专利名称：数字式照相机的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字式照相机，具体地说，涉及设有自动白平衡(AutoWhite Balance，以下简记为AWB)机能的数字式照相机。
以往，在数字式照相机中，为了获得高质量彩色图像，需要调整白平衡。若该白平衡崩溃的话，则当对白色被照体进行摄影时，其摄影图像会带上颜色，不仅如此，当对一般被照体进行摄影时，色再现性也差，难以得到高质量的再现图像。
若光源色温度变化，白平衡就变化，所以，每当拍摄白色(或无彩色)被照体时，必须将作为数字式照相机摄影信号输出的三原色信号R,G,B的输出比调整为1∶1∶1。这叫白平衡调整，这种调整一般通过调整设在各色信号的传送线路上的可变增益电路进行。
但是，在以往的数字式照相机中，存在光源温度一变化就不能正确地再现白色的问题。
本发明就是鉴于上述先有技术所存在的问题而提出来的，其目的在于，提供一种即使光源色温度变化也能正确地再现白色的数字式照相机。
为了实现上述目的，本发明提出一种数字式照相机，设有将通过光学系统的被照体光变换成电信号作为彩色图像信号输出的摄像元件将上述彩色图像信号作A/D变换作为数字彩色图像信号输出的A/D变换装置；其特征在于，还设有白检测范围设定装置，用于设定作为白平衡调整对象的色温度范围；AWB评价装置，对于上述数字彩色图像信号的各色成分(RGB)输出与该各色成份的亮度数据相应的AWB评价值；AWB调整装置，用于调整上述数字彩色图像信号中至少二种色的增益；存储在若干种照明条件下的合适增益值的存储装置；AWB控制装置，参照存储在上述存储装置中的合适增益值，在由上述白检测范围设定装置设定的色温度范围内，计算与从上述AWB评价装置输出的AWB评价值对应的合适增益值，设定上述AWB调整装置的增益。
为了实现上述目的，本发明还提出另一种数字式照相机，设有将通过光学系统的被照体光变换成电信号作为彩色图像信号输出的摄像元件、将上述彩色图像信号作A/D变换作为数字彩色图像信号输出的A/D变换装置；其特征在于，还设有白检测范围设定装置，用于设定作为白平衡调整对象的色温度范围；检测亮度范围设定装置，用于设定AWB评价装置检测的亮度范围；AWB评价装置，在上述检测亮度范围设定装置设定的亮度范围内，输出与上述数字彩色图像信号的各色成分(RGB)的亮度数据对应的AWB评价值；AWB调整装置，用于调整上述数字彩色图像信号中至少二种色的增益；存储在若干种照明条件下的合适增益值的存储装置；AWB控制装置，参照存储在上述存储装置中的合适增益值，在由上述白检测范围设定装置设定的色温度范围内，计算与从上述AWB评价装置输出的AWB评价值对应的合适增益值，设定上述AWB调整装置的增益。
按照本发明的数字式照相机，即使光源的色温度有变化，也能正确地再现白色。按照本发明另一种型式的数字式照相机，除了上述效果之外，还能缩短运算时间。
附图简要说明如下
图1是本发明实施例涉及的数字式照相机的构成图；图2表示图1的IPP的具体构成一例；图3是本发明实施例涉及的数字式照相机调整装置的外观构成图；图4是本发明实施例涉及的数字式照相机调整系统构成图；图5表示图3的计算机构成图；图6表示AWB调整处理顺序的流程图7是“表示菜单”图；图8是“滤光片选择菜单”图。
下面参照附图，详细说明本发明涉及的数字式照相机的合适实施例。
本实施例中涉及的数字式照相机设有AWB调整机能，其中央处理器(Central Processing Unit，以下简记为CPU)作为AWB控制装置根据从图像信息预处理部(Image Pre-Processor，以下简记为IPP)的AWB调整值·白提取设定电路(AWB评价装置)输出的AWB评价值，参照调整工序中已存入瞬间存储器(flash memory)中的各照明条件下的合适增益值，计算在设定的色温度范围内对应的合适增益值，在IPP的白平衡调整部(AWB调整装置)设定上述算得的合适增益值，进行AWB控制。另外，数字式照相机调整装置根据各照明条件下从数字式照相机的IPP输出的AWB评价值，计算对应的合适增益。该合适增益被写入数字式照相机的瞬间存储器中。在本说明书中，所谓数字式照相机调整系统是指包含上述数字式照相机和数字式照相机调整装置的系统。
