相当する基準電圧と比較された後、所定の比率で加減算されて原色信号Ｒ，Ｂを増幅する可変利得増幅回路の利得制御信号が形成される。
【０００６】かかる構成において、絞りの絞り値が検出され、この絞り値に応じて上記の平均化された（Ｒ−Ｂ）信号に対するホワイトバランス制御の基準点を異ならせるようにする。即ち、絞り値が大きいときには、撮影環境は照度が充分高い晴天の屋外と判定し、このような場合、一般に、色温度が高い（５０００゜Ｋ以上）ことが予想されるので、ホワイトバランス制御の基準点を高色温度側へシフトする。また、絞り値が小さいときには、撮影環境は照度が低い屋内と判定し、このような場合、一般に、色温度が低い（３０００゜Ｋ以下）ことが予想されるので、ホワイトバランス制御の基準点を低色温度側へシフトする。
【０００７】以上は自然光についてのものであるが、さらに、光源が太陽光や白熱電灯であるか、蛍光灯であるかを判定する手段が設けられており、蛍光灯であるときには、上記の（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）信号も上記可変利得増幅回路の利得制御信号の形成に使用するが、蛍光灯でないときには、この（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）信号を遮断するようにする。
【０００８】以上のようにして、撮影環境に応じたホワイトバランス制御ができるようにしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、同じ照明下にあっても、撮像被写体の反射率やカメラの露出状態等によって入射光量は異なる。このとき、撮像被写体が有彩色であったり、白がずれていたりする場合には、入射光量に比例して信号系（出力）の輝度と色飽和度はともに上下する。即ち、元々の白ずれ量が同じでも、信号系内の色飽和度として観測した場合には、一意的には決まらない。
【００１０】上記特開平２−９４８９０号公報に記載のホワイトバランス制御装置では、撮像被写体中の白色部を検出するための輝度信号に対する閾値と色信号に対する閾値とは互いに独立に設定されており、以上の撮像被写体の反射率（〜輝度）と色飽和度の相関性に関してはあまり考慮されていない。このため、低輝度側の上記閾値に近づくにつれて色差信号のレベルが低下し、色差信号の本来無彩色部分とはみなされない部分のレベルまでも上記の閾値以下となって無彩色部分のものとなってしまう。従って、無彩色の範囲が実質的に拡大したことになり、撮像被写体の無彩色部分の検出精度が低下して高精度のホワイトバランス制御が行なわれなくなる。
【００１１】また、上記特開平２−２７２８９２号公報に記載されるホワイトバランス制御装置では、撮影環境の判別は、屋外か屋内か、太陽光，白熱電灯か蛍光灯かというように、２値で行なっており、これら撮影環境夫々に設定されているホワイトバランス制御特性の間で差が大きくなり易い。このため、上記の絞り値等から撮影環境が変化したと判断された場合には、ホワイトバランス制御特性が急激に大きく変化することになり、ホワイトバランス制御動作が不安定になる。
【００１２】本発明の第１の目的は、単に所定の閾値以下のレベルの色差信号を撮影被写体の無彩色（白色）の部分から得られる色差信号とする従来技術の問題を解消し、光源の種類によらず、より忠実な白色部抽出を可能としたホワイトバランス制御装置を提供することにあり、また、特に、反射率の異なる被写体（特に、灰色の被写体）が混在している場合でも、白色部の抽出精度を高めることができるようにしたホワイトバランス制御装置を提供することにある。
【００１３】本発明の第２の目的は、撮影環境適応処理制御において、撮影環境に変化があっても、これに追従してホワイトバランス制御が安定に行なわれるようにしたホワイトバランス制御装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成するために、本発明は、撮像素子の出力信号から生成された色差信号のうちの設定された白色部抽出範囲内の信号を撮影被写体中の白色部を表わす信号として検出する白色部抽出手段と、該白色部抽出手段を制御することにより、色差平面上で複数の異なる領域を所定の期間毎に順次切り替え設定してなる該白色部抽出範囲を該白色部抽出手段に設定する制御手段と、該白色部抽出手段で検出された該白色部を表わす信号からホワイトバランスずれを検出し、該検出結果に応じて、該色信号のうちの少なくとも２つの色信号を増幅する可変利得増幅手段の利得を制御する信号を生成するホワイトバランス設定手段とを備えた構成とするものである。また、特に、上記の制御手段は、高輝度における白色抽出に際しては、前記領域の彩度を広くし、低輝度における白色抽出に際しては、前記領域の彩度を狭くするものである。
【００１５】上記第２の目的を達成するために、本発明は、予め設定された複数の特定撮影環境を基に上記の撮像素子の撮影環境を推定し、その推定結果に応じて環境係数を生成し、該環境係数に応じて上記の白色部抽出範囲及び上記のホワイトバランス設定手段によるホワイトバランス制御の追従範囲を変更させる撮影環境推定手段を設けた構成とするものである。
【００１６】
【作用】本発明では、白色部の判定条件の設定において、自然光を対象とする白色部抽出の条件を表わす領域と人工照明を対象とする白色部抽出の条件を表わす領域とを交互に切り替える。従って、夫々に好適な抽出範囲を選ぶことができ、より高精度の白色部抽出が可能となる。また、本発明では、上記の飽和度の変化と輝度の変化との相関性に基づいて、白色部の判定条件の設定において、輝度信号に対する条件と色信号に対する条件とが同調して収縮・拡大できる。そこで、飽和度の比較的高いところだけ白色とみなすようなときには、白色部分とみる輝度の閾値も高いとしての白色部抽出範囲が、逆に比較的低輝度まで白色とみなすようなときには、飽和度の閾値も低いとしての白色部抽出範囲が夫々用いられ、これらが交互に切り替えられる。従って、色ずれ量が大きいにも係わらず、反射率が低い等の要因で見掛け上低飽和度となっている部分の除去が可能となる。
【００１７】照度等の情報を用いて撮影環境の推定を行なうに際し、例えば、ある程度以上の照度であれば屋外撮影であると判断する場合、所定の閾値の前後を不確定（重複）領域とし、この照度値に応じた係数を付加した形で環境推定を行ない、その結果を出力するようにする。これに対応してある特定の撮影環境に適応するホワイトバランス制御特性から他の撮影環境に適応するホワイトバランス制御特性に移行する際にも、かかる係数の変化に従って徐々にホワイトバランス制御特性が変化する。これにより、環境判定結果に伴なうホワイトバランス制御特性の変化が緩やかになり、撮影環境が変化しても、安定なホワイトバランス制御が行なわれる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明する。図１は本発明によるホワイトバランス制御装置の一実施例を示すブロック図であって、１は撮像素子、２は色分離回路、３ａ，３ｂは可変利得増幅回路、４は色差信号生成回路、５は演算回路、６は白色部抽出回路、７はホワイトバランス設定部、８は制御部、９は減算回路、１０は加算回路、１１はゲート信号生成回路、１２，１３はゲート回路、１４，１５は積分回路、１６，１７は比較増幅回路、１８はホワイトバランストラッキング回路（以下、ＷＢトラッキング回路という）である。
【００１９】同図において、色分離回路２は撮像素子１の出力信号から赤（Ｒ）色、青（Ｂ）色，緑（Ｇ）色夫々毎の原色信号Ｇ，Ｒ，Ｂを生成する。これら原色信号のうち原色信号Ｒ，Ｂは夫々、可変利得増幅回路３ａ，３ｂで増幅された後、原色信号Ｇとともに色差信号生成回路４に供給されて２つの色差信号（Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ）と輝度信号Ｙとが生成される。これら輝度信号Ｙと色差信号（Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ）とは、カラー映像信号を生成するために図示しない処理回路に供給されるとともに、以下に説明するホワイトバランス制御系にも供給される。
