JP2005027033A

JP2005027033A - カラー撮像装置

Info

Publication number: JP2005027033A
Application number: JP2003190381A
Authority: JP
Inventors: Hideo Hojuyama; 秀雄宝珠山
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2003-07-02
Filing date: 2003-07-02
Publication date: 2005-01-27
Also published as: EP1494487A2; US20050001912A1; EP2034746A2; EP1494487A3; US7656458B2; EP2034746A3; EP2034746B1

Abstract

【課題】カラー撮像装置において、色ノイズの低減を可能にする。
【解決手段】カラー撮像装置は、赤色光を選択的に受光して受光量に応じた赤画素信号を出力する赤画素、及び緑色光を選択的に受光して受光量に応じた緑画素信号を出力する緑画素を有する受光部を備えている。また、カラー撮像装置は、受光部の受光面側に光学フィルタを有している。この光学フィルタは、昼間の太陽光源により照明された無彩色を撮影した場合に、赤画素信号の信号レベルと、緑画素信号の信号レベルとを実質的に等しくするものである。このため、５０００Ｋ近辺において、ホワイトバランスゲインＷｒを従来より低くできる。従って、色ノイズの低減、及び階調性の向上を期待できる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子カメラやデジタルビデオカメラなどのカラー撮像装置に関する。具体的には、カラー撮像装置が行うホワイトバランス調整に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、被写体を照明する光源の色温度は、撮影場所により異なる。そして、画像として再現される色には、被写体自体の色と、被写体を照明する光源の色とが反映される。このため、カラー撮像装置では、白い被写体を白く再現するために、ホワイトバランスを調整している（例えば、特許文献１、及び特許文献２参照）。
【０００３】
例えば、赤画素信号Ｒ、緑画素信号Ｇ、青画素信号Ｂを撮像素子に出力させているカラー撮像装置では、無彩色を撮影したときのＲ、Ｇ、Ｂの信号レベルが等しくなるようにホワイトバランスを調整している。具体的には、まず、光源の色温度を推定する。そして、色温度に応じたホワイトバランスゲインＷｒ、Ｗｂを、Ｒ、Ｂにそれぞれ乗じている。
【０００４】
図５は、従来の撮像素子の分光感度特性の一例を、緑画素の感度のピーク値を基準に正規化したものである。図６は、図５の分光感度特性を有する撮像素子に対するホワイトバランスゲイン特性を示している。図６から分かるように、従来の撮像素子は、色温度５０００Ｋの光源で照明された無彩色を撮影した場合、Ｒ、Ｇ、Ｂの信号レベルが約０．４５：１：０．５５となる分光感度特性を有している。従来、撮像素子の分光感度特性をこのようにしていた理由として、以下の２つが挙げられる。
【０００５】
第１に、Ｇは、Ｒ、Ｂよりも輝度情報を多く含む。このため、Ｇの信号レベルを変えると、画像全体の明るさが変わってしまう。従って、ホワイトバランス調整の際、Ｇに対するゲインＷｇを必ず１に固定する必要があった。
第２に、ホワイトバランスゲインＷｒ、Ｗｂは、通常、１以上である必要がある。なぜなら、ホワイトバランスゲインＷｒ、Ｗｂが１未満に設定される色温度があると、その色温度ではハイライトに色がつくからである。
【０００６】
