JP2001209088A

JP2001209088A - 撮像装置及び露出制御方法

Info

Publication number: JP2001209088A
Application number: JP2000017388A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Gotanda; 芳治五反田; Masahiro Konishi; 正弘小西
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2000-01-26
Filing date: 2000-01-26
Publication date: 2001-08-03
Anticipated expiration: 2020-01-26
Also published as: JP4188531B2

Abstract

(57)【要約】【課題】輝度レベルに基づいて露出値を決定する撮像
装置及び露出制御方法を提供する。【解決手段】露出を制御する撮像装置であって、被写
体の画像を撮像する撮像ユニット２０と、画像の領域毎
の輝度を測定する測光センサ５４と、画像から局所的に
輝度が高い異常輝度領域を検出する異常輝度領域検出部
２１０と、画像の周辺部において検出された異常輝度領
域以外の領域の輝度を加算し、画像を撮影するときの露
出値を算出する加算回路とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像装置及び露出
制御方法に関する。特に本発明は、輝度レベルに基づい
て露出値を決定する撮像装置及び露出制御方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像の輝度の平均値に基づいて露
出値を決定する方法が知られている。特公平８−７３６
１号公報は、画像中央の主要領域の優先度を高くし、主
要被写体が最適露出状態となるように露出を制御する自
動露出調整装置を開示している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、平均値に基づ
いて露出値を決定した場合、画像中に例えば光源のよう
に局所的に輝度が著しく高い異常輝度領域が存在する場
合、全体の輝度平均が高くなるので、露出を抑える。従
って、異常輝度領域以外の領域も露出が抑えられてしま
い、主要被写体は露出不足の状態になってしまう。ま
た、画像中央の優先度を高く設定すると、画像中央に存
在する異常輝度領域を排除することができない。このよ
うに、異常輝度領域の存在は、良好な露出値を得る妨げ
となっていた。

【０００４】そこで本発明は、上記の課題を解決するこ
とのできる撮像装置及び露出制御方法を提供することを
目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項
に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属
項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明の第１の形
態によると、露出を制御する撮像装置であって、被写体
の画像を撮像する撮像ユニットと、前記画像の領域毎の
輝度を測定する測光部と、前記画像から局所的に輝度が
高い異常輝度領域を検出する異常輝度領域検出部と、前
記異常輝度領域を除いた前記画像の領域毎の前記輝度を
加算し、前記画像を撮影するときの露出値を算出する加
算回路とを備える。

【０００６】前記異常輝度領域検出部は、前記画像のう
ち所定の輝度以上の領域を異常輝度領域候補として検出
する異常輝度領域候補検出部を有してもよい。

【０００７】前記異常輝度領域検出部は、前記異常輝度
領域候補の面積が所定の面積以下の場合に、当該異常輝
度領域候補を前記異常輝度領域として選択する異常輝度
領域選択部をさらに有してもよい。

【０００８】異常輝度とみなす絶対基準値を予め保持す
る絶対基準値記憶部と、前記測光部によって測定された
前記輝度から前記画像全体の輝度平均を算出し、前記輝
度平均よりも所定の値大きい相対輝度を求め、前記絶対
基準値及び前記相対輝度に基づいて前記所定の輝度を決
定する演算部とをさらに備えてもよい。

【０００９】前記異常輝度領域検出部は、光源を含む領
域を前記異常輝度領域として検出してもよい。前記異常
輝度領域検出部は、前記輝度が不連続な値となる点を前
記異常輝度領域の境界としてもよい。

【００１０】前記測光部は、前記画像をマトリクス状の
セルに分割し、前記セル毎の輝度を測定してもよい。

【００１１】前記異常輝度領域候補検出部は、前記所定
の輝度以上の輝度を示すセルを検出してもよい。

【００１２】前記異常輝度領域選択部は、前記異常輝度
領域候補に含まれる前記セルの数が所定のセル数以下の
場合に、当該異常輝度領域候補を前記異常輝度領域とし
て選択してもよい。

【００１３】前記撮像ユニットは、前記被写体の像を結
像するレンズ部と、前記レンズ部が結像した像を受光し
て電荷を蓄積するＣＣＤとをさらに有してもよい。前記
測光部は、前記ＣＣＤが蓄積する電荷量を前記セル毎に
積分し、前記積分の結果得られた値から、各セルの前記
輝度を算出してもよい。

【００１４】前記セルの位置に対応した重みを予め格納
する重み記憶部と、前記セルが前記異常輝度領域に含ま
れる場合は、当該セルに対応した重みを小さくし、前記
小さくした重みを当該セルにおいて測定された前記輝度
に付与する重み付与部とをさらに備えてもよい。

【００１５】前記重み付与部は、前記セルが前記異常輝
度領域に含まれかつ前記画像の周辺部に位置する場合に
前記重みを零にしてもよい。また、前記重み付与部は、
前記セルが前記異常輝度領域に含まれかつ前記画像の中
心部に位置する場合に、前記重みを小さくしてもよい。

【００１６】前記重み付与部は、前記異常輝度領域に含
まれる前記セルに対応する前記重みを所定の数値で除算
し、その結果得られた値に基づいて前記重みを変更して
もよい。

【００１７】前記所定の数値は、前記画像のうち前記周
辺部に位置する前記セルに対応する前記重みよりも大き
く、前記画像のうち前記中心部に位置する前記セルに対
応する前記重みよりも小さい数であってもよい。前記重
み付与部は、前記除算の結果が１未満である場合に、前
記重みを零に変更し、前記除法の結果が１以上である場
合に、前記重みを前記除算の結果得られた値に変更して
もよい。

【００１８】前記所定のセルの数は、前記セルの境界上
の任意の点が接する前記セルの最大個数であってもよ
い。前記セルは四角形であってもよく、この場合、前記
所定のセルの数は、４つであってもよい。