先就本实施例的数字式照相机进行说明。
图1是本发明实施例涉及的数字式照相机构成图，在该图中，100表示数字式照相机，数字式照相机100由透镜101、包含自动调焦等的机械机构102、电荷藕合器件(Charge-Coupled Device，以下简记为CCD)103、相关双重取样(Correlate Dual Sampling，以下简记为CDS)电路104、可变增益放大器(AGC放大器)105、A/D变换器106、IPP107、离散余弦变换器(Discrete CosineTransform，以下简记为DCT)108、编码器(Huffman Encoder/Decoder)109、存储卡控制器(Memory Card Controller，以下简记为MCC)110、RAM(内部存储器)111、PC卡接口112、CPU121、显示部122、操作部123、马达驱动器125、控制信号产生(SG)部126、闪光灯127、电池128、DC-DC转换器、瞬间存储器130构成。另外，通过pc卡接口112与可装离的pc卡150连接着。
透镜组件由透镜101、包含自动调焦(AF)·光圈·滤光部的机械机构102等构成，机械机构102的机械快门使两半帧同时曝光。CCD103通过透镜组件将输入镜像变换成电信号(模拟图像数据)。CDS电路104是为了对CCD型摄像元件低杂音化的电路。
另外，AGC放大器105对由CDS电路104作相关双重取样的信号电平进行补正。A/D变换器106将通过AGC放大器输入的来自CCD103的模拟图像数据变换成数字图像数据。即，CCD103的输出信号通过CDS电路104及AGC放大器105，再由A/D变换器106，以最合适取样频率(例如NTSC信号的副载波频率的整数倍)变换成数字信号。
另外，IPP107、DCT108、以及编码器109对由A/D变换器106输入的数字图像数据按色差(cb,cr)和亮度(Y)进行各种处理，补正及图像压缩/伸长的数据处理。所谓图像压缩/伸长数据处理是指进行例如JPEG标准的图像压缩/伸长一过程的正交变换以及JPEG标准的图像压缩/伸长一过程的赫夫曼符号化·复号化。
MCC110是将被压缩处理的图像暂时存储，通过PC卡接口112往PC卡150记录，或从PC卡150读出。
CPU121根据存储在ROM(没有图示)的程序将RAM(没有图示)作为作业区域使用，按照来自操作部123的指示，或者按照没有图示的遥控器等外部动作指示，控制上述数字式照相机内部的全部动作。具体地说，CPU121控制照相动作、自动曝光(AE)动作、自动白平衡(AWB)调整动作、AF动作等。CPU121根据来自数字式照相机调整装置200的计算机207的指令，可以设定AE机能、AWB机能、AF机能的通/断。
另外，照相机电源是从电池128、例如镍镉、镍氢、锂电池等输入到DC-DC转换器129，供给该数字式照相机内部。
显示部122通过液晶显示、二极管发光、电致发光等实现，显示所摄影的数字图像数据、经伸长处理的记录图像数据，同时，在模式显示部将该数字式照相机状态等表示在画面上。操作部123设有用于从外部进行机能选择、摄影指示及其它各种设定的按钮。在瞬间存储器130中写入用于进行AWB调整的各照明条件下的合适增益值。
上述数字式照相机100设有将摄像而得的图像数据记录在PC卡150上的记录模式、显示上述记录在PC卡150上的图像的显示模式、与数字式照像机调整装置200协同将调整数据写入瞬间存储器130中的记录·调整模式等。