【００２０】ホワイトバランス制御系は演算回路５，白色部抽出回路６及びホワイトバランス設定部７と、さらに制御部８とで構成されており、輝度信号Ｙと色差信号（Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ）とを用いて撮像素子１の撮影画面中の白色部を検出し、ホワイトバランスを合わせるための利得制御信号Ｓａ，Ｓｂを生成して可変利得増幅回路３ａ，３ｂの利得を制御する。
【００２１】即ち、色差信号生成回路４から出力された色差信号（Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ）は演算回路５に供給され、減算回路９と加算回路１０とによって所定比率（ここでは、１：１とする）の減算処理、加算処理がなされて、減算回路９で図２に示すような直交する（Ｒ−Ｙ）軸，（Ｂ−Ｙ）軸の座標系として表わされる色差平面上におけるＲ（赤）←→Ｂ（青）方向の彩度検出信号（Ｒ−Ｂ）が、また、加算回路１０で同じくＭｇ（マゼンタ）←→Ｇ（緑）方向の彩度検出信号（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）が夫々生成される。これら彩度検出信号（Ｒ−Ｂ，Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）は夫々白色部抽出回路６に供給される。
【００２２】白色部抽出回路６は、演算回路５で生成された彩度検出信号（Ｒ−Ｂ，Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）と色差信号生成回路４から出力される輝度信号Ｙとが供給されてゲート信号を生成するゲート信号生成回路１１と、ゲート信号生成回路１１で生成されたゲート信号によって演算回路５の減算回路９から出力される彩度検出信号（Ｒ−Ｂ）をゲートするゲート回路１２と、同じくゲート信号生成回路１１で生成されたゲート信号によって演算回路５の加算回路９から出力される彩度検出信号（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）をゲートするゲート回路１３とで構成されている。
【００２３】ゲート信号生成回路１１はこれら彩度検出信号（Ｒ−Ｂ，Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）を用いて撮像素子１の撮影被写体の低彩度部分（白色部分）を検出し、さらに、輝度信号Ｙを用いてこの撮影被写体の高輝度部分を検出する。即ち、このゲート信号生成回路１１は、撮像素子１の撮影被写体の高輝度の白色部分を検出し、この部分を表わすゲート信号を発生する。ゲート回路１２は演算回路５の減算回路９から出力される彩度検出信号（Ｒ−Ｂ）のうちのこのゲート信号の期間の部分を抽出し、ゲート回路１３は演算回路５の加算回路１０から出力される彩度検出信号（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）のうちのこのゲート信号の期間の部分を抽出する。従って、ゲート回路１２から出力される彩度検出信号（Ｒ−Ｂ）とゲート回路１３から出力される彩度検出信号（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）は、撮像素子１の撮影被写体の高輝度の白色部分での彩度検出信号である。
【００２４】ゲート回路１２から出力される彩度検出信号（Ｒ−Ｂ）とゲート回路１３から出力される彩度検出信号（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）とはホワイトバランス設定部７に供給される。このホワイトバランス設定部７では、彩度検出信号（Ｒ−Ｂ）が積分回路１４で積分されて１画面分もしくは数画面分にわたって平均化され、比較増幅回路１６でホワイトバランス制御の基準点に相当する基準電圧と比較されて増幅される。彩度検出信号（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）も積分回路１５と比較増幅回路１７とによって同様の処理がなされる。ＷＢトラッキング回路１８は、これら比較増幅回路１６，１７の出力信号を例えば所定の比率で加算，減算することにより、撮像素子１の撮影被写体の高輝度の白色部分が再生画面上で真の白色として表示されるように可変利得増幅回路３ａ，３ｂの利得を設定する利得制御信号Ｓａ，Ｓｂを生成する。
【００２５】ところで、図２に示す色差平面上では、（Ｒ−Ｂ）軸と（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）軸との関係は図示の通りであり、黒体輻射に従う色温度変化（自然光の色質変化）の軌跡は図示の破線のように表わされる。これによると、（Ｒ−Ｂ）軸方向の信号成分（即ち、彩度検出信号（Ｒ−Ｂ））から光源の色温度変化による真の白色（画面上での白であって、図２では（Ｒ−Ｙ）軸と（Ｂ−Ｙ）軸との交点）からのずれを、（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）軸方向の信号成分（即ち、彩度検出信号（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ））から上記の色温度変化以外の原因による真の白色からのずれを知ることができる。
【００２６】白色部抽出回路６の上記の処理は、図２に示す色差平面上での黒体輻射に従う色温度変化（自然光の色質変化）の軌跡を含む四角い枠で囲んだ領域を抽出するものである。以下、この領域を白色部抽出範囲という。ホワイトバランス設定部７は、白色部抽出回路６のかかる検出結果から、撮像素子１の撮影被写体の高輝度の白色部分が再生画面上で図２での（Ｒ−Ｙ）軸と（Ｂ−Ｙ）軸との交点で表わされる真の白色として表示されるようにするのである。かかる白色部抽出範囲は、彩度検出信号（Ｒ−Ｂ），彩度検出信号（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）毎に、図２のかかる白色部抽出範囲の境界を示す基準電圧（閾値）が設定された比較回路を用いることによって抽出することができる。
【００２７】ところで、黒体輻射に従う色温度変化（自然光の色質変化）のみを検出するのであれば、−（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）軸方向の領域を検出する必要はない。このように−（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）軸方向の領域を検出するのは、人工照明による白からのずれも検出するようにするためである。この実施例は、このような異なる領域を制御部８によって交互に切替え設定し、自然光，人工照明光のいずれでも撮影被写体の白色部を抽出するのである。
【００２８】比較的使用頻度の高い人工照明としては蛍光灯が挙げられる。一般に、蛍光灯の色質は上記の黒体輻射軌跡よりも緑色（Ｇ）側（ほぼ−（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）軸方向）に偏っている。従って、蛍光灯等の色温度変化も検出できるようにするために、−（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）軸方向の領域も含めて白色部抽出範囲としている。しかしながら、市販の蛍光灯の色温度は殆どが４０００°Ｋ前後（種類によっては、３０００〜６０００°Ｋのものもある）であり、自然光に比べて白色の変化の幅は狭い。このため、白色部抽出回路７では、図２に示すように、緑色（Ｇ）側についてはより狭い（より低彩度に限った）白色部抽出範囲が設定される。かかる白色部抽出範囲の設定により、自然光での色温度変化による白ずれや人工照明での白ずれを検出して補正することができる。