【００１９】本発明の第２の形態は、露出を制御する露
出制御方法であって、被写体の画像を撮像する撮像段階
と、前記画像の領域毎の輝度を測定する測光段階と、前
記画像の周辺部から局所的に輝度が高い異常輝度領域を
検出する異常輝度領域検出段階と、前記異常輝度領域を
除いた前記画像の領域毎の前記輝度を加算し、前記画像
を撮影するときの露出値を算出する加算段階とを備え
る。

【００２０】なお上記の発明の概要は、本発明の必要な
特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群の
サブコンビネーションも又発明となりうる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態を通じて
本発明を説明するが、以下の実施形態はクレームにかか
る発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明
されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に
必須であるとは限らない。

【００２２】図１は輝度レベルに基づいて露出値を決定
する機能を有するデジタルカメラ１０の構成を示す。本
発明に特徴的な、露出値決定の機構については、図２で
詳述する。デジタルカメラ１０は、主に撮像ユニット２
０、撮像制御ユニット４０、処理ユニット６０、表示ユ
ニット１００、および操作ユニット１１０を含む。

【００２３】撮像ユニット２０は、撮影および結像に関
する機構部材および電気部材を含む。撮像ユニット２０
はまず、映像を取り込んで処理を施す撮影レンズ２２、
絞り２４、シャッタ２６、光学ＬＰＦ（ローパスフィル
タ）２８、ＣＣＤ３０、および撮像信号処理部３２を含
む。撮影レンズ２２は、フォーカスレンズやズームレン
ズ等からなる。この構成により、被写体像がＣＣＤ３０
の受光面上に結像する。結像した被写体像の光量に応
じ、ＣＣＤ３０の各センサエレメント（図示せず）に電
荷が蓄積される（以下その電荷を「蓄積電荷」とい
う）。蓄積電荷は、リードゲートパルスによってシフト
レジスタ（図示せず）に読み出され、レジスタ転送パル
スによって電圧信号として順次読み出される。

【００２４】デジタルカメラ１０は一般に電子シャッタ
機能を有するので、シャッタ２６のような機械式シャッ
タは必須ではない。電子シャッタ機能を実現するため
に、ＣＣＤ３０にシャッタゲートを介してシャッタドレ
インが設けられる。シャッタゲートを駆動すると蓄積電
荷がシャッタドレインに掃き出される。シャッタゲート
の制御により、各センサエレメントに電荷を蓄積するた
めの時間、すなわちシャッタスピードが制御できる。

【００２５】ＣＣＤ３０から出力される電圧信号、すな
わちアナログ信号は撮像信号処理部３２でＲ、Ｇ、Ｂ成
分に色分解され、まずホワイトバランスが調整される。
つづいて撮像信号処理部３２はガンマ補正を行い、必要
なタイミングでＲ、Ｇ、Ｂ信号を順次Ａ／Ｄ変換し、そ
の結果得られたデジタルの画像データ（以下単に「デジ
タル画像データ」とよぶ）を処理ユニット６０へ出力す
る。

【００２６】撮像ユニット２０はさらに、ファインダ３
４とストロボ３６を有する。ファインダ３４には図示し
ないＬＣＤを内装してもよく、その場合、後述のメイン
ＣＰＵ６２等からの各種情報をファインダ３４内に表示
できる。ストロボ３６は、コンデンサ（図示せず）に蓄
えられたエネルギが放電管３６ａに供給されたときそれ
が発光することで機能する。

【００２７】撮像制御ユニット４０は、ズーム駆動部４
２、フォーカス駆動部４４、絞り駆動部４６、シャッタ
駆動部４８、それらを制御する撮像系ＣＰＵ５０、測距
センサ５２、および測光センサ５４をもつ。ズーム駆動
部４２などの駆動部は、それぞれステッピングモータ等
の駆動手段を有する。後述のレリーズスイッチ１１４の
押下に応じ、測距センサ５２は被写体までの距離を測定
し、測光センサ５４は被写体輝度を測定する。測定され
た距離のデータ（以下単に「測距データ」という）およ
び被写体輝度のデータ（以下単に「輝度データ」とい
う）は撮像系ＣＰＵ５０へ送られる。撮像系ＣＰＵ５０
は、ユーザから指示されたズーム倍率等の撮影情報に基
づき、ズーム駆動部４２とフォーカス駆動部４４を制御
して撮影レンズ２２のズーム倍率とピントの調整を行
う。

【００２８】撮像系ＣＰＵ５０は、絞り駆動部４６及び
シャッタ駆動部４８を制御する。絞り駆動部４６とシャ
ッタ駆動部４８がそれぞれ絞り量の調整とシャッタ２６
の開閉を行う。

【００２９】絞り量及びシャッタースピード等の露出条
件は、露出値に基づいてきまる。露出値決定の機構につ
いては、図２で詳述する。

【００３０】撮像系ＣＰＵ５０はまた、露出値に基づい
てストロボ３６の発光を制御し、同時に絞り２６の絞り
量を調整する。ユーザが映像の取込を指示したとき、Ｃ
ＣＤ３０が電荷蓄積を開始し、露出値から計算されたシ
ャッタ時間の経過後、蓄積電荷が撮像信号処理部３２へ
出力される。

【００３１】処理ユニット６０は、デジタルカメラ１０
全体、とくに処理ユニット６０自身を制御するメインＣ
ＰＵ６２と、これによって制御されるメモリ制御部６
４、ＹＣ処理部７０、オプション装置制御部７４、圧縮
伸張処理部７８、通信Ｉ／Ｆ部８０を有する。メインＣ
ＰＵ６２は、シリアル通信などにより、撮像系ＣＰＵ５
０との間で必要な情報をやりとりする。メインＣＰＵ６
２の動作クロックは、クロック発生器８８から与えられ
る。クロック発生器８８は、撮像系ＣＰＵ５０、表示ユ
ニット１００に対してもそれぞれ異なる周波数のクロッ
クを提供する。