より詳細には、Ｗｒ、Ｗｂ＞１であれば、画素信号Ｒ、Ｇ、Ｂの飽和状態は維持されるため，ハイライトは白のままである。しかし、例えば１より小さいＷｒによりホワイトバランスを調整した場合、Ｇ、Ｂは最大値のまま変わらないが、Ｒは最大値より小さくされる。従って、ハイライトの白は、やや青緑色っぽく再現されてしまう。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−９２５０９号公報（第５−１７項、第１−１１図）
【特許文献２】
特開平７−１９３８２６号公報（第３−５項、第１−１２図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示されるように、従来のカラー撮像装置では、５０００Ｋ近辺（最も頻繁に撮影が行われると考えられる色温度）において、２倍前後のホワイトバランスゲインをＷｒ、Ｗｂの双方に適用していた。しかし、Ｗｒ、Ｗｂが高いほど、Ｒ及びＢのノイズの増大、階調不連続などの問題が顕著になる。特に、画像の暗部における色ノイズが顕著になるおそれがある。
【０００９】
請求項１〜請求項３の発明の目的は、カラー撮像装置において、Ｒ、Ｂのノイズの低減を可能にする技術を提供することである。
請求項４及び請求項５の発明の目的は、請求項１〜請求項３の発明において、ホワイトバランスの追従範囲を広げることである。なお、ここでの追従範囲とは、ホワイトバランスゲインＷｒ、Ｗｇ、Ｗｂのいずれも１未満にならない色温度の範囲である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１のカラー撮像装置は、赤色光を選択的に受光して受光量に応じた赤画素信号を出力する赤画素、及び緑色光を選択的に受光して受光量に応じた緑画素信号を出力する緑画素を有する受光部を備えている。本請求項の発明は、『昼間の太陽光源により照明された無彩色を撮影した場合に、赤画素信号の信号レベルと、緑画素信号の信号レベルとを実質的に等しくする光学フィルタを、受光部の受光面側に有している』ことを特徴とする。
【００１１】
請求項２のカラー撮像装置は、請求項１記載の発明において、以下の点を特徴とする。第１に、受光部は、青色光を選択的に受光して受光量に応じた青画素信号を出力する青画素を有している。第２に、光学フィルタは、昼間の太陽光源により照明された無彩色を撮影した場合の赤画素信号、緑画素信号、及び青画素信号の信号レベルを実質的に等しくするものである。
【００１２】
請求項３のカラー撮像装置は、請求項１または請求項２記載の発明において、以下の点を特徴とする。第１に、光学フィルタは、赤外光カットオフフィルタを有している。第２に、赤外光カットオフフィルタは、６５０ｎｍの波長において４５％以上の透過率を有し、且つ、７００ｎｍの波長において５％以下の透過率を有する。
【００１３】
請求項４のカラー撮像装置は、請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の発明において、ホワイトバランス調整部と、露光量調整部とを備えていることを特徴とする。ホワイトバランス調整部は、撮影光源の色温度を推定して、推定した色温度に合わせて、受光部の出力信号のホワイトバランスを調整する。この撮影光源により照明された無彩色を撮影した場合に前記緑画素信号の信号レベルが他のいずれかの画素信号の信号レベルより低くなると予想されるとき、露光量調整部は、受光部の露光量を削減する。
【００１４】
請求項５のカラー撮像装置は、請求項４記載の発明において、『ホワイトバランス調整部は、露光量調整部が行った露光量の削減量に応じて緑画素信号を増幅することで、露光量の削減量を補償する』ことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
＜本実施形態の構成＞
図１は、本実施形態のカラー撮像装置の構成を示すブロック図である。図に示されるように、カラー撮像装置１０は、交換可能な撮影レンズ１４と、測光部１８と、測色部２２と、操作部２６と、ＭＰＵ３０と、メモリ３４と、フォーカルプレーンシャッタ３８と、撮像素子４２と、Ａ／Ｄ変換部４６と、タイミングジェネレータ５０と、ホワイトバランス調整部５４と、補間処理部５８と、ガンマ補正部６２と、カラー処理部６６と、ノイズ除去部７０と、輪郭強調部７４と、カードインターフェース７８と、交換可能なメモリカード８２とで構成されている。なお、本実施形態では一例として、カラー撮像装置１０が電子カメラとして構成されている例を説明する。