【００２９】ところで、以上では、白色部抽出回路６が自然光での色温度変化による白ずれの検出と人工照明での白ずれの検出とを別々に行なうようにしているが、さらに、輝度をも考慮した白色部抽出も行なうことができる。ここで、輝度については、より高輝度（例えば、８０ＩＲＥ以上）に限った抽出と若干冗長性をもたせた抽出（例えば、６０ＩＲＥ以上）とに分けて行なわれ、前述の彩度と輝度の相対性に従い、輝度を高めに設定したときには彩度設定を広めにし（図２の枠で示す白色部抽出範囲を広めにし）、輝度を低めに設定したときには彩度設定を狭めにするようになっている。
【００３０】このように、自然光や人工照明での白ずれの検出に加えて、彩度と輝度の相対性に応じた白ずれの検出を行なうと、緑色寄り（主に蛍光灯用であって、−（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）軸方向）とマゼンタ寄り（主に自然光用であって、＋（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）軸方向）の範囲に対して夫々輝度・彩度の２段切替えを組み合わせることになり、図３のような４種類の白色部抽出範囲が設定されることになる。ここで、図３（Ａ），（ａ）はより高輝度（例えば、８０ＩＲＥ以上）の自然光での白色部抽出範囲であり、以下、図３（Ｂ），（ｂ）はより高輝度の人工光での白色部抽出範囲、図３（Ｃ），（ｃ）は若干冗長性をもたせた場合（例えば、６０ＩＲＥ以上）の自然光での白色部抽出範囲、図３（Ｄ），（ｄ）は若干冗長性をもたせた場合の人工光での白色部抽出範囲である。
【００３１】かかる４種類の白色部抽出範囲は例えば１画面ずつ順次切り替えられて繰り返し設定される。かかる切替えは、図１における制御部８により、例えば上記の彩度検出信号（Ｒ−Ｂ），彩度検出信号（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）毎に用いられる比較回路の基準電圧を切り替えることによって行なわれる。かかる切替えによると、等価的に図４に示すような白色部抽出範囲が設定されたことになり、自然光を対象とする白色部抽出、蛍光灯を対象とする白色部抽出のいずれも、また、白を対象とする白色部抽出、灰色を対象とする白色部抽出のいずれも可能となる。そして、この切替えが１画面ずつ行なわれるとすると、図１における積分回路１４，１５は彩度検出信号（Ｒ−Ｂ），（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）を夫々４画面分以上にわたって平均化する。
【００３２】以上のように、自然光を対象とする白色部抽出と蛍光灯を対象とする白色部抽出とを別々に行ない、また、白を対象とする白色部抽出条件と灰色を対象とする白色部抽出条件とを分けて設定できるので、夫々に好適な抽出範囲を選ぶことができ、より高精度の白色部抽出が可能となる。
【００３３】図５は本発明によるホワイトバランス制御装置の他の実施例を示すブロック図であって、１９は撮影環境推定部であり、図１に対応する部分には同一符号をつけて重複する説明を省略する。
【００３４】この実施例は、図１に示した実施例のようにして得られた白色部抽出範囲の全部または一部を撮影環境に応じて変化させるものであって、この撮影環境は、撮影環境推定部１９により、例えば絞り，シャッタースピード，ＡＧＣ回路の利得によって検出可能な照度、焦点調整装置によって検出可能な被写体距離、時計装置によって検出可能な日時等の情報から推定される。
【００３５】図６は撮影環境を屋外（晴天）、室内（夜、外光無し）という特定の撮影環境と、不明（曇天・昼間の窓際等）との３種類とした例を示すものであり、撮影環境が室外、室内であることが確定していることを夫々室外確定率（確定率を環境係数ともいう）１００％、室内確定率１００％とし、撮影環境が室外であるか、室内であるかまったく不明なときの確定率を０％としている。そして、撮影環境が室外であることが確からしくなればなるほど室外確定率が１００％に近づき、撮影環境が室内であることが確からしくなればなるほど室内確定率が１００％に近づく。
【００３６】撮影環境推定部１９では、例えば、上記の情報夫々に対して上記特定の撮影環境を規定する閾値が設定されており、上記不明の撮影環境に対しては、その不明の程度に応じた範囲が同じく閾値によって決められている。そして、各特定撮影環境や不明に設定された範囲毎に上記のような確定率が割り当てられている。そこで、検出された上記の情報を閾値と比較することにより、上記の撮影環境や範囲が推定され、この推定結果に応じた確定率が出力される。
【００３７】ここで、白色部抽出回路６で図１に示した実施例と同様にして得られた白色部抽出範囲が、説明の便宜上、図３（Ａ），（ａ）に示した白色部抽出範囲と図３（Ｂ），（ｂ）に示した白色部抽出範囲との切り替えによるものとすると、撮影環境が不明で確定率が０％であるときには、かかる２つの白色抽出範囲全体（２５００〜８０００°Ｋ程度）を対象としてホワイトバランスの制御を行なうようにする。室外確定率が上昇するとともに、図３（Ｂ），（ｂ）に示した白色部抽出範囲をＲ−Ｂ軸とＭｇ−Ｇ軸を中心として狭めていき、図３（Ａ），（ａ）に示した白色部抽出範囲もＲ−Ｂ軸の方向を狭めていって、撮影環境が屋外となってこれが確定した（室外確定率が１００％）ときには、自然光のみであり、５０００〜７０００°Ｋ程度に限定された図３（Ａ），（ａ）に示した白色部抽出範囲のみとしてホワイトバランスの制御を行なう。また、室内確定率が上昇するとともに、図３（Ｂ），（ｂ）に示した白色部抽出範囲と図３（Ａ），（ａ）に示した白色部抽出範囲とのＢ軸方向の領域を狭めていき、撮影環境が室内となってこれが確定した（室内確定率が１００％）のときには、自然光（白熱灯も含む）や蛍光灯の光であり、２５００〜５０００°Ｋ程度に限定されてＢ軸方向の領域を除いた範囲とし、これでホワイトバランスの制御を行なう。以上のことから、撮影環境が不明のときには、屋外・室内を含む全範囲（２５００〜８０００°Ｋ程度）を対象としてホワイトバランスの制御が行なわれることになる。かかる白色抽出範囲の限定は、白色部抽出回路６に対する設定範囲の変更とホワイトバランス設定部７に対するホワイトバランス補正のための利得制御信号Ｓａ，Ｓｂの上限及び下限の設定によってなされる。
【００３８】そこで、例えば、撮影環境が屋外であると確定する照度を１００００ルクスとしたとき、９０００ルクスでは、屋外であることの確定には至らないが、充分明るいから、撮影環境が屋外である可能性は高いと考えられ、従って、撮影環境推定部１９は、このとき、屋外に近い不明と判断して高い屋外確定率を出力する。これにより、白色部抽出回路６とホワイトバランス設定部７は、撮影環境推定部１９のかかる出力を受けて、図６のように、その確定率分だけ不明時の設定から屋外確定時の設定に近づけた白色抽出範囲の設定を行なう。
【００３９】なお、ここでは、撮影環境として、室外、室内、不明の場合を例にしたが、これらのみに限られるものではなく、夜景，ステージといったようなものも撮影環境とすることができる。
【００４０】このように、この実施例では、撮影環境に適応したホワイトバランスの制御が行なわれ、撮影環境の変化にホワイトバランス制御特性が徐々に追従するようになるし、また、特定の撮影環境に確定しきれない場合には、中間的なホワイトバランス制御特性とすることも可能となるので、特性の急変がなく、ホワイトバランス制御が著しく安定化する。
【００４１】なお、以上の実施例では、色差信号を用いて白色抽出範囲を設定したが、原色信号を用いて白色抽出範囲を設定するようにしてもよい。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、光源の種類に拘らず、より忠実な白色部抽出が可能となって良好なホワイトバランスの制御を実現することができるし、高精度のホワイトバランスの制御を実現することができる。