【００３２】メインＣＰＵ６２には、キャラクタ生成部
８４とタイマ８６が併設されている。タイマ８６は電池
でバックアップされ、つねに日時をカウントしている。
このカウント値から撮影日時に関する情報、その他の時
刻情報がメインＣＰＵ６２に与えられる。キャラクタ生
成部８４は、撮影日時、タイトル等の文字情報を発生
し、この文字情報が適宜撮影画像に合成される。

【００３３】メモリ制御部６４は、不揮発性メモリ６６
とメインメモリ６８を制御する。不揮発性メモリ６６
は、ＥＥＰＲＯＭ（電気的消去およびプログラム可能な
ＲＯＭ）やＦＬＡＳＨメモリなどで構成され、ユーザー
による設定情報や出荷時の調整値など、デジタルカメラ
１０の電源がオフの間も保持すべきデータが格納されて
いる。不揮発性メモリ６６には、場合によりメインＣＰ
Ｕ６２のブートプログラムやシステムプログラムなどが
格納されてもよい。一方、メインメモリ６８は一般にＤ
ＲＡＭのように比較的安価で容量の大きなメモリで構成
される。メインメモリ６８は、撮像ユニット２０から出
力されたデータを格納するフレームメモリとしての機
能、各種プログラムをロードするシステムメモリとして
の機能、その他ワークエリアとしての機能をもつ。不揮
発性メモリ６６とメインメモリ６８は、処理ユニット６
０内外の各部とメインバス８２を介してデータのやりと
りを行う。

【００３４】ＹＣ処理部７０は、デジタル画像データに
ＹＣ変換を施し、輝度信号Ｙと色差（クロマ）信号Ｂ−
Ｙ、Ｒ−Ｙを生成する。輝度信号と色差信号はメモリ制
御部６４によってメインメモリ６８に一旦格納される。
圧縮伸張処理部７８はメインメモリ６８から順次輝度信
号と色差信号を読み出して圧縮する。こうして圧縮され
たデータ（以下単に「圧縮データ」という）は、オプシ
ョン装置制御部７４を介してオプション装置７６の一種
であるメモリカードへ書き込まれる。

【００３５】処理ユニット６０はさらにエンコーダ７２
をもつ。エンコーダ７２は輝度信号と色差信号を入力
し、これらをビデオ信号（ＮＴＳＣやＰＡＬ信号）に変
換してビデオ出力端子９０から出力する。オプション装
置７６に記録されたデータからビデオ信号を生成する場
合、そのデータはまずオプション装置制御部７４を介し
て圧縮伸張処理部７８へ与えられる。つづいて、圧縮伸
張処理部７８で必要な伸張処理が施されたデータはエン
コーダ７２によってビデオ信号へ変換される。

【００３６】オプション装置制御部７４は、オプション
装置７６に認められる信号仕様およびメインバス８２の
バス仕様にしたがい、メインバス８２とオプション装置
７６の間で必要な信号の生成、論理変換、または電圧変
換などを行う。デジタルカメラ１０は、オプション装置
７６として前述のメモリカードのほかに、例えばＰＣＭ
ＣＩＡ準拠の標準的なＩ／Ｏカードをサポートしてもよ
い。その場合、オプション装置制御部７４は、ＰＣＭＣ
ＩＡ用バス制御ＬＳＩなどで構成してもよい。

【００３７】通信Ｉ／Ｆ部８０は、デジタルカメラ１０
がサポートする通信仕様、たとえばＵＳＢ、ＲＳ−２３
２Ｃ、イーサネットなどの仕様に応じたプロトコル変換
等の制御を行う。通信Ｉ／Ｆ部８０は、必要に応じてド
ライバＩＣを含み、ネットワークを含む外部機器とコネ
クタ９２を介して通信する。そうした標準的な仕様のほ
かに、例えばプリンタ、カラオケ機、ゲーム機等の外部
機器との間で独自のＩ／Ｆによるデータ授受を行う構成
としてもよい。

【００３８】表示ユニット１００は、ＬＣＤモニタ１０
２とＬＣＤパネル１０４を有する。それらはＬＣＤドラ
イバであるモニタドライバ１０６、パネルドライバ１０
８によってそれぞれ制御される。ＬＣＤモニタ１０２
は、例えば２インチ程度の大きさでカメラ背面に設けら
れ、現在の撮影や再生のモード、撮影や再生のズーム倍
率、電池残量、日時、モード設定のための画面、被写体
画像などを表示する。ＬＣＤパネル１０４は例えば小さ
な白黒ＬＣＤでカメラ上面に設けられ、画質（ＦＩＮＥ
／ＮＯＲＭＡＬ／ＢＡＳＩＣなど）、ストロボ発光／発
光禁止、標準撮影可能枚数、画素数、電池容量などの情
報を簡易的に表示する。

【００３９】操作ユニット１１０は、ユーザーがデジタ
ルカメラ１０の動作やそのモードなどを設定または指示
するために必要な機構および電気部材を含む。パワース
イッチ１１２は、デジタルカメラ１０の電源のオンオフ
を決める。レリーズスイッチ１１４は、半押しと全押し
の二段階押し込み構造になっている。一例として、半押
しでＡＦおよびＡＥがロックし、全押しで撮影画像の取
込が行われ、必要な信号処理、データ圧縮等の後、メイ
ンメモリ６８、オプション装置７６等に記録される。操
作ユニット１１０はこれらのスイッチの他、回転式のモ
ードダイヤルや十字キーなどによる設定を受け付けても
よく、それらは図１において機能設定部１１６と総称さ
れている。操作ユニット１１０で指定できる動作または
機能の例として、「ファイルフォーマット」、「特殊効
果」、「印画」、「決定／保存」、「表示切換」等があ
る。ズームスイッチ１１８は、ズーム倍率を決める。

【００４０】以上の構成による主な動作は以下のとおり
である。まずデジタルカメラ１０のパワースイッチ１１
２がオンされ、カメラ各部に電力が供給される。メイン
ＣＰＵ６２は、機能設定部１１６の状態を読み込むこと
で、デジタルカメラ１０が撮影モードにあるか再生モー
ドにあるかを判断する。