【００１７】
撮影レンズ１４は、絞り９０と、レンズ群９４とで構成されている。
操作部２６は、電源釦、撮影モード選択釦、撮影条件入力用釦、マニュアルホワイトバランスモード選択釦、色温度入力用釦などの設定用釦群と、撮影開始を指令するレリーズ釦とを有している（図示せず）。
ＭＰＵ３０は、メモリ３４を用いて、カラー撮像装置１０のシステム制御を行う（図１の一点鎖線内の各部も制御する）。
【００１８】
撮像素子４２は、受光量に応じた画素信号を出力する複数の赤画素、緑画素、青画素を二次元マトリクス状に配置したものである。赤画素は、赤色光を選択的に受光して赤画素信号Ｒを出力する。緑画素は、緑色光を選択的に受光して緑画素信号Ｇを出力する。青画素は、青色光を選択的に受光して青画素信号Ｂを出力する。
【００１９】
図２は、撮像素子４２の分光感度特性を、緑画素の感度のピーク値を基準に正規化したものである。図２と図５を比較すれば分かるように、本実施形態の撮像素子４２では、赤画素と青画素の分光感度は、従来のものより高くなっている。ここでの分光感度は、図２の面積、即ち、感度を波長で積分した値に相当する。図２のような赤画素の分光感度特性を得るため、本実施形態では、一例として、従来の撮像素子における赤外光カットオフフィルタの代わりに、赤画素の分光感度のピークを高くする光学薄膜フィルタを用いる。ここでの光学薄膜フィルタは、急峻な赤外光遮断特性を有する必要がある。例えば、６５０ｎｍの波長において約４５％以上の透過率を有し、且つ、７００ｎｍの波長において約５％以下の透過率を有することが望ましい。
【００２０】
また、図２のような青画素の分光感度特性を得るため、本実施形態では、一例として、青画素上に形成された青色光を選択的に透過させる薄膜フィルタの厚さを、従来のものより薄くする。これにより、青画素の分光感度は、従来より高くなる。なお、厚さを変えずに、この薄膜フィルタ内の顔料の濃度を薄くすることで、青画素の分光感度を高めてもよい。或いは、従来の撮像素子において紫外線カットオフフィルタの特性を変えて、青画素の分光感度を高めてもよい。
赤画素、青画素の分光感度を高くするのではなく、例えば、緑画素の透過率の低い光学薄膜フィルタを用いることで緑画素のピークを低くして、赤画素、緑画素、青画素の分光感度を近づけてもよい。なお、この場合、撮像感度が下がるので、本実施形態のように赤画素、青画素の分光感度を高くする方が好ましい。
図２のような分光感度特性を得る別の方法として、赤画素、緑画素、青画素内のフォトダイオードの受光面積比により調整することも考えられる。
【００２１】
＜本実施形態の動作説明＞
図３は、カラー撮像装置１０の動作を示す流れ図である。以下、図に示すステップ番号に従って、カラー撮像装置１０の撮影動作を説明する。
【００２２】
［ステップＳ１］
測光部１８は、不図示の測光センサにより被写体輝度を測光して、ＭＰＵ３０に伝達する。ＭＰＵ３０は、被写体輝度と、予め設定された撮像素子４２の撮像感度（ＩＳＯ値）とに基づいて、適正露光値を求める。なお、ここでの適正露光値は、被写体が画像として鮮明に再現される露光値の範囲である。また、本実施形態では、適正露光値を、撮像素子４２の受光面に対する像面露光量Ｅｘ［ｌｕｘ・秒］として扱う。
ＭＰＵ３０は、この像面露光量Ｅｘに基づいて、絞り値と、露光時間とを決定する。この決定の際、ユーザにより設定された撮影条件も反映される。
【００２３】
［ステップＳ２］
ＭＰＵ３０は、マニュアルホワイトバランスモードに設定されているか否かを判定する。設定されている場合、ステップＳ４に進み、設定されていない場合、ステップＳ３に進む。
【００２４】