【００４３】また、本発明によれば、撮影環境毎にその撮影環境に見合うホワイトバランスの制御が行なわれるので、誤動作が少ないし、さらに、撮影環境が不確定なときでも、近いと考えられる撮影環境に対する特性に近寄った中間的な特性となるので、撮影環境の変化に応じてホワイトバランスの制御特性も緩やか似変化し、安定したホワイトバランス制御が行なわれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるホワイトバランス制御装置の一実施例を示すブロック図である。
【図２】照明の色温度変化を表わした色差平面を示す図である。
【図３】図１に示した実施例での光源に応じた白色抽出範囲の例を示す図である。
【図４】図１に示した実施例での総合白色抽出範囲の例を示す図である。
【図５】本発明によるホワイトバランス制御装置の他の実施例を示すブロック図である。
【図６】図５に示した実施例の原理説明図である。
【符号の説明】
１ 撮像素子
２ 色分離回路
３ａ，３ｂ 可変利得増幅回路
４ 色差信号生成回路
５ 演算回路
６ 白色部抽出回路
７ ホワイトバランス設定部
８ 制御部
９ 減算回路
１０ 加算回路
１１ ゲート信号生成回路
１２，１３ ゲート回路
１４，１５ 積分回路
１６，１７ 比較増幅回路
１８ ホワイトバランストラッキング回路
１９ 撮影環境推定回路
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラ等に用いるホワイトバランス制御装置に係り、特に、ホワイトバランス制御のための被写体の白色（無彩色）部の検出に関する。
【０００２】
【従来の技術】ビデオカメラ等に用いられる従来のホワイトバランス制御装置としては、例えば特開平２−９４８９０号公報に記載のように、所定の閾値以下のレベルの色差信号を撮像被写体の無彩色（白色）の部分から得られた色差信号とし、これによって色差信号から撮像被写体の無彩色部分を抽出するとともに、輝度信号から撮像被写体の高輝度部分を抽出し、これら抽出結果から撮像被写体の高輝度で無彩色の部分、即ち、白色の部分を判定し、この判定結果からこの白色部分での色信号を抽出して平均化し、この結果得られた信号で色信号の白バランス回路を制御するようにしている。
【０００３】なお、この特開平２−９４８９０号公報に記載されるホワイトバランス制御装置は、さらに、白色の部分が多い撮像被写体の場合には、上記のようにホワイトバランスの制御が行なわれるが、白色の部分が少ない撮像被写体や信号のレベルが低い撮像被写体の場合には、色信号全体を平均化してホワイトバランスの制御信号としている。
【０００４】また、他の従来例として、例えば特開平２−２７２８９２号公報に記載されるホワイトバランス制御装置がある。これは、屋外，屋内，太陽光，白熱電灯，蛍光灯等撮影環境に応じてホワイトバランス制御を異ならせるようにしている。
【０００５】即ち、まず、色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙを加算、減算して（Ｒ−Ｂ）信号と（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）信号を得、これら信号及び輝度信号から撮像被写体中の高輝度で白色部の領域を検出し、この領域中の（Ｒ−Ｂ）信号と（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）信号を抽出する。このように抽出された（Ｒ−Ｂ）信号と（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）信号は、平均化され、ホワイトバランス制御の基準点に相当する基準電圧と比較された後、所定の比率で加減算されて原色信号Ｒ，Ｂを増幅する可変利得増幅回路の利得制御信号が形成される。
【０００６】かかる構成において、絞りの絞り値が検出され、この絞り値に応じて上記の平均化された（Ｒ−Ｂ）信号に対するホワイトバランス制御の基準点を異ならせるようにする。即ち、絞り値が大きいときには、撮影環境は照度が充分高い晴天の屋外と判定し、このような場合、一般に、色温度が高い（５０００゜Ｋ以上）ことが予想されるので、ホワイトバランス制御の基準点を高色温度側へシフトする。また、絞り値が小さいときには、撮影環境は照度が低い屋内と判定し、このような場合、一般に、色温度が低い（３０００゜Ｋ以下）ことが予想されるので、ホワイトバランス制御の基準点を低色温度側へシフトする。
【０００７】以上は自然光についてのものであるが、さらに、光源が太陽光や白熱電灯であるか、蛍光灯であるかを判定する手段が設けられており、蛍光灯であるときには、上記の（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）信号も上記可変利得増幅回路の利得制御信号の形成に使用するが、蛍光灯でないときには、この（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）信号を遮断するようにする。
【０００８】以上のようにして、撮影環境に応じたホワイトバランス制御ができるようにしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、同じ照明下にあっても、撮像被写体の反射率やカメラの露出状態等によって入射光量は異なる。このとき、撮像被写体が有彩色であったり、白がずれていたりする場合には、入射光量に比例して信号系（出力）の輝度と色飽和度はともに上下する。即ち、元々の白ずれ量が同じでも、信号系内の色飽和度として観測した場合には、一意的には決まらない。
【００１０】上記特開平２−９４８９０号公報に記載のホワイトバランス制御装置では、撮像被写体中の白色部を検出するための輝度信号に対する閾値と色信号に対する閾値とは互いに独立に設定されており、以上の撮像被写体の反射率（〜輝度）と色飽和度の相関性に関してはあまり考慮されていない。このため、低輝度側の上記閾値に近づくにつれて色差信号のレベルが低下し、色差信号の本来無彩色部分とはみなされない部分のレベルまでも上記の閾値以下となって無彩色部分のものとなってしまう。従って、無彩色の範囲が実質的に拡大したことになり、撮像被写体の無彩色部分の検出精度が低下して高精度のホワイトバランス制御が行なわれなくなる。
【００１１】また、上記特開平２−２７２８９２号公報に記載されるホワイトバランス制御装置では、撮影環境の判別は、屋外か屋内か、太陽光，白熱電灯か蛍光灯かというように、２値で行なっており、これら撮影環境夫々に設定されているホワイトバランス制御特性の間で差が大きくなり易い。このため、上記の絞り値等から撮影環境が変化したと判断された場合には、ホワイトバランス制御特性が急激に大きく変化することになり、ホワイトバランス制御動作が不安定になる。
【００１２】本発明の第１の目的は、単に所定の閾値以下のレベルの色差信号を撮影被写体の無彩色（白色）の部分から得られる色差信号とする従来技術の問題を解消し、光源の種類によらず、より忠実な白色部抽出を可能としたホワイトバランス制御装置を提供することにあり、また、特に、反射率の異なる被写体（特に、灰色の被写体）が混在している場合でも、白色部の抽出精度を高めることができるようにしたホワイトバランス制御装置を提供することにある。
【００１３】本発明の第２の目的は、撮影環境適応処理制御において、撮影環境に変化があっても、これに追従してホワイトバランス制御が安定に行なわれるようにしたホワイトバランス制御装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成するために、本発明は、撮像素子の出力信号から生成された色差信号のうちの設定された白色部抽出範囲内の信号を撮影被写体中の白色部を表わす信号として検出する白色部抽出手段と、該白色部抽出手段を制御することにより、色差平面上で複数の異なる領域を所定の期間毎に順次切り替え設定してなる該白色部抽出範囲を該白色部抽出手段に設定する制御手段と、該白色部抽出手段で検出された該白色部を表わす信号からホワイトバランスずれを検出し、該検出結果に応じて、該色信号のうちの少なくとも２つの色信号を増幅する可変利得増幅手段の利得を制御する信号を生成するホワイトバランス設定手段とを備えた構成とするものである。また、特に、上記の制御手段は、高輝度における白色抽出に際しては、前記領域の彩度を広くし、低輝度における白色抽出に際しては、前記領域の彩度を狭くするものである。