图2表示上述IPP107具体构成一例，IPP107设有将从A/D变换器106输入的数字图像数据分离成三原色R·G·B各色成份的色分离部1071、插入所分离的R·G·B各图像数据的信号插入部1072、调整R·G·B各图像数据黑色信号电平的熄灭脉冲电平(Redestal)调整部1073、调整R·B各图像数据白色电平的白平衡调整部1074、以由CPU121设定的增益对R·G·B各图像数据进行补正的数字增益调整部1075、进行R·G·B各图像数据的r变换的灰度系数变换部1076、将R·G·B各图像数据分离为色差信号(cb,cr)和亮度信号(Y)的矩阵变换(matrix)部1077、以及根据色差信号(cb,cr)和亮度信号(Y)制作视频信号输出到显示部122的视频信号处理部1078。
IPP107还设有检测由熄灭脉冲电平调整部1073调整后的R·G·B各图像数据的亮度数据(Y)的Y运算部1079、仅让在Y运算部检测而得的亮度数据(Y)的所定频率成份通过的BPF1080、将与通过BPF1080的亮度数据(Y)对应的数字计数值作为AF评价值输出到CPU121的AF评价值电路1081、将与经Y运算部1079检测而得的亮度数据(Y)对应的数字计数值作为AE评价值输出到CPU121的AE评价值电路1082、检测经数字增益调整部1075进行增益调整后的R·G·B各图像数据的亮度数据(Y)的Y运算部1083、将与经Y运算部1083检测而得的亮度数据(Y)对应的数字计数值作为AWB评价值输出到CPU121的AWB评价值电路1084、与CPU121接口的CPU I/F1085、以及与DCT108接口的DCT I/F1086等。
上述白平衡调整部1074对于每个R·B设有乘法器1074r、1074b，将CPU121设定的R·B各增益数据分别与输入到各乘法器1074r、1074b的R·B图像数据进行乘法运算，调整图像数据的白平衡。并且、上述AWB评价值·白提取设定电路1084的亮度范围(白检测区域)由CPU121设定。
上述数字增益调整部1075对于R·G·B各设有乘法器1075r、1075g、1075b，将CPU121设定的R·G·B各增益数据分别与输入到各乘法器1075r、1075g、1075b的图像数据进行乘法运算、调整R·G·B图像数据的信号电平。
下面说明上述数字式照相机100中涉及AWB控制的动作。CPU121在设定作为白平衡调整对象的色温度范围(白检测区域)内参照存储在瞬间存储器130中的在各照明条件下的合适增益值计算与从IPP107取入存储在RAM中的AWB评价值对应的合适增益。接着，CPU121对于摄像取入的图像数据分别乘以适当增益在白平衡调整部1074的R和B乘法器1074r、1074b进行乘法运算，调整图像数据的信号电平，进行AWB控制。
关于取入AWB评价值，有在通常摄影动作之前将AWB评价值存储在取入(预扫描)RAM中，摄影时根据该AWB评价值进行AWB控制的方法，以及在通常摄影动作中将AWB评价值存储在取入RAM中、当下次摄影时根据该已取入的AWB评价值进行AWB控制的方法，上述方法那一种都行。
在白平衡调整部1074调整增益的虽然只有R·B，但是本发明并不局限于此，可以调整R·G·B中至少二种组合的增益。
图3表示本实施例涉及的数字式照相机调整装置200的外观构成图，图4是由数字式照相机100和数字式照相机调整装置200构成的数字式照相机调整系统300的方框构成图。
图3和图4中表示的数字式照相机调整装置200设有向数字式照相机100供给电源的数字式照相机供给用电源201，用于对数字式照相机供给用电源201进行通用接口母线(General-Purpose InterfaceBus，以下简记为GPIB)控制的适配器202，显示用数字式照相机100所摄影的图像的监视器203，以向量显示在数字式照相机100扫描的彩色信号(RGB)的振幅和位相的向量显示器204，观察监视器203的影像信号用的波形监视器205，屏幕式灰色标度光源206，对数字式照相机100和上述检测器(向量显示器204，波形监视器205等)进行控制等的计算机207，计算机207的显示装置，表示调整菜单等的显示器208，装在计算机207本体中的GPIB I/F209，固定数字式照相机100、进行数字式照相机供给用电源201、RS-232C，视频等信号连接的调整夹具本体210，进行滤光片(W4、C10、C4、W16等)切换的滤光片切换装置212，根据来自计算机207的指令控制滤光片切换装置212的滤光片切换的控制箱211。并且、用光源206和滤光片切换装置212构成照明装置。