［ステップＳ３］
測色部２２は、不図示の測色センサにより、被写体を照明している光源（撮影光源）の色温度をＴｃとして推定し、ＭＰＵ３０に伝達する。
［ステップＳ４］
ユーザは、操作部２６の釦を操作して、色温度Ｔｃを入力する。
【００２５】
［ステップＳ５］
以下のステップＳ５〜Ｓ１１では、ＭＰＵ３０は、推定または入力された色温度Ｔｃに応じて、ホワイトバランス調整部５４をホワイトバランスモード１〜４のいずれかに設定する。
【００２６】
図４に、各ホワイトバランスモード１〜４でのホワイトバランスゲインＷｒ、Ｗｇ、Ｗｂを示す。図４に示したホワイトバランスゲインＷｒ、Ｗｇ、Ｗｂは、図２に示した分光感度特性を有する撮像素子４２から出力される赤画素信号Ｒ、緑画素信号Ｇ、及び青画素信号Ｂのホワイトバランスを、適正に調整するものである（無彩色撮影でのＲ、Ｇ、Ｂの信号レベルが等しくなるように調整）。図６と比較すれば分かるように、本実施形態のホワイトバランスゲイン特性は、以下の２点で従来例と大きく異なる。
【００２７】
第１に、ホワイトバランスゲインＷｒ、Ｗｂが従来のものより小さい。
第２に、色温度Ｔｃに応じて、１より大きいホワイトバランスゲインＷｇが緑画素信号に乗じられる。
また、ＭＰＵ３０は、色温度Ｔｃに応じて露光量設定モード１〜３のいずれかで動作して、ステップＳ１で求めた像面露光量Ｅｘを補正する。これは、ホワイトバランスゲインＷｇが１より大きく設定された場合、撮像感度が高くなる（画像全体の輝度が高くなる）ので、撮像感度の増加分を相殺する必要があるためである。なぜなら、緑画素信号Ｇは、赤画素信号Ｒ、青画素信号Ｂよりも輝度情報を多く含むからである。
そこで、ＭＰＵ３０は、まず、色温度Ｔｃが４２００Ｋより高いか否かを判定する。高い場合、ステップＳ６に進み、そうでない場合、ステップＳ９に進む。
【００２８】
［ステップＳ６］
ＭＰＵ３０は、色温度Ｔｃが６６００Ｋより低いか否かを判定する。低い場合、ステップＳ７に進み、６６００Ｋ以上の場合、ステップＳ８に進む。
【００２９】
［ステップＳ７］
このステップに到達した場合の色温度Ｔｃは、６６００Ｋ＞Ｔｃ＞４２００Ｋである。この色温度の範囲では、ＭＰＵ３０は、ホワイトバランス調整部５４をホワイトバランスモード１に設定すると共に、露光量設定モード１として動作する。露光量設定モード１では、ＭＰＵ３０は、ステップＳ１で求めた像面露光量Ｅｘ［ｌｕｘ・秒］に対して補正を行なわず、ステップＳ１で決定した撮影条件で撮影が行われるように各部を制御する。
より詳細には、図４（ａ）に示すように、ホワイトバランスモード１では、ホワイトバランスゲインＷｇが色温度に拘わらず１に設定されるため、撮像感度は殆ど変わらない。従って、ステップＳ１で求めた像面露光量Ｅｘを補正する必要はない。
【００３０】
［ステップＳ８］
このステップに到達した場合の色温度Ｔｃは、Ｔｃ≧６６００Ｋである。この色温度の範囲では、ＭＰＵ３０は、ホワイトバランス調整部５４をホワイトバランスモード２に設定すると共に、露光量設定モード２として動作する。露光量設定モード２では、ＭＰＵ３０は、ステップＳ１で求めた像面露光量Ｅｘ［ｌｕｘ・秒］に、露光量を削減するための補正係数Ｋｄを乗じる。これにより、次式のように、補正後の像面露光量Ｅｘ’を求める。
【００３１】
Ｅｘ’＝Ｅｘ×Ｋｄ・・・（１）
露光量設定モード２では、Ｋｄ＝０．８である。そして、ＭＰＵ３０は、像面露光量Ｅｘ’を与えるように、撮影条件を補正する。この補正方法としては、絞り値を大きくして撮影レンズ１４の透過光量を削減する、露光時間を短くする、などが挙げられる。そして、ＭＰＵ３０は、補正した撮影条件で撮影が行われるように各部を制御する。
より詳細には、図４（ｂ）に示すように、ホワイトバランスモード２では、ホワイトバランスゲインＷｇが１．２５に設定されるため、撮像感度は高くなる。従って、この撮像感度の増加分が相殺されるように、ステップＳ１で求めた像面露光量Ｅｘを削減する必要がある。