【００１５】上記第２の目的を達成するために、本発明は、予め設定された複数の特定撮影環境を基に上記の撮像素子の撮影環境を推定し、その推定結果に応じて環境係数を生成し、該環境係数に応じて上記の白色部抽出範囲及び上記のホワイトバランス設定手段によるホワイトバランス制御の追従範囲を変更させる撮影環境推定手段を設けた構成とするものである。
【００１６】
【作用】本発明では、白色部の判定条件の設定において、自然光を対象とする白色部抽出の条件を表わす領域と人工照明を対象とする白色部抽出の条件を表わす領域とを交互に切り替える。従って、夫々に好適な抽出範囲を選ぶことができ、より高精度の白色部抽出が可能となる。また、本発明では、上記の飽和度の変化と輝度の変化との相関性に基づいて、白色部の判定条件の設定において、輝度信号に対する条件と色信号に対する条件とが同調して収縮・拡大できる。そこで、飽和度の比較的高いところだけ白色とみなすようなときには、白色部分とみる輝度の閾値も高いとしての白色部抽出範囲が、逆に比較的低輝度まで白色とみなすようなときには、飽和度の閾値も低いとしての白色部抽出範囲が夫々用いられ、これらが交互に切り替えられる。従って、色ずれ量が大きいにも係わらず、反射率が低い等の要因で見掛け上低飽和度となっている部分の除去が可能となる。
【００１７】照度等の情報を用いて撮影環境の推定を行なうに際し、例えば、ある程度以上の照度であれば屋外撮影であると判断する場合、所定の閾値の前後を不確定（重複）領域とし、この照度値に応じた係数を付加した形で環境推定を行ない、その結果を出力するようにする。これに対応してある特定の撮影環境に適応するホワイトバランス制御特性から他の撮影環境に適応するホワイトバランス制御特性に移行する際にも、かかる係数の変化に従って徐々にホワイトバランス制御特性が変化する。これにより、環境判定結果に伴なうホワイトバランス制御特性の変化が緩やかになり、撮影環境が変化しても、安定なホワイトバランス制御が行なわれる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明する。図１は本発明によるホワイトバランス制御装置の一実施例を示すブロック図であって、１は撮像素子、２は色分離回路、３ａ，３ｂは可変利得増幅回路、４は色差信号生成回路、５は演算回路、６は白色部抽出回路、７はホワイトバランス設定部、８は制御部、９は減算回路、１０は加算回路、１１はゲート信号生成回路、１２，１３はゲート回路、１４，１５は積分回路、１６，１７は比較増幅回路、１８はホワイトバランストラッキング回路（以下、ＷＢトラッキング回路という）である。
【００１９】同図において、色分離回路２は撮像素子１の出力信号から赤（Ｒ）色、青（Ｂ）色，緑（Ｇ）色夫々毎の原色信号Ｇ，Ｒ，Ｂを生成する。これら原色信号のうち原色信号Ｒ，Ｂは夫々、可変利得増幅回路３ａ，３ｂで増幅された後、原色信号Ｇとともに色差信号生成回路４に供給されて２つの色差信号（Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ）と輝度信号Ｙとが生成される。これら輝度信号Ｙと色差信号（Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ）とは、カラー映像信号を生成するために図示しない処理回路に供給されるとともに、以下に説明するホワイトバランス制御系にも供給される。
【００２０】ホワイトバランス制御系は演算回路５，白色部抽出回路６及びホワイトバランス設定部７と、さらに制御部８とで構成されており、輝度信号Ｙと色差信号（Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ）とを用いて撮像素子１の撮影画面中の白色部を検出し、ホワイトバランスを合わせるための利得制御信号Ｓａ，Ｓｂを生成して可変利得増幅回路３ａ，３ｂの利得を制御する。
【００２１】即ち、色差信号生成回路４から出力された色差信号（Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ）は演算回路５に供給され、減算回路９と加算回路１０とによって所定比率（ここでは、１：１とする）の減算処理、加算処理がなされて、減算回路９で図２に示すような直交する（Ｒ−Ｙ）軸，（Ｂ−Ｙ）軸の座標系として表わされる色差平面上におけるＲ（赤）←→Ｂ（青）方向の彩度検出信号（Ｒ−Ｂ）が、また、加算回路１０で同じくＭｇ（マゼンタ）←→Ｇ（緑）方向の彩度検出信号（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）が夫々生成される。これら彩度検出信号（Ｒ−Ｂ，Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）は夫々白色部抽出回路６に供給される。
【００２２】白色部抽出回路６は、演算回路５で生成された彩度検出信号（Ｒ−Ｂ，Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）と色差信号生成回路４から出力される輝度信号Ｙとが供給されてゲート信号を生成するゲート信号生成回路１１と、ゲート信号生成回路１１で生成されたゲート信号によって演算回路５の減算回路９から出力される彩度検出信号（Ｒ−Ｂ）をゲートするゲート回路１２と、同じくゲート信号生成回路１１で生成されたゲート信号によって演算回路５の加算回路９から出力される彩度検出信号（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）をゲートするゲート回路１３とで構成されている。
【００２３】ゲート信号生成回路１１はこれら彩度検出信号（Ｒ−Ｂ，Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）を用いて撮像素子１の撮影被写体の低彩度部分（白色部分）を検出し、さらに、輝度信号Ｙを用いてこの撮影被写体の高輝度部分を検出する。即ち、このゲート信号生成回路１１は、撮像素子１の撮影被写体の高輝度の白色部分を検出し、この部分を表わすゲート信号を発生する。ゲート回路１２は演算回路５の減算回路９から出力される彩度検出信号（Ｒ−Ｂ）のうちのこのゲート信号の期間の部分を抽出し、ゲート回路１３は演算回路５の加算回路１０から出力される彩度検出信号（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）のうちのこのゲート信号の期間の部分を抽出する。従って、ゲート回路１２から出力される彩度検出信号（Ｒ−Ｂ）とゲート回路１３から出力される彩度検出信号（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）は、撮像素子１の撮影被写体の高輝度の白色部分での彩度検出信号である。
【００２４】ゲート回路１２から出力される彩度検出信号（Ｒ−Ｂ）とゲート回路１３から出力される彩度検出信号（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）とはホワイトバランス設定部７に供給される。このホワイトバランス設定部７では、彩度検出信号（Ｒ−Ｂ）が積分回路１４で積分されて１画面分もしくは数画面分にわたって平均化され、比較増幅回路１６でホワイトバランス制御の基準点に相当する基準電圧と比較されて増幅される。彩度検出信号（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）も積分回路１５と比較増幅回路１７とによって同様の処理がなされる。ＷＢトラッキング回路１８は、これら比較増幅回路１６，１７の出力信号を例えば所定の比率で加算，減算することにより、撮像素子１の撮影被写体の高輝度の白色部分が再生画面上で真の白色として表示されるように可変利得増幅回路３ａ，３ｂの利得を設定する利得制御信号Ｓａ，Ｓｂを生成する。