图5表示上述计算机207的构成，其设有给予操作指示的输入部2071、控制计算机装置整体的CPU2072、存储使上述2072动作的各种控制程序的ROM2073、作为CPU2072的工作区使用的RAM2074。
作为上述控制程序有例如用于将在各照明条件下的合适增益数据等的调整数据写入数字式照相机100的瞬间存储器130中的调整数据制作程序等。
下面参照图6所示流程图说明数字式照相机100和数字式照相机调整装置200协同实行的AWB调整处理顺序。
在该AWB调整中，将屏幕式灰色标度设置在光源206(5100K)上，通过在滤光片切换装置212切换不同特性滤光片(W4,C10,C4,W16等)，改变光源206的照明条件，计算AWB调整数据。
先如图5所示，将数字式照相机100装到数字式照相机调整装置200的夹具本体210上，接通数字式照相机100和数字式照相机调整装置200的电源，进行数字式照相机100和数字式照相机调整装置200的初期化处理(步骤S1,P1)，图7中的“表示菜单”显示在显示器208(步骤S2)。另外，在数字式照相机100中设定调整·记录模式(步骤P2)。
接着，若在数字式照相机调整装置200从显示器208的“表示菜单”画面(参照图7)选择AWB调整(步骤S3)，则显示图8所示“滤光片选择菜单”画面，从该选择画面选择滤光片(步骤S4)。计算机207的CPU2072通过控制箱211将光源206的滤光片切换到所选择的滤光片(步骤S5)。
随后，计算机207的CPU2072通过RS232C电缆向数字式照相机100的CPU121发送表示开始AWB调整的指令(步骤P3)。并且，计数器K的值设定为初值“0”(步骤S7)。
数字式照相机100的CPU121接收到上述指令(步骤P3)，就在将A F机能和AE机能设为接通、AWB机能设为断开状态下，在白平衡调整电路1074的乘法器1074r、1074b分别设定R、B增益初值，进行摄影(步骤P4)。
摄影时，从IPP的AWB评价值电路1084向CPU121分别输出设定亮度范围(白检测区域)内的R、G、B的AWB评价值，CPU121将这些R、G、B的AWB评价值送向数字式照相机调整装置200的计算机207(步骤P5)。
计算机207的CPU2072接收到R、G、B的AWB评价值就分别计算R、G、B的的∑R、∑G、∑B(步骤S 8)。接着，CPU2072计算∑R/∑G,∑B/∑G(步骤S 9)，将计数器K的值增加1(步骤S10)。
随后，CPU2072判断∑R/∑G和∑B/∑G是否处于规定值(1附近)内(步骤S11)，当∑R/∑G和∑B/∑G处于规定值内场合，将这时的R、B增益作为AWB调整增益，送向数字式照相机的CPU121(步骤S12)。数字式照相机100的CPU121接收到该R和B的AWB调整增益，就存入瞬间存储器130中(步骤P6)。
另一方面，在步骤S11中，当∑R/∑G和∑B/∑G不处于规定值内场合，则移到步骤S13，判断计数器K的值，即调整次数是否比规定次数N多，当K＞N时，判断为数字式照相机或环境条件异常，将该信息表示在显示器208上，报知操作者(步骤S15)。
而当K不大于N时，则移到步骤S14、变更R、B增益，使得∑R/∑G和∑B/∑G成为1附近，将计算而得的R、B增益以及应再次摄影的指示送向数字式照相机的CPU2072(步骤S14)。数字式照相机100的CPU121在白平衡调整电路1074的乘法器1074r、1074b设定算得的R、B增益，进行摄影(步骤P4)，再次发送AWB评价值(步骤P5)。并且，计算机的CPU2072在分别计算∑R、∑G、∑B之后(步骤S8)，计算∑R/∑G、∑B/∑G(步骤S9)，将计数器k的值增加1(步骤S10)，以规定次数N为限，反复上述处理(步骤S14,P4,P5,S8,S9,S10,S11,S13)，直到∑R/∑G和∑B/∑G成为上述规定值内。对于各滤光片W4,C10,C4,W16进行上述处理(步骤S4-S14,P3-P6)，将各照明条件下的AWB调整增益存入瞬间存储器130中。