【００３２】
［ステップＳ９］
ＭＰＵ３０は、色温度Ｔｃが３８００Ｋより高いか否かを判定する。高い場合、ステップＳ１０に進み、３８００Ｋ以下の場合、ステップＳ１１に進む。
【００３３】
［ステップＳ１０］
このステップに到達した場合の色温度Ｔｃは、４２００Ｋ≧Ｔｃ＞３８００Ｋである。この色温度の範囲では、ＭＰＵ３０は、ホワイトバランス調整部５４をホワイトバランスモード３に設定する。図４（ｃ）に示すように、ホワイトバランスモード３では、ホワイトバランスモード２と同様にホワイトバランスゲインＷｇが１．２５に設定される。このため、ＭＰＵ３０は、ステップＳ８と同様に、露光量設定モード２として動作する。
【００３４】
［ステップＳ１１］
このステップに到達した場合の色温度Ｔｃは、Ｔｃ≦３８００Ｋである。この色温度の範囲では、ＭＰＵ３０は、ホワイトバランス調整部５４をホワイトバランスモード４に設定すると共に、露光量設定モード３として動作する。露光量設定モード３では、ＭＰＵ３０は、（１）式における補正係数Ｋｄを０．６として、ステップＳ１で求めた像面露光量ＥｘをＥｘ’に補正する。そして、ＭＰＵ３０は、像面露光量Ｅｘ’を与えるように撮影条件を補正し、補正した撮影条件で撮影が行われるように各部を制御する。
より詳細には、図４（ｄ）に示すように、ホワイトバランスモード４では、ホワイトバランスゲインＷｇが１．６７に設定される。従って、これによる撮像感度の増加分が相殺されるように、先に求めた像面露光量Ｅｘを削減する。
【００３５】
［ステップＳ１２］
ステップＳ７、Ｓ８、Ｓ１０、Ｓ１１のいずれかで設定された撮影条件で撮影が行われ、撮像素子４２は、赤画素信号Ｒ、緑画素信号Ｇ、青画素信号Ｂを出力する。Ａ／Ｄ変換部４６は、撮像素子４２の出力信号に、クランプ処理、Ａ／Ｄ変換などを施し、デジタルの画像データを生成する。ホワイトバランス調整部５４は、設定されたホワイトバランスモードに基づいて、画像データにおける赤画素信号Ｒ、緑画素信号Ｇ、青画素信号ＢにホワイトバランスゲインＷｒ、Ｗｇ、Ｗｂをそれぞれ乗じる。
【００３６】
この後、画像データは、色補間処理、ガンマ補正処理を施されてから、カラー処理部６６に入力される。カラー処理部６６は、各画素がＲ、Ｇ、Ｂの画素信号を有する画像データに、マトリクス係数を乗じる。これにより、画像データは、各画素がＹ、Ｃｂ、Ｃｒの画素信号で表されたものに変換される。なお、このマトリクス係数には、色再現性を向上するための成分も含まれている。
この後、画像データは、ノイズ除去処理、輪郭強調処理などを施された後、カードインターフェース７８を介してメモリカード８２に記録される。
以上が本実施形態のカラー撮像装置１０の動作説明である。
【００３７】
＜本実施形態の効果＞
本実施形態では、従来より赤画素と青画素の分光感度が高い撮像素子４２を用いた。このため、５０００Ｋ近辺（最も頻繁に撮影が行われると考えられる色温度）において、ホワイトバランスゲインＷｒ、Ｗｂを従来より低くできる。従って、ノイズの低減、及び階調性の向上を実現できる。
【００３８】
無彩色撮影における赤画素信号Ｒが緑画素信号Ｇより大きくなる色温度（約４０００Ｋ以下）では、ホワイトバランスゲインＷｇを１より大きくした（ステップＳ１０、Ｓ１１）。これにより、約３０００Ｋ〜４０００Ｋの範囲でも、Ｗｒは１以上に保たれるので、ホワイトバランスを調整できる。この際、Ｗｇを１より大きくしたことによる撮像感度の増加分を、露光量削減により相殺したので、露光量、及び画像全体の明るさは適正範囲内に保たれる。
【００３９】
同様に、無彩色撮影における青画素信号Ｂが緑画素信号Ｇより大きくなる色温度（約７０００Ｋ以上）では、Ｗｇを１より大きくした（ステップＳ８）。これにより、約７０００Ｋ〜１００００Ｋの範囲でも、Ｗｂは１以上に保たれるので、ホワイトバランスを調整できる。この場合も、Ｗｇを１より大きくしたことによる撮像感度の増加分を、露光量削減により相殺したので、露光量は適正範囲内に保たれる。