【００４１】カメラが撮影モードにあるとき、メインＣ
ＰＵ６２はレリーズスイッチ１１４の半押し状態を監視
する。半押し状態が検出されたとき、メインＣＰＵ６２
は測光センサ５４および測距センサ５２からそれぞれ輝
度データと測距データを得る。得られたデータに基づい
て撮像制御ユニット４０が動作し、撮影レンズ２２のピ
ント、絞りなどの調整が行われる。調整が完了すると、
ＬＣＤモニタ１０２に「スタンバイ」などの文字を表示
してユーザーにその旨を伝え、つづいてレリーズスイッ
チ１１４の全押し状態を監視する。レリーズスイッチ１
１４が全押しされると、所定のシャッタ時間をおいてシ
ャッタ２６が閉じられ、ＣＣＤ３０の蓄積電荷が撮像信
号処理部３２へ掃き出される。撮像信号処理部３２によ
る処理の結果生成されたデジタル画像データはメインバ
ス８２へ出力される。デジタル画像データは一旦メイン
メモリ６８へ格納され、この後ＹＣ処理部７０と圧縮伸
張処理部７８で処理を受け、オプション装置制御部７４
を経由してオプション装置７６へ記録される。記録され
た画像は、フリーズされた状態でしばらくＬＣＤモニタ
１０２に表示され、ユーザーは撮影画像を知ることがで
きる。以上で一連の撮影動作が完了する。

【００４２】一方、デジタルカメラ１０が再生モードの
場合、メインＣＰＵ６２は、メモリ制御部６４を介して
メインメモリ６８から最後に撮影した画像を読み出し、
これを表示ユニット１００のＬＣＤモニタ１０２へ表示
する。この状態でユーザーが機能設定部１１６にて「順
送り」、「逆送り」を指示すると、現在表示している画
像の前後に撮影された画像が読み出され、ＬＣＤモニタ
１０２へ表示される。

【００４３】図２は、本発明に特徴的な、露出値決定部
２００の概略機能ブロックを示す。露出値決定部２００
は一例として、図１の撮像制御ユニット４０、メインＣ
ＰＵ６２と、メインメモリ６８や不揮発性メモリ６６に
格納またはロードされたプログラムの連携によって実現
することができる。メインＣＰＵ６２が内蔵メモリをも
つ場合にはそのメモリに必要なプログラムを格納し、諸
機能をファームウエアとして実現してもよい。図２は、
の各機能をひとまとまりの構成として記述したが、これ
らは実際には物理的にひとまとまりであるとは限らない
し、その必要もない。例えば、露出値決定部２００は、
重み記憶部２２２を有さなくてもよく、この場合、重み
記憶部２２２が保持する情報を外部から入力してもよ
い。デジタルカメラ１０において露出値決定部２００の
機能を実現する設計には相当の自由度がある。

【００４４】露出値決定部２００は、測光センサ５４、
バッファメモリ２０２、演算部２０４、絶対基準値記憶
部２０８、積和回路２０６、異常輝度領域検出部２１
０、重み記憶部２２２、及び重み付与部２２４を有す
る。

【００４５】測光センサ５４は、撮影レンズ２２によっ
て結像された画像をマトリクス状の６４個のセルに分割
し、セル毎の輝度を測定する。測光センサ５４は、各セ
ルの輝度を示す輝度データをセルの位置を示す位置デー
タと対応付けてバッファメモリ２０２に格納する。位置
データは、画像における座標を示すデータであってもよ
いし、マトリクス状に配置されたセルに対して、縦また
は横に連続した番号を与え、これを位置データとしても
よい。いずれにせよ、位置データは、セルの位置を特定
できるデータであればよく、そのデータ内容は上記に限
定されない。

【００４６】輝度データと位置データは、ファイル名に
よって対応付けられている。また、他の形態としては、
輝度データと位置データのＩＤなどデータ固有の情報に
よって対応付けられてもよく、また対応する情報が１つ
のファイルに格納されていてもよい。いずれにせよ、輝
度データと位置データとを対応付けて格納すればよく、
これを実現するための設計の自由度は大きい。

【００４７】絶対基準値記憶部２０８は、異常輝度領域
とみなす基準の輝度を示す絶対基準値データを格納す
る。絶対基準値は、輝度の絶対的な値である。演算部２
０４は、バッファメモリ２０２に格納された全てのセル
の輝度データを抽出し、全てのセルについて輝度平均を
算出し、輝度平均よりも所定の値だけ大きい相対基準値
を得る。演算部２０４はまた、絶対基準値記憶部２０８
から絶対基準値データを抽出し、絶対基準値及び相対基
準値に基づいて異常輝度とみなすしきい値を決定する。
例えば、絶対基準値が相対基準値よりも低い場合は、絶
対基準値をしきい値とし、相対基準値が絶対基準値より
も低い場合は、相対基準値をしきい値としてもよい。演
算部２０４は、しきい値を示すしきい値データを高輝度
セル検出部２１２に送る。

【００４８】このように、絶対基準値に加えて画像全体
の平均輝度に基づいた相対基準値を考慮してしきい値を
決定する。従って、画像全体の輝度が低いあるいは高い
傾向にあるような画像に対しても、画像全体に最適な露
出値を決定することができる。

【００４９】異常輝度領域検出部２１０は、例えば光源
のように局所的に輝度が高い異常輝度領域を検出する。
異常輝度領域検出部２１０は、異常輝度領域候補検出部
２１４及び異常輝度領域選択部２１６を含む。