【００２５】ところで、図２に示す色差平面上では、（Ｒ−Ｂ）軸と（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）軸との関係は図示の通りであり、黒体輻射に従う色温度変化（自然光の色質変化）の軌跡は図示の破線のように表わされる。これによると、（Ｒ−Ｂ）軸方向の信号成分（即ち、彩度検出信号（Ｒ−Ｂ））から光源の色温度変化による真の白色（画面上での白であって、図２では（Ｒ−Ｙ）軸と（Ｂ−Ｙ）軸との交点）からのずれを、（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）軸方向の信号成分（即ち、彩度検出信号（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ））から上記の色温度変化以外の原因による真の白色からのずれを知ることができる。
【００２６】白色部抽出回路６の上記の処理は、図２に示す色差平面上での黒体輻射に従う色温度変化（自然光の色質変化）の軌跡を含む四角い枠で囲んだ領域を抽出するものである。以下、この領域を白色部抽出範囲という。ホワイトバランス設定部７は、白色部抽出回路６のかかる検出結果から、撮像素子１の撮影被写体の高輝度の白色部分が再生画面上で図２での（Ｒ−Ｙ）軸と（Ｂ−Ｙ）軸との交点で表わされる真の白色として表示されるようにするのである。かかる白色部抽出範囲は、彩度検出信号（Ｒ−Ｂ），彩度検出信号（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）毎に、図２のかかる白色部抽出範囲の境界を示す基準電圧（閾値）が設定された比較回路を用いることによって抽出することができる。
【００２７】ところで、黒体輻射に従う色温度変化（自然光の色質変化）のみを検出するのであれば、−（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）軸方向の領域を検出する必要はない。このように−（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）軸方向の領域を検出するのは、人工照明による白からのずれも検出するようにするためである。この実施例は、このような異なる領域を制御部８によって交互に切替え設定し、自然光，人工照明光のいずれでも撮影被写体の白色部を抽出するのである。
【００２８】比較的使用頻度の高い人工照明としては蛍光灯が挙げられる。一般に、蛍光灯の色質は上記の黒体輻射軌跡よりも緑色（Ｇ）側（ほぼ−（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）軸方向）に偏っている。従って、蛍光灯等の色温度変化も検出できるようにするために、−（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）軸方向の領域も含めて白色部抽出範囲としている。しかしながら、市販の蛍光灯の色温度は殆どが４０００°Ｋ前後（種類によっては、３０００〜６０００°Ｋのものもある）であり、自然光に比べて白色の変化の幅は狭い。このため、白色部抽出回路７では、図２に示すように、緑色（Ｇ）側についてはより狭い（より低彩度に限った）白色部抽出範囲が設定される。かかる白色部抽出範囲の設定により、自然光での色温度変化による白ずれや人工照明での白ずれを検出して補正することができる。
【００２９】ところで、以上では、白色部抽出回路６が自然光での色温度変化による白ずれの検出と人工照明での白ずれの検出とを別々に行なうようにしているが、さらに、輝度をも考慮した白色部抽出も行なうことができる。ここで、輝度については、より高輝度（例えば、８０ＩＲＥ以上）に限った抽出と若干冗長性をもたせた抽出（例えば、６０ＩＲＥ以上）とに分けて行なわれ、前述の彩度と輝度の相対性に従い、輝度を高めに設定したときには彩度設定を広めにし（図２の枠で示す白色部抽出範囲を広めにし）、輝度を低めに設定したときには彩度設定を狭めにするようになっている。
【００３０】このように、自然光や人工照明での白ずれの検出に加えて、彩度と輝度の相対性に応じた白ずれの検出を行なうと、緑色寄り（主に蛍光灯用であって、−（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）軸方向）とマゼンタ寄り（主に自然光用であって、＋（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）軸方向）の範囲に対して夫々輝度・彩度の２段切替えを組み合わせることになり、図３のような４種類の白色部抽出範囲が設定されることになる。ここで、図３（Ａ），（ａ）はより高輝度（例えば、８０ＩＲＥ以上）の自然光での白色部抽出範囲であり、以下、図３（Ｂ），（ｂ）はより高輝度の人工光での白色部抽出範囲、図３（Ｃ），（ｃ）は若干冗長性をもたせた場合（例えば、６０ＩＲＥ以上）の自然光での白色部抽出範囲、図３（Ｄ），（ｄ）は若干冗長性をもたせた場合の人工光での白色部抽出範囲である。
【００３１】かかる４種類の白色部抽出範囲は例えば１画面ずつ順次切り替えられて繰り返し設定される。かかる切替えは、図１における制御部８により、例えば上記の彩度検出信号（Ｒ−Ｂ），彩度検出信号（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）毎に用いられる比較回路の基準電圧を切り替えることによって行なわれる。かかる切替えによると、等価的に図４に示すような白色部抽出範囲が設定されたことになり、自然光を対象とする白色部抽出、蛍光灯を対象とする白色部抽出のいずれも、また、白を対象とする白色部抽出、灰色を対象とする白色部抽出のいずれも可能となる。そして、この切替えが１画面ずつ行なわれるとすると、図１における積分回路１４，１５は彩度検出信号（Ｒ−Ｂ），（Ｒ＋Ｂ−２Ｙ）を夫々４画面分以上にわたって平均化する。
【００３２】以上のように、自然光を対象とする白色部抽出と蛍光灯を対象とする白色部抽出とを別々に行ない、また、白を対象とする白色部抽出条件と灰色を対象とする白色部抽出条件とを分けて設定できるので、夫々に好適な抽出範囲を選ぶことができ、より高精度の白色部抽出が可能となる。
【００３３】図５は本発明によるホワイトバランス制御装置の他の実施例を示すブロック図であって、１９は撮影環境推定部であり、図１に対応する部分には同一符号をつけて重複する説明を省略する。
【００３４】この実施例は、図１に示した実施例のようにして得られた白色部抽出範囲の全部または一部を撮影環境に応じて変化させるものであって、この撮影環境は、撮影環境推定部１９により、例えば絞り，シャッタースピード，ＡＧＣ回路の利得によって検出可能な照度、焦点調整装置によって検出可能な被写体距離、時計装置によって検出可能な日時等の情報から推定される。
【００３５】図６は撮影環境を屋外（晴天）、室内（夜、外光無し）という特定の撮影環境と、不明（曇天・昼間の窓際等）との３種類とした例を示すものであり、撮影環境が室外、室内であることが確定していることを夫々室外確定率（確定率を環境係数ともいう）１００％、室内確定率１００％とし、撮影環境が室外であるか、室内であるかまったく不明なときの確定率を０％としている。そして、撮影環境が室外であることが確からしくなればなるほど室外確定率が１００％に近づき、撮影環境が室内であることが確からしくなればなるほど室内確定率が１００％に近づく。
【００３６】撮影環境推定部１９では、例えば、上記の情報夫々に対して上記特定の撮影環境を規定する閾値が設定されており、上記不明の撮影環境に対しては、その不明の程度に応じた範囲が同じく閾値によって決められている。そして、各特定撮影環境や不明に設定された範囲毎に上記のような確定率が割り当てられている。そこで、検出された上記の情報を閾値と比較することにより、上記の撮影環境や範囲が推定され、この推定結果に応じた確定率が出力される。