【００４０】
以上の結果として、追従範囲に一般的光源（３０００Ｋの電球〜１００００Ｋの日陰）を包含させ、露光量を適正範囲内に保った上で、Ｗｒ、Ｗｂを小さくすることによりノイズ低減及び階調性の向上を実現できる。この追従範囲では、Ｗｒ、Ｗｂは１未満にならないので、ハイライトに色がつくという問題はない。
また、図２のように赤画素の分光感度を高くしたため、赤画素の分光感度における緑画素の分光感度と重なる割合は、図５に示した従来のものより小さくなる。従って、赤画素信号Ｒと緑画素信号Ｇとをより容易に分離できる。この結果、カラー処理部６６においてＲ、Ｇ、ＢからＹ、Ｃｂ、Ｃｒの画素信号に変換するとき、実質的にＧとＲとの差に相当するＣｒのノイズを小さくできる。
【００４１】
＜本実施形態の補足事項＞
［１］図４（ａ）に示したように、本実施形態では、色温度Ｔｃが５０００Ｋのとき、Ｗｒ＝１．２である（無彩色を撮影した場合の赤画素信号Ｒと緑画素信号Ｇの比率が０．８３：１である）例を述べた。本発明は、かかる実施形態に限定されるものではない。
【００４２】
色温度５０００Ｋの光源により照明された無彩色を撮影した場合の緑画素信号Ｇの信号レベルを基準（１００％）とすれば、同一撮影条件での赤画素信号Ｒの信号レベルは、６０％以上１００％以下であることが望ましい。請求項１記載の『実質的に等しい』は、例えば、前記した６０％以上１００％以下という割合に対応する。
【００４３】
本実施形態のように６６００Ｋ＞Ｔｃ＞４２００Ｋの範囲でＷｇを１に固定してＷｒ、Ｗｂを１以上にするためには、この割合は、７０％以上９０％以下、好ましくは８０％前後であるとよい。
概念的に説明すれば、請求項１記載の『実質的に等しい』は、５０００Ｋを含む所望の色温度範囲においてＷｒ、Ｗｂを１以上に保った上で、前記撮影条件でのＲの信号レベルをＧの信号レベルにできる限り近い値にすることを意味する。また、請求項記載の『昼間の太陽光源』は、色温度が約４４００Ｋ〜５５００Ｋの光源（例えば、前記した色温度５０００Ｋの光源）を意味する。
【００４４】
［２］図４（ａ）に示したように、本実施形態では、色温度Ｔｃが５０００Ｋのとき、Ｗｂ＝１．２である（無彩色を撮影した場合の青画素信号Ｂと緑画素信号Ｇの比率が０．８４：１である）例を述べた。本発明は、かかる実施形態に限定されるものではない。
【００４５】
色温度５０００Ｋの光源により照明された無彩色を撮影した場合の緑画素信号Ｇの信号レベルを基準（１００％）とすれば、同一撮影条件での青画素信号Ｂの信号レベルは、６０％以上１００％以下であることが望ましい。請求項２で言及している『緑画素信号と青画素信号の信号レベルを実質的に等しくする』は、例えば、前記した６０％以上１００％以下という割合に対応する。
【００４６】
本実施形態のように６６００Ｋ＞Ｔｃ＞４２００Ｋの範囲でＷｇを１に固定してＷｒ、Ｗｂを１以上にするためには、この割合は、７０％以上９０％以下、好ましくは８０％前後であるとよい。
概念的に説明すれば、請求項２で言及している『緑画素信号と青画素信号の信号レベルを実質的に等しくする』は、『５０００Ｋを含む所望の色温度範囲においてＷｒ、Ｗｂを１以上に保った上で、前記撮影条件でのＢの信号レベルをＧの信号レベルにできる限り近い値にすること』を意味する。
【００４７】
［３］カラー撮像装置１０が電子カメラとして構成されている例を述べた。本発明は、かかる実施形態に限定されるものではない。撮像素子４２のみが、請求項１記載の受光部及びカラー撮像装置に対応するとしてもよい。この場合も、撮像素子４２の出力信号にホワイトバランス調整を施す際に、色温度５０００Ｋ近辺でのＷｒ、Ｗｂを小さくできるという効果がある。
【００４８】
［４］全請求項の発明を電子カメラに適用した例を述べた。これは、単に５０００Ｋ近辺でのＷｒ、Ｗｂを小さくするだけでは、ホワイトバランスの追従範囲は狭くなるからである。本発明は、かかる実施形態に限定されるものではない。