【００５０】異常輝度領域候補検出部２１４は、バッフ
ァメモリ２０２に格納された全ての輝度データを抽出
し、演算部２０４からしきい値データを受け取る。異常
輝度領域候補検出部２１４は、しきい値よりも高い輝度
を示す高輝度セルを検出し、検出した高輝度セルの輝度
データに対応付けられた位置データをバッファメモリ２
０２から高輝度位置データとして抽出する。異常輝度領
域候補検出部２１４は、画像においてセルの位置が連続
する複数の高輝度位置データを検出する。異常輝度領域
候補検出部２１４は、これらの高輝度位置データが占め
る領域を異常輝度領域候補とする。連続して配置される
セルに対する高輝度位置データが存在しない高輝度位置
データは、高輝度位置データ自体が示す領域すなわちそ
の高輝度位置データが示す１個のセルが占める領域を異
常輝度領域候補とする。異常輝度領域候補検出部２１４
は、異常輝度領域候補に含まれるセルの数及び各セルの
位置を示す異常輝度領域候補データを異常輝度領域選択
部２１６に送る。このように、所定の輝度異常のセルを
検出するので、異常輝度領域のみを忠実に切り出すこと
ができる。

【００５１】異常輝度領域選択部２１６は、異常輝度領
域候補データを受け取る。異常輝度領域選択部２１６
は、最大セル数４を予め格納する。異常輝度領域選択部
２１６は、異常輝度領域候補データから４つ以下のセル
を有する異常輝度領域候補を異常輝度領域として選択す
る。異常輝度領域選択部２１６は、選択した異常輝度領
域に含まれるセルの位置を示す異常輝度領域位置データ
を重み付与部２２４へ送る。このように、比較的小さな
セルの輝度を測定し、所定のセル数以下の領域を異常輝
度領域とするので、高輝度が支配的となっている領域と
局所的に輝度の高い異常輝度領域とを区別することがで
きる。

【００５２】各セルに対して、重みの基準となる重み基
準値が与えられ、重み記憶部２２２は、重み基準値を示
す重み基準値データを各セルの位置データと対応付けて
格納する。重み基準値の大きさは、画像におけるセルの
位置に依存する。

【００５３】重み付与部２２４は、重み記憶部２２２に
格納された重み基準値データを抽出し、異常輝度領域選
択部２１６から異常輝度領域位置データを受け取る。重
み付与部２２４は、重み基準値を各セルにおいて測定さ
れた輝度に加重すべき重みに変更する。すなわち、各セ
ルについて（式１）の演算を行って重みＷｉを算出す
る。

【数１】

【００５４】（式１）中のｗ_ｉは、各セルｉに予め設定
されている重み、ＡＬ_ｉは各セルｉの重み軽減係数であ
る。セルｉが異常輝度領域に含まれない場合は、ＡＬ_ｉ
に１が代入される。セルｉが異常輝度領域に含まれる場
合は、画像の周辺部のセルに対して与えられた重みの値
よりも大きく、かつ画像の中心部のセルに対して与えら
れた重みの値よりも小さい数がＡＬ_ｉに代入される。例
えばＡＬ_ｉに３が代入されてもよい。

【００５５】（式１）によって、算出されたＷｉが１未
満の場合、セルｉの重みを０に変更し、Ｗｉが１以上の
場合、セルｉの重みをＷｉに変更する。従って、異常輝
度領域に含まれるセルがＡＬ_ｉよりも大きな重み基準値
が与えられたセルである場合、輝度に加重される重みを
小さくし、異常輝度領域に含まれるセルがＡＬ_ｉよりも
小さな重み基準値が与えられたセルである場合、このセ
ルの輝度を露出値の算出から除外することができる。重
み付与部２２４はまた、全てのセルの変更後の重み及び
重みに対応するセルの位置を示す重みデータを積和回路
２０６へ送る。

【００５６】積和回路２０６は、バッファメモリ２０２
から全てのセルの輝度データを抽出する。積和回路２０
６はまた、重み付与部２２４から重みデータを受け取
る。積和回路２０６は、輝度を加算して撮像ユニット２
０がこの画像を撮影するときの最適な露出値を決定す
る。このとき各セルの輝度に、それぞれのセルに与えら
れた重みを乗じる。すなわち、各セル毎の輝度に重みを
乗じ、加重された輝度の全セルの積分を算出する。積和
回路２０６は、算出された値を露出条件決定部２２６へ
送る。露出条件決定部２２６は、受けとった値に基づい
て、撮像ユニット２０が撮影するときの絞り値及びシャ
ッタースピード等の露出条件を決定する。

【００５７】重み付与部２２４及び積和回路２０６で行
う演算は、（式２）で表される。（式２）中のＥＶは露
出値、ｅｖ_ｉは、各セルｉの輝度を示す。このように、
各セル毎に予め与えられた重み基準値をＡＬ_ｉで除算し
て重みの値を変更し、全セルに対して変更後の重みと測
定値との積和を算出する。従って、異常輝度領域を考慮
して画像に最適な露出値を算出することができる。

【数２】

【００５８】図３は、規則的に配置された四角形のセル
に分割された画像３００を示す。この場合、１つのセル
３０２の境界上の任意の点が接するセルの個数は、セル
の頂点位置において最大となり、最大セル数は４個であ
る。従って、この場合、異常輝度領域選択部２１６（図
２）は、最大セル数４を予め格納する。異常輝度領域選
択部２１６はまた、４個以下のセルからなる異常輝度領
域候補を選択して、異常輝度領域とする。

【００５９】画像３００を構成する６４個のセルにはそ
れぞれ重み基準値が与えられている。中心点３２０に近
いセルほど、大きな重み基準値が与えられている。画像
３００の端から順に、第１領域３１０の各セルに対して
重み基準値１、第２領域３１２の各セルに対して重み基
準値２、第３領域３１４の各セルに対して重み基準値
４、及び第４領域３１６の各セルに対して重み基準値５
が与えられている。従って、中心点３２０に近い領域の
輝度ほど露出値の算出に大きく寄与する。主要被写体
は、比較的中心部に配置されることが多いので、このよ
うに中心点３２０に近い領域の輝度が露出値に大きく寄
与するように設定しておくことで、主要被写体に最適な
露出値を決定することができる。