【００３７】ここで、白色部抽出回路６で図１に示した実施例と同様にして得られた白色部抽出範囲が、説明の便宜上、図３（Ａ），（ａ）に示した白色部抽出範囲と図３（Ｂ），（ｂ）に示した白色部抽出範囲との切り替えによるものとすると、撮影環境が不明で確定率が０％であるときには、かかる２つの白色抽出範囲全体（２５００〜８０００°Ｋ程度）を対象としてホワイトバランスの制御を行なうようにする。室外確定率が上昇するとともに、図３（Ｂ），（ｂ）に示した白色部抽出範囲をＲ−Ｂ軸とＭｇ−Ｇ軸を中心として狭めていき、図３（Ａ），（ａ）に示した白色部抽出範囲もＲ−Ｂ軸の方向を狭めていって、撮影環境が屋外となってこれが確定した（室外確定率が１００％）ときには、自然光のみであり、５０００〜７０００°Ｋ程度に限定された図３（Ａ），（ａ）に示した白色部抽出範囲のみとしてホワイトバランスの制御を行なう。また、室内確定率が上昇するとともに、図３（Ｂ），（ｂ）に示した白色部抽出範囲と図３（Ａ），（ａ）に示した白色部抽出範囲とのＢ軸方向の領域を狭めていき、撮影環境が室内となってこれが確定した（室内確定率が１００％）のときには、自然光（白熱灯も含む）や蛍光灯の光であり、２５００〜５０００°Ｋ程度に限定されてＢ軸方向の領域を除いた範囲とし、これでホワイトバランスの制御を行なう。以上のことから、撮影環境が不明のときには、屋外・室内を含む全範囲（２５００〜８０００°Ｋ程度）を対象としてホワイトバランスの制御が行なわれることになる。かかる白色抽出範囲の限定は、白色部抽出回路６に対する設定範囲の変更とホワイトバランス設定部７に対するホワイトバランス補正のための利得制御信号Ｓａ，Ｓｂの上限及び下限の設定によってなされる。
【００３８】そこで、例えば、撮影環境が屋外であると確定する照度を１００００ルクスとしたとき、９０００ルクスでは、屋外であることの確定には至らないが、充分明るいから、撮影環境が屋外である可能性は高いと考えられ、従って、撮影環境推定部１９は、このとき、屋外に近い不明と判断して高い屋外確定率を出力する。これにより、白色部抽出回路６とホワイトバランス設定部７は、撮影環境推定部１９のかかる出力を受けて、図６のように、その確定率分だけ不明時の設定から屋外確定時の設定に近づけた白色抽出範囲の設定を行なう。
【００３９】なお、ここでは、撮影環境として、室外、室内、不明の場合を例にしたが、これらのみに限られるものではなく、夜景，ステージといったようなものも撮影環境とすることができる。
【００４０】このように、この実施例では、撮影環境に適応したホワイトバランスの制御が行なわれ、撮影環境の変化にホワイトバランス制御特性が徐々に追従するようになるし、また、特定の撮影環境に確定しきれない場合には、中間的なホワイトバランス制御特性とすることも可能となるので、特性の急変がなく、ホワイトバランス制御が著しく安定化する。
【００４１】なお、以上の実施例では、色差信号を用いて白色抽出範囲を設定したが、原色信号を用いて白色抽出範囲を設定するようにしてもよい。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、光源の種類に拘らず、より忠実な白色部抽出が可能となって良好なホワイトバランスの制御を実現することができるし、高精度のホワイトバランスの制御を実現することができる。
【００４３】また、本発明によれば、撮影環境毎にその撮影環境に見合うホワイトバランスの制御が行なわれるので、誤動作が少ないし、さらに、撮影環境が不確定なときでも、近いと考えられる撮影環境に対する特性に近寄った中間的な特性となるので、撮影環境の変化に応じてホワイトバランスの制御特性も緩やか似変化し、安定したホワイトバランス制御が行なわれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるホワイトバランス制御装置の一実施例を示すブロック図である。
【図２】照明の色温度変化を表わした色差平面を示す図である。
【図３】図１に示した実施例での光源に応じた白色抽出範囲の例を示す図である。
【図４】図１に示した実施例での総合白色抽出範囲の例を示す図である。
【図５】本発明によるホワイトバランス制御装置の他の実施例を示すブロック図である。
【図６】図５に示した実施例の原理説明図である。
【符号の説明】
１ 撮像素子
２ 色分離回路
３ａ，３ｂ 可変利得増幅回路
４ 色差信号生成回路
５ 演算回路
６ 白色部抽出回路
７ ホワイトバランス設定部
８ 制御部
９ 減算回路
１０ 加算回路
１１ ゲート信号生成回路
１２，１３ ゲート回路
１４，１５ 積分回路
１６，１７ 比較増幅回路
１８ ホワイトバランストラッキング回路
１９ 撮影環境推定回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】 撮像素子の出力信号から生成された色差信号のうちの設定された白色部抽出範囲内の信号を撮影被写体中の白色部を表わす信号として検出する白色部抽出手段と、該白色部抽出手段を制御することにより、色差平面上で複数の異なる領域を所定の期間毎に順次切り替え設定してなる該白色部抽出範囲を該白色部抽出手段に設定する制御手段と、該白色部抽出手段で検出された該白色部を表わす信号からホワイトバランスずれを検出し、該検出結果に応じて、該色信号のうちの少なくとも２つの色信号を増幅する可変利得増幅手段の利得を制御する信号を生成するホワイトバランス設定手段とを備えたことを特徴とするホワイトバランス制御装置。
【請求項２】 請求項１において、前記白色部抽出手段は、色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙでの前記白色抽出範囲内の信号成分を前記撮影被写体中の白色部を表わす信号として検出し、前記制御手段は、色差平面上の黒体放射軌跡を含む第１の領域と、色差平面上で該第１の領域よりも緑色側に片寄りかつＲ−Ｂ軸方向の範囲が該第１の領域のＲ−Ｂ方向の範囲よりも狭い第２の領域とを、前記所定の期間毎に交互に切り替え設定して前記白色部抽出範囲とすることを特徴とするホワイトバランス制御装置。
【請求項３】 請求項１において、前記制御手段は、高輝度における白色抽出に際しては、前記領域の彩度を広くし、低輝度における白色抽出に際しては、前記領域の彩度を狭くすることを特徴とするホワイトバランス制御装置。
【請求項４】 請求項１において、前記制御手段は、色差平面状で黒体放射軌跡を含む第１の領域と、該色差平面上で該第１の領域よりも緑色側に片寄った第２の領域と、該色差平面上で該第１の領域よりも範囲が狭くかつ輝度方向の範囲が該第１の領域よりも広い第３の領域と、該色差平面上で該第２の領域よりも範囲が狭くかつ輝度方向の範囲が該第２の領域よりも広い第４の領域とを前記所定の期間毎に順次切り替え設定して、前記白色部抽出範囲を設定す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】 請求項１〜４のいずれか１つにおいて、前記制御手段は、前記複数の異なる領域の切り替え設定を１画面毎に行ない、前記ホワイトバランス設定手段は、前記白色部抽出手段で抽出される前記白色部を表わす信号を前記複数の領域の個数に等しい個数の画面分以上にわたって平均化して、ホワイトバランスずれを検出することを特徴とするホワイトバランス制御装置。
【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１つにおいて、予め設定された複数の特定撮影環境を基に前記撮像素子の撮影環境を推定し、その推定結果に応じて環境係数を生成し、該環境係数に応じて前記白色部抽出範囲及び前記ホワイトバランス設定手段によるホワイトバランス制御の追従範囲を変更させる撮影環境推定手段を設けたことを特徴とするホワイトバランス制御装置。
【請求項７】 請求項６において、前記撮像素子の撮影環境が前記複数の特定撮影環境の１つであると推定する環境係数が高くなるに従って、前記白色部抽出範囲及び前記ホワイトバランス設定手段によるホワイトバランス制御の追従範囲を、推定した該特定撮影環境及びこれに対する該環境係数に応じて限定することを特徴とするホワイトバランス制御装置。