請求項４及び請求項５における請求項１と重複しない部分のみを、従来品に適用してもよい。この場合も、ホワイトバランスの追従可能な色温度範囲を広くできるという効果を得られる。
【００４９】
或いは、請求項５を実施せずに請求項４のみを実施してもよい。この場合、例えば、画像処理を施される前の画像データ（Ａ／Ｄ変換部４６から出力された直後のもの）をメモリカード８２に記録させる。そして、メモリカード８２から画像データをパソコン等に読み込んで、ホワイトバランスを調整すればよい。この調整の際、請求項５記載の『露光量の削減量に応じて緑画素信号を増幅する（即ち、ホワイトバランスゲインＷｇを１より大きくする）』ことを実施することで、ホワイトバランスを適正に調整できる。
【００５０】
このような場合、ステップＳ１で求めた露光量を撮影時にどれだけ削減したか、及び推定した色温度Ｔｃなどを、付帯情報として画像データと共に記録することが望ましい。なぜなら、画像データのホワイトバランスを調整する際、参考にできるからである。
【００５１】
［５］露光量設定モード２、３において、電子カメラが撮影条件を変更することで露光量を削減する例を述べた。本発明は、かかる実施形態に限定されるものではない。例えば、ＴＴＬ調光モードに設定された電子閃光装置を使用して撮影する場合、以下のように各部を動作させればよい。
まず、電子閃光装置のプリ発光により被写体が照明されているときに、測色部１８に光源の色温度Ｔｃを推定させ、測光部１８に被写体輝度を測光させる。プリ発光の停止後、ＭＰＵ３０は、被写体輝度と、設定された撮影条件（絞り値、露光時間、撮像感度）とに応じて、本発光量Ｚを求める。
【００５２】
次に、色温度Ｔｃに応じて、上述した実施形態と同様に、ホワイトバランス調整部５４をホワイトバランスモード１〜４のいずれかに設定する。同時に、色温度Ｔｃが露光量設定モード２、３のいずれかに設定されるものである場合、先に求めた本発光量Ｚに補正係数Ｋｄ（この例では０．６または０．８）を乗じた量を、補正後本発光量Ｚ’とする。そして、他の撮影条件は補正しなくてよい。ＭＰＵ３０は、補正後本発光量Ｚ’で発光するように、電子閃光装置側に指令する。
【００５３】
撮影終了後は、設定されたホワイトバランスモードに基づいて、生成された画像データのホワイトバランスを調整すればよい。
なお、ユーザに電子閃光装置の光源の色温度を入力させてもよい。或いは、電子カメラが電子閃光装置から光源の色温度を取得する形態でもよい。電子閃光装置は、電子カメラに内蔵のものであっても、外付けするものであってもよい。
【００５４】
また、電子閃光装置の光源（キセノン管など）の色温度は、一般に５０００Ｋ近辺と考えられる。従って、通常は、露光量設定モード２または３に設定されて照射量が削減されることはないと考えられる。しかし、バウンス撮影により色温度が５０００Ｋ近辺から大きく変わる場合などにおいては、有効である。
【００５５】
［６］最後に、請求項と本実施形態との対応関係を説明する。なお、以下に示す対応関係は、参考のための一解釈であり、本発明を限定するものではない。
請求項記載の受光部は、撮像素子４２に対応する。
請求項記載のホワイトバランス調整部は、『ホワイトバランス調整部５４、測色部２２、及び色温度Ｔｃに応じてホワイトバランス調整部５４をホワイトバランスモード１〜４のいずれかに設定するＭＰＵ３０の機能』に対応する。
請求項記載の露光量調整部は、『Ｔｃ≧６６００Ｋの場合、及びＴｃ≦４２００Ｋの場合に、像面露光量ＥｘをＥｘ’に削減するＭＰＵ３０の機能』に対応する（ステップＳ８、Ｓ１０、Ｓ１１）。
【００５６】
請求項記載の『推定した色温度が、無彩色撮影において予想される前記緑画素信号の信号レベルを、他の画素信号の信号レベルより低くする色温度である場合』は、『Ｔｃ≧６６００Ｋの場合、及びＴｃ≦４２００Ｋの場合』に対応する。請求項記載の『緑画素信号を増幅することで、露光量の削減量を補償する』は、『ステップＳ１で求めた像面露光量Ｅｘを削減し、削減後の像面露光量Ｅｘ’が与えられるように撮影を実行後、１より大きいホワイトバランスゲインＷｇを用いて画像データのホワイトバランスを調整すること』に対応する。