在上述处理中，当调整次数大于规定次数时，判断为数字式照相机或环境条件异常，并将该内容表示在显示器208上，报知操作者。但是也可以设定为当调整时间超过所定时间时判断为数字式照相机或环境条件异常。
如上所述，在本实施例的数字式照相机100中，CCD103将通过透镜组件101的被照体光变换成电信号，作为彩色图像信号输出，在A/D变换器106将该彩色图像信号作A/D变换，成为数字彩色图像信号输出，IPP107输出与数字彩色图像信号的各色成分(RGB)的亮度数据相对应的AWB评价值，CPU121参照存储在瞬间存储器130中的各照明条件下的合适增益值，在设定的色温度范围内计算与从IPP107输出的AWB评价值对应的合适增益值，在白平衡调整部1074设定上述算得的合适增益，进行AWB调整，即使光源的色温度变化也能合适地再现白色。
另外，在本实施例的数字式照相机100中，CCD103将通过透镜组件101的被照体光变换成电信号，作为彩色图像信号输出，在A/D变换器106将该彩色图像信号作A/D变换，成为数字彩色图像信号输出，IPP107输出在设定的亮度范围内与数字彩色图像信号的各色成分(RGB)的亮度数据相对应的AWB评价值，CPU121参照存储在瞬间存储器130中的各照明条件下的合适增益值，在设定的色温度范围内计算与从IPP107输出的AWB评价值对应的合适增益值，在白平衡调整部1074设定上述算得的合适增益，进行AWB调整，即使光源的色温度变化也能合适地再观白色，且可缩短运算时间。
权利要求
1．一种数字式照相机，设有将通过光学系统的被照体光变换成电信号作为彩色图像信号输出的摄像元件、将上述彩色图像信号作A/D变换作为数字彩色图像信号输出的A/D变换装置；其特征在于，还设有白检测范围设定装置，用于设定作为白平衡调整对象的色温度范围；AWB评价装置，对于上述数字彩色图像信号的各色成分(RGB)输出与该各色成份的亮度数据相应的AWB评价值；AWB调整装置，用于调整上述数字彩色图像信号中至少二种色的增益；存储在若干种照明条件下的合适增益值的存储装置；AWB控制装置，参照存储在上述存储装置中的合适增益值，在由上述白检测范围设定装置设定的色温度范围内，计算与从上述AWB评价装置输出的AWB评价值对应的合适增益值，设定上述AWB调整装置的增益。
2．一种数字式照相机，设有将通过光学系统的被照体光变换成电信号作为彩色图像信号输出的摄像元件、将上述彩色图像信号作A/D变换作为数字彩色图像信号输出的A/D变换装置；其特征在于，还设有白检测范围设定装置，用于设定作为白平衡调整对象的色温度范围；检测亮度范围设定装置，用于设定AWB评价装置检测的亮度范围；AWB评价装置，在上述检测亮度范围设定装置设定的亮度范围内，输出与上述数字彩色图像信号的各色成分(RGB)的亮度数据对应的AWB评价值；AWB调整装置，用于调整上述数字彩色图像信号中至少二种色的增益；存储在若干种照明条件下的合适增益值的存储装置；AWB控制装置，参照存储在上述存储装置中的合适增益值，在由上述白检测范围设定装置设定的色温度范围内，计算与从上述AWB评价装置输出的AWB评价值对应的合适增益值，设定上述AWB调整装置的增益。
全文摘要
本发明涉及设有自动白平衡机能的数字式照相机,照相机100的CCD103将被照体光变换成电信号,A/D变换器106将该彩色信号变换成数字彩色信号输出,IPP107输出与上述信号各色成分亮度数据相对应的AWB评价值,CPU121参照存储器130中各照明条件下的合适增益值,计算与AWB评价值对应的合适增益值,在白平衡调整部1074设定合适增益进行AWB调整,即使光源的色温度变化也能合适地再现白色。
文档编号G03B19/02GK1214591SQ98119738
公开日1999年4月21日 申请日期1998年9月29日 优先权日1997年9月30日
发明者青山光滋, 白石贤二 申请人:株式会社理光