【請求項１】 撮像素子の出力信号から生成された色差信号のうちの設定された白色部抽出範囲内の信号を撮影被写体中の白色部を表わす信号として検出する白色部抽出手段と、該白色部抽出手段を制御することにより、色差平面上で複数の異なる領域を所定の期間毎に順次切り替え設定してなる該白色部抽出範囲を該白色部抽出手段に設定する制御手段と、該白色部抽出手段で検出された該白色部を表わす信号からホワイトバランスずれを検出し、該検出結果に応じて、該色信号のうちの少なくとも２つの色信号を増幅する可変利得増幅手段の利得を制御する信号を生成するホワイトバランス設定手段とを備えたことを特徴とするホワイトバランス制御装置。
【請求項２】 請求項１において、前記白色部抽出手段は、色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙでの前記白色抽出範囲内の信号成分を前記撮影被写体中の白色部を表わす信号として検出し、前記制御手段は、色差平面上の黒体放射軌跡を含む第１の領域と、色差平面上で該第１の領域よりも緑色側に片寄りかつＲ−Ｂ軸方向の範囲が該第１の領域のＲ−Ｂ方向の範囲よりも狭い第２の領域とを、前記所定の期間毎に交互に切り替え設定して前記白色部抽出範囲とすることを特徴とするホワイトバランス制御装置。
【請求項３】 請求項１において、前記制御手段は、高輝度における白色抽出に際しては、前記領域の彩度を広くし、低輝度における白色抽出に際しては、前記領域の彩度を狭くすることを特徴とするホワイトバランス制御装置。
【請求項４】 請求項１において、前記制御手段は、色差平面状で黒体放射軌跡を含む第１の領域と、該色差平面上で該第１の領域よりも緑色側に片寄った第２の領域と、該色差平面上で該第１の領域よりも範囲が狭くかつ輝度方向の範囲が該第１の領域よりも広い第３の領域と、該色差平面上で該第２の領域よりも範囲が狭くかつ輝度方向の範囲が該第２の領域よりも広い第４の領域とを前記所定の期間毎に順次切り替え設定して、前記白色部抽出範囲を設定す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】 請求項１〜４のいずれか１つにおいて、前記制御手段は、前記複数の異なる領域の切り替え設定を１画面毎に行ない、前記ホワイトバランス設定手段は、前記白色部抽出手段で抽出される前記白色部を表わす信号を前記複数の領域の個数に等しい個数の画面分以上にわたって平均化して、ホワイトバランスずれを検出することを特徴とするホワイトバランス制御装置。
【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１つにおいて、予め設定された複数の特定撮影環境を基に前記撮像素子の撮影環境を推定し、その推定結果に応じて環境係数を生成し、該環境係数に応じて前記白色部抽出範囲及び前記ホワイトバランス設定手段によるホワイトバランス制御の追従範囲を変更させる撮影環境推定手段を設けたことを特徴とするホワイトバランス制御装置。
【請求項７】 請求項６において、前記撮像素子の撮影環境が前記複数の特定撮影環境の１つであると推定する環境係数が高くなるに従って、前記白色部抽出範囲及び前記ホワイトバランス設定手段によるホワイトバランス制御の追従範囲を、推定した該特定撮影環境及びこれに対する該環境係数に応じて限定することを特徴とするホワイトバランス制御装置。
【図１】
【図４】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図４】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【特許番号】特許第３１９３４５６号（Ｐ３１９３４５６）
【登録日】平成１３年５月２５日（２００１．５．２５）
【発行日】平成１３年７月３０日（２００１．７．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平４−１５２２３２
【出願日】平成４年６月１１日（１９９２．６．１１）
【公開番号】特開平５−３４４５３０
【公開日】平成５年１２月２４日（１９９３．１２．２４）
【審査請求日】平成９年１０月１７日（１９９７．１０．１７）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【復代理人】
【識別番号】１０００８４９４０
【弁理士】
【氏名又は名称】丸山 清 （外６名）
【参考文献】
【文献】特開 昭６２−１８９８９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６３−７９４９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６４−６００８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６４−６００８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平１−２５６８９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平２−９４７９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平３−１８４４９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平３−２１１９８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平４−７９６９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平５−１３０６３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開 平２−９８５６１（ＪＰ，Ｕ）
【登録日】平成１３年５月２５日（２００１．５．２５）
【発行日】平成１３年７月３０日（２００１．７．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成４年６月１１日（１９９２．６．１１）
【公開番号】特開平５−３４４５３０
【公開日】平成５年１２月２４日（１９９３．１２．２４）
【審査請求日】平成９年１０月１７日（１９９７．１０．１７）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【復代理人】
【識別番号】１０００８４９４０
【弁理士】
【氏名又は名称】丸山 清 （外６名）
【参考文献】
【文献】特開 昭６２−１８９８９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６３−７９４９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６４−６００８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６４−６００８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平１−２５６８９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平２−９４７９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平３−１８４４９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平３−２１１９８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平４−７９６９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平５−１３０６３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開 平２−９８５６１（ＪＰ，Ｕ）
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