【００６０】また、重み付与部２２４（図２）は、異常
輝度領域に対するＡＬ_ｉとして３を格納しているので、
周辺部３０６に存在する異常輝度領域内のセル３０２の
Ｗ_ｉは、１未満の値となり、中心部３０４に存在する異
常輝度領域内のセル３０２のＷ_ｉは、１以上の値とな
る。すなわち、中心部３０４に存在する異常輝度領域内
のセル３０２に対しては、重みを軽くし、周辺部３０６
に存在する異常輝度領域内のセル３０２に対しては、重
みを零にすることができる。各セルに与える重み基準値
及び重み付与部２２４が異常輝度領域に対するＡＬ_ｉと
して与える数は任意に設定することができる。

【００６１】図４は、撮影レンズ２２によって結像され
た画像３００を示す。このように、周辺部３０６に光源
が存在する場合、画像３００全体の輝度平均は異常輝度
領域３３０によって大きくなる。従って、輝度平均に基
づいて露出値を算出した場合、主要被写体である人物の
領域に対しては小さ過ぎる露出値が算出される。しか
し、本実施の形態によれば、周辺部３０６に位置する異
常輝度領域３３０に含まれるセルの輝度は、露出値の算
出にあたって除外されるので、人物に最適な露出値で撮
影することができる。すなわち、比較的主要被写体が配
置されることの多い中心部３０４の露出が必要以上に小
さくなるのを防ぐことができる。

【００６２】また、中心部３０４に存在する異常輝度領
域３３０中のセルの輝度は重みが小さくなるが、除外さ
れることはない。従って、例えば、人物に直接光が当た
っている場合のように主要被写体が異常輝度領域３３０
を含む場合でも、主要被写体に最適な露出値を算出する
ことができる。

【００６３】図５は、画像を撮影するときのデジタルカ
メラ１０の動作を示すフローチャートである。撮影が開
始すると、撮影レンズ２２は、画像３００を結像する
（Ｓ１００）。次に、測光センサ５４は、画像を６４個
のセルに分割し、セル毎の輝度を測定する（Ｓ１０
２）。次に、異常輝度領域検出部２１０は、異常輝度領
域を検出する（Ｓ１０４）。次に、重み付与部２２４
は、重み基準値データ及び異常輝度領域位置データに基
づいて、重み基準値から各セルの輝度に加重すべき重み
を算出する（Ｓ１０６）。次に、重み付与部２２４は、
測定された各セル毎の輝度に対して、各セルに対して算
出された重みを乗じる。次に、露出値決定部２２６は、
加重された各セルの輝度を全てのセルについて積分し、
露出値を算出する。次に、露出条件決定部２２６は、こ
の画像に対する露出条件を決定する（Ｓ１０８）。次
に、決定された露出条件で画像３００を撮影する（Ｓ１
１０）。以上で、画像の撮影が終了する。このように、
撮影毎に輝度を調整するので、各画像に最適な露出値で
画像を撮影することができる。

【００６４】図６は、図５の異常輝度領域検出段階（Ｓ
１０４）における露出値決定部２００の詳細な動作を示
すフローチャートである。演算部２０４は、バッファメ
モリ２０２に格納された輝度データから画像３００に含
まれる全てのセル３０２の平均輝度を算出する（Ｓ２０
０）。次に、演算部２０４は、絶対基準値及び相対基準
値に基づいて異常輝度領域とみなすしきい値を決定する
（Ｓ２０２）。次に、異常輝度領域候補検出部２１４
は、しきい値よりも高い輝度を示す高輝度セルを検出
し、このセルに対応する位置データを高輝度位置データ
としてバッファメモリ２０２から抽出する。次に、連続
して配置された高輝度セルを検出し、この高輝度セルが
占める領域を異常輝度領域候補とする。また、連続して
配置されたセルが存在しないセルは、そのセル自体すな
わちセル１個を異常輝度領域候補とする（Ｓ２０４）。
次に、異常輝度領域選択部２１６は、異常輝度領域候補
検出部２１４から受け取った異常輝度領域候補のうち、
その領域が占めるセル数が４以下の異常輝度領域候補を
異常輝度領域として選択する（Ｓ２０６）。

【００６５】このように、異常輝度領域の面積が予め定
められているので、所定の面積以上の領域が高輝度な場
合は、高輝度が支配的な画像と認識し、高輝度な領域が
所定の面積以下の場合は、異常輝度領域と認識できる。
すなわち、同じ輝度を示すセルについて、高輝度が支配
的な領域であるか、異常輝度領域であるかを判断するこ
とができる。従って、露出値算出にあたって、高輝度が
支配的な領域に対しては、全体の輝度を下げ、異常輝度
領域に対しては、異常輝度領域の輝度が全体の輝度に影
響を与えないよう、異常輝度領域の輝度の寄与を小さく
することができる。

【００６６】図７は、デジタルカメラ１０の測光センサ
５４が測光するセルの他の形状を示す。画像３００は、
三角形セル３４０に分割される。この場合、三角形セル
３４０の境界上の任意の点が接する三角形セル３４０の
最大個数は、６個である。従って、異常輝度領域選択部
２１６は最大セル数６を記憶し、異常輝度領域候補検出
部２１４から受け取った異常輝度領域候補からセルの数
が６以下の異常輝度領域候補を異常輝度領域として選択
する。

【００６７】図８は、デジタルカメラ１０の測光センサ
５４が測光するセルのさらに他の形状を示す。画像３０
０は、六角形セル３４２に分割される。この場合、六角
形セル３４２の境界上の任意の点が接する六角形セル３
４２の最大個数は、３個である。従って、異常輝度領域
選択部２１６は、最大セル数３を記憶し、異常輝度領域
候補検出部２１４から受け取った異常輝度領域候補から
セルの数が３以下の異常輝度領域候補を異常輝度領域と
して選択する。