【００５７】
【発明の効果】
本発明では、色温度５０００Ｋ近辺での無彩色撮影における赤画素信号及び緑画素信号の信号レベルを実質的に等しくする光学フィルタを用いる。このため、５０００Ｋ近辺において、ホワイトバランスゲインＷｒを従来より低くできる。従って、ノイズの低減、及び階調性の向上を期待できる。
【００５８】
本発明の一形態では、無彩色撮影における緑画素信号が他のいずれかの画素信号より小さくなる色温度において、緑画素信号を増幅する。従って、ホワイトバランスの追従範囲を広げることができる。この際、緑画素信号の増幅による撮像感度の増加分を露光量削減により相殺するので、画像全体の明るさは適正範囲内に保たれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラー撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の撮像素子の分光感度特性の一例を、緑画素の感度のピーク値を基準に正規化した図である。
【図３】本発明のカラー撮像装置の動作を示す流れ図である。
【図４】本発明の各ホワイトバランスモードにおける、ホワイトバランスゲイン特性を示す説明図である。
【図５】従来の撮像素子の分光感度特性の一例を、緑画素の感度のピーク値を基準に正規化した図である。
【図６】図５の分光感度特性を有する撮像素子に対するホワイトバランスゲイン特性を示す説明図である。
【符号の説明】
１０カラー撮像装置
１４撮影レンズ
１８測光部
２２測色部
２６操作部
３０ＭＰＵ
３４メモリ
３８フォーカルプレーンシャッタ
４２撮像素子
４６Ａ／Ｄ変換部
５０タイミングジェネレータ
５４ホワイトバランス調整部
５８補間処理部
６２ガンマ補正部
６６カラー処理部
７０ノイズ除去部
７４輪郭強調部
７８カードインターフェース
８２メモリカード
９０絞り
９４レンズ群

Claims

赤色光を選択的に受光して受光量に応じた赤画素信号を出力する赤画素、及び緑色光を選択的に受光して受光量に応じた緑画素信号を出力する緑画素を有する受光部を備えたカラー撮像装置であって、
昼間の太陽光源により照明された無彩色を撮影した場合に、前記赤画素信号の信号レベルと、前記緑画素信号の信号レベルとを実質的に等しくする光学フィルタを、前記受光部の受光面側に有している
ことを特徴とするカラー撮像装置。
請求項１記載のカラー撮像装置において、
前記受光部は、青色光を選択的に受光して受光量に応じた青画素信号を出力する青画素を有し、
前記光学フィルタは、昼間の太陽光源により照明された無彩色を撮影した場合の前記赤画素信号、前記緑画素信号、及び前記青画素信号の信号レベルを実質的に等しくするものである
ことを特徴とするカラー撮像装置。
請求項１または請求項２記載のカラー撮像装置において、
前記光学フィルタは、赤外光カットオフフィルタを有し、
前記赤外光カットオフフィルタは、６５０ｎｍの波長において４５％以上の透過率を有し、且つ、７００ｎｍの波長において５％以下の透過率を有する
ことを特徴とするカラー撮像装置。
請求項１〜請求項３のいずれか１項記載のカラー撮像装置において、
撮影光源の色温度を推定して、推定した色温度に合わせて、前記受光部の出力信号のホワイトバランスを調整するホワイトバランス調整部と、
前記撮影光源により照明された無彩色を撮影した場合に前記緑画素信号の信号レベルが他のいずれかの画素信号の信号レベルより低くなると予想されるとき、前記受光部の露光量を削減する露光量調整部と
を備えていることを特徴とするカラー撮像装置。
請求項４記載のカラー撮像装置において、
前記ホワイトバランス調整部は、前記露光量調整部が行った露光量の削減量に応じて前記緑画素信号を増幅することで、露光量の削減量を補償する
ことを特徴とするカラー撮像装置。