【００６８】他の実施に形態としては、異常輝度領域候
補検出部２１４は、高輝度セルを検出し、この高輝度セ
ルに隣接するセルの輝度データに基づいて、輝度が不連
続となる点を検出してもよい。この場合、輝度が不連続
となる点を異常輝度領域候補の境界とする。異常輝度領
域候補検出部２１４はまた、境界を含むセルまでのセル
数を異常輝度領域候補に含まれるセル数として設定す
る。異常輝度領域候補検出部２１４は、異常輝度領域に
含まれるセル数とその位置を示す異常輝度領域候補デー
タを異常輝度領域選択部２１６に送る。本実施形態おい
ても、異常領域を忠実に検出することができる。

【００６９】上記第１実施形態においては、デジタルカ
メラ１０の例を用いて本発明を説明した。しかしなが
ら、本発明は、動画を撮影するビデオカメラに用いるこ
ともできる。ビデオカメラの全体の構成は第１実施形態
において説明したデジタルカメラ１０の全体の構成とほ
ぼ同様であるので説明を省略する。但し、ビデオカメラ
の場合は、図１のオプション装置７６がビデオテープで
あってもよい。ビデオカメラの他の構成及び動作は、図
１から図６を用いて説明した第１実施形態におけるデジ
タルカメラ１０の構成及び動作とほぼ同様であるので説
明を省略する。

【００７０】以上、実施の形態を説明したが、本発明の
技術的な範囲はこれらの記載には限定されない。これら
の実施の形態に多様な変更または改良を加うることは当
業者には理解されるところである。

【００７１】そうした第１の変更例としては、本実施の
形態においては、撮像装置は、デジタルカメラ１０及び
ビデオカメラであったが、スチルカメラであってもよ
く、静止画及び動画の両方を撮影可能なデジタルカメラ
であってもよい。いずれの場合も、露出値決定部２００
が搭載され、露出値決定部２００によって露出値が算出
される。

【００７２】第２の変更例としては、本実施の形態にお
いては、測光センサ５４によって各セルの輝度を測定し
たが、測光センサのかわりに、ＣＣＤ３０が蓄積する電
荷量を各セル毎に積分し、積分の結果得られた値を利用
して各セルの輝度を算出してもよい。

【００７３】第３の変更例としては、本実施の形態にお
いては、画像を所定の面積のセルに分割したが、セル
は、ＣＣＤが有する１素子でもよい。

【００７４】第４の変更例としては、本実施の形態にお
いては、重み付与部２２４は、重み記憶部２２２から全
てのデータを抽出して重みを変更する演算を行ったが、
重み付与部２２４は、異常輝度領域に含まれるセルにつ
いてのみ重みを変更し、それ以外の重みデータはそのま
ま積和回路２０６へ送ってもよい。

【００７５】第５の変更例としては、本実施の形態にお
いては、異常輝度領域の最大セル数は、セルの境界上の
任意の点が接するセルの最大数であったが、最大セル数
は、これよりも大きい数に設定されてもよい。

【００７６】第６の変更例としては、本実施の形態にお
いては、測光センサ５４は、マトリクス状に配置された
同じ大きさのセル毎の輝度を測定したが、セルの大きさ
は統一されていなくてもよい。例えば、中心部３０４の
セルよりも周辺部３０６のセルが大きくてもよい。

【００７７】第７の変更例としては、本実施の形態にお
いては、異常輝度領域候補検出部２１４は、所定の面積
以下の領域を異常輝度領域に決定したが、異常輝度領域
候補検出部２１４は、所定の面積として画像の中心部３
０４及び周辺部３０６に位置する異常輝度領域に対して
異なる面積を格納してもよい。

【００７８】第８の変更例としては、本実施の形態の異
常輝度領域検出部２１０は、画像３００に含まれる全て
のセル３０２から異常輝度領域３３０を検出したが、異
常輝度領域検出部２１０は、画像３００の周辺部３０６
のみから異常輝度領域３３０を検出してもよい。

【００７９】第９の変更例としては、本実施の形態にお
いては、中心点３２０に近い領域ほど重みを高く設定し
たが、主要被写体が配置される可能性の高い領域の重み
が高くなればよく、重みの設定については、これに限定
されるものではない。例えば、重み付与部２２４及び積
和回路２０６における露出値を決定する演算において、
中心部３０４に異常輝度領域３３０が位置する場合、異
常輝度領域３３０に含まれるセルの輝度を除外してもよ
く、また例えば、周辺部３０６に異常輝度領域３３０が
位置する場合、異常輝度領域３３０に含まれるセルの輝
度を加味してもよい。また、画像中のセルの数と配置、
重みの値、及びＡＬ_ｉの値についても本実施の形態に限
定されるものではなく、これらの設定には、相当の自由
度がある。

【００８０】

【発明の効果】上記説明から明らかなように、本発明に
よれば輝度レベルに基づいて露出値を決定することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】デジタルカメラ１０の全体構成図である。

【図２】露出値決定部２００の機能を示す機能ブロック
図である。

【図３】規則的に配置されたセルに分割された画像３０
０を示す図である。

【図４】撮影レンズ２２によって結像された画像３００
を示す図である。

【図５】画像３００を撮影するときのデジタルカメラ１
０の動作を示すフローチャートである。

【図６】図５のＳ１０４における露出値決定部２００の
詳細な動作を示すフローチャートである。

【図７】デジタルカメラ１０の測光センサ５４が測光す
るセルの他の形状を示す図である。

【図８】デジタルカメラ１０の測光センサ５４が測光す
るセルのさらに他の形状を示す図である。

【符号の説明】

１０…デジタルカメラ２０…撮像ユニット２２
…撮影レンズ２４…絞り２６…シャッタ２
８…光学ＬＰＦ３０…ＣＣＤ３２…撮像信号処
理部３４…ファインダ３６…ストロボ３６
ａ…放電管４０…撮像制御ユニット４２…ズー
ム駆動部４４…フォーカス駆動部４６…絞り駆動部
４８…シャッタ駆動部５０…撮像系ＣＰＵ
５２…測距センサ５４…測光センサ６０…処理
ユニット６２…メインＣＰＵ６４…メモリ制御
部６６…不揮発性メモリ６８…メインメモリ７
０…ＹＣ処理部７２…エンコーダ７４…オプシ
ョン装置制御部７６…オプション装置７８…圧縮伸
張処理部８０…通信Ｉ／Ｆ部８２…メインバス
８４…キャラクタ生成部８６…タイマ８８
…クロック発生器９０…ビデオ出力端子９２…
コネクタ１００…表示ユニット１１０…操作ユ
ニット２００…露出値決定部２０２…バッファ
メモリ２０４…演算部２０６…積和回路２
０８…絶対基準値記憶部２１０…異常輝度領域検出部
２１４…異常輝度領域候補検出部２１６…異常輝
度領域選択部２１８…最大セル数記憶部２２２
…重み記憶部２２４…重み付与部２２６…露出条件
決定部３００…画像３０２…セル３０４…
中心部３０６…周辺部３１０…第１領域３
１２…第２領域３１４…第３領域３１６…第４
領域３２０…中心点

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】露出を制御する撮像装置であって、被写体の画像を撮像する撮像ユニットと、前記画像の領域毎の輝度を測定する測光部と、前記画像から局所的に輝度が高い異常輝度領域を検出す
る異常輝度領域検出部と、前記異常輝度領域を除いた前記画像の領域毎の前記輝度
を加算し、前記画像を撮影するときの露出値を算出する
加算回路とを備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】前記異常輝度領域検出部は、前記画像の
うち所定の輝度以上の領域を異常輝度領域候補として検
出する異常輝度領域候補検出部を有することを特徴とす
る請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】前記異常輝度領域検出部は、前記異常輝
度領域候補の面積が所定の面積以下の場合に、当該異常
輝度領域候補を前記異常輝度領域として選択する異常輝
度領域選択部をさらに有することを特徴とする請求項１
または２に記載の撮像装置。
【請求項４】異常輝度とみなす絶対基準値を予め保持
する絶対基準値記憶部と、前記測光部によって測定された前記輝度から前記画像全
体の輝度平均を算出し、前記輝度平均よりも所定の値大
きい相対輝度を求め、前記絶対基準値及び前記相対輝度
に基づいて前記所定の輝度を決定する演算部とをさらに
備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記
載の撮像装置。
【請求項５】前記異常輝度領域検出部は、光源を含む
領域を前記異常輝度領域として検出することを特徴とす
る請求項１乃至４のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項６】前記異常輝度領域検出部は、前記輝度が
不連続な値となる点を前記異常輝度領域の境界とするこ
とを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の撮像
装置。
【請求項７】前記測光部は、前記画像をマトリクス状
のセルに分割し、前記セル毎の輝度を測定することを特
徴とする請求項１乃至６に記載の撮像装置。
【請求項８】前記異常輝度領域候補検出部は、前記所
定の輝度以上の輝度を示すセルを検出することを特徴と
する請求項７に記載の撮像装置。
【請求項９】前記異常輝度領域選択部は、前記異常輝
度領域候補に含まれる前記セルの数が所定のセル数以下
の場合に、当該異常輝度領域候補を前記異常輝度領域と
して選択することを特徴とする請求項７または８に記載
の撮像装置。
【請求項１０】前記撮像ユニットは、前記被写体の像を結像するレンズ部と、前記レンズ部が結像した像を受光して電荷を蓄積するＣ
ＣＤとをさらに有し、前記測光部は、前記ＣＣＤが蓄積する電荷量を前記セル
毎に積分し、前記積分の結果得られた値から、各セルの
前記輝度を算出することを特徴とする請求項７乃至９の
いずれかに記載の撮像装置。
【請求項１１】前記セルの位置に対応した重みを予め
格納する重み記憶部と、前記セルが前記異常輝度領域に含まれる場合は、当該セ
ルに対応した重みを小さくし、前記小さくした重みを当
該セルにおいて測定された前記輝度に付与する重み付与
部とをさらに備えることを特徴とする請求項７乃至１０
のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項１２】前記重み付与部は、前記セルが前記異
常輝度領域に含まれかつ前記画像の周辺部に位置する場
合に前記重みを零にし、前記セルが前記異常輝度領域に
含まれかつ前記画像の中心部に位置する場合に、前記重
みを小さくすることを特徴とする請求項１１に記載の撮
像装置。
【請求項１３】前記重み付与部は、前記異常輝度領域
に含まれる前記セルに対応する前記重みを所定の数値で
除算し、その結果得られた値に基づいて前記重みを変更
することを特徴とする請求項１１または１２に記載の撮
像装置。
【請求項１４】前記所定の数値は、前記画像のうち前
記周辺部に位置する前記セルに対応する前記重みよりも
大きく、前記画像のうち前記中心部に位置する前記セル
に対応する前記重みよりも小さい数であり、前記重み付与部は、前記除算の結果が１未満である場合
に、前記重みを零に変更し、前記除法の結果が１以上で
ある場合に、前記重みを前記除算の結果得られた値に変
更することを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置。
【請求項１５】前記所定のセルの数は、前記セルの境
界上の任意の点が接する前記セルの最大個数であること
を特徴とする請求項８乃至１４のいずれかに記載の撮像
装置。
【請求項１６】前記セルは四角形であって、前記所定
のセルの数は、４つであることを特徴とする請求項１５
に記載の撮像装置。
【請求項１７】露出を制御する露出制御方法であっ
て、被写体の画像を撮像する撮像段階と、前記画像の領域毎の輝度を測定する測光段階と、前記画像の周辺部から局所的に輝度が高い異常輝度領域
を検出する異常輝度領域検出段階と、前記異常輝度領域を除いた前記画像の領域毎の前記輝度
を加算し、前記画像を撮影するときの露出値を算出する
加算段階とを備えることを特徴とする露出制御方法。