JP2002372733A

JP2002372733A - 光学機器の露出制御装置およびプログラム、並びに方法

Info

Publication number: JP2002372733A
Application number: JP2001180726A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Watanabe; 利明渡辺
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-06-14
Filing date: 2001-06-14
Publication date: 2002-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】高輝度部分の影響を除去するのに最適な高輝
度除去処理を状況に応じて選択することができる、光学
機器の露出制御装置およびプログラム、並びに方法を提
供する。【解決手段】システム制御部９は輝度ヒストグラムを
作成し、その高頻度区画が２つ以上あるか否かを調べ
る。高頻度区画がない場合や１つの場合には、あらかじ
め定められた高輝度閾値以上の輝度である輝度データを
用いないで露出値を定める高輝度処理０をおこなう。２
つの高頻度区画がある場合、あらかじめ定められた区画
数よりも離れているかを判断し、暗い方の高頻度区画が
示す輝度値がある輝度値（暗部閾値）未満かどうかを調
べる。輝度値が小さい場合、余り高輝度除去処理をおこ
なわないような高輝度処理１がおこなわれる。いずれの
高輝度処理にも当てはまらない場合、最も標準的な処理
としてあらかじめ定められた高輝度処理２をおこなう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、デジタルビデオカ
メラやデジタルスチルカメラ等の、撮像素子を用いる光
学機器の露出制御装置およびプログラム、並びに方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の露出制御装置における自動露出決
定方法には、平均測光、中央重点測光、スポット測光、
マルチパターン測光等の方式がある。何れの場合も撮影
する画像領域にあらかじめ複数の評価領域（撮影する画
像全体も含む）を設定しておき、それぞれの評価領域の
平均輝度情報を用いて露出を決定している。

【０００３】図６は、撮影する画像領域を１０×１０の
１００個の評価小領域に分割した例を示す図である。評
価領域は上述したように撮影画像全体など複数が設定さ
れるが、その最小単位をこの明細書では評価小領域と呼
ぶこととする。また、この評価小領域をいくつか組み合
わせることによりできる評価領域を評価中領域とする。
図６の太線で囲まれたエリア１〜６の部分が、この評価
中領域である。

【０００４】図７は、中央重点測光をおこなう場合の評
価領域の設定例を示す図である。斜線部で囲まれた２つ
の評価中領域からの測光データにより露出制御をおこな
うもので、２つの評価中領域の中心部に近い評価中領域
に重点的に重みをかけて露出制御をおこなうのが一般的
である。スポット測光をおこなう場合は、中心部に図７
に示す中心部に近い評価中領域と同じかそれよりも狭い
範囲である評価領域からの測光データにより露出制御を
おこなうこととなる。輝度差があまりない状態では図７
に示すように画像の中心部に評価領域を配置することが
有効であるが、輝度差の激しい画像においては高輝度処
理と呼ばれる補正処理をおこなうものもある。

【０００５】次に、図８を用いて高輝度処理について説
明する。図８（ａ）は山などを写した風景写真をモデル
化した図である。図８（ａ）では、下部の山や地面など
に比べてかなり輝度の高い空が、ほぼ画面中央から上に
位置している。ここで、高輝度な空が画面中央にも位置
しているため、中央重点測光やスポット測光をおこなっ
た場合には空の輝度が大きく影響してしまい、図８
（ａ）に示すように全体に暗い画像となってしまう。す
なわち、図８（ｂ）に示すような明るい画像を得るため
には、何らかの補正が必要である。

【０００６】ここで、ある定められた閾値（高輝度閾
値）以上の高輝度部分に関して定められた高輝度規定値
（０も含む）に置き換えることによる補正方法が考案さ
れている。こうした補正方法を高輝度処理と呼ぶ。

【０００７】本発明と技術分野の類似する先願発明例１
として、特開平５−１２２６００号公報に開示されてい
る技術では、あらかじめ設定されたクリップレベル以上
の輝度信号を、上限とされた該クリップレベルの輝度信
号に変換する。このクリップレベルは、あらかじめ２種
類設定されている中から測光情報に基づいて選択され
る。

【０００８】また、本発明と技術分野の類似する先願発
明例２として、特開平７−２９８１３１号公報に開示さ
れている技術では、光学系からの輝度データ（信号）の
うちあらかじめ設定された閾値を超える高輝度の信号を
除去し、除去された残りである高輝度除去信号を基に露
出制御をおこなう。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
露出制御装置では、以下に示す問題があった。

【００１０】図９（ａ）は、図８（ａ）の時の輝度ヒス
トグラムである。また、図９（ｂ）は、図８（ｂ）の時
の輝度ヒストグラムである。図９（ａ）では高輝度部
（空）が輝度ヒストグラムの中心に、図９（ｂ）では低
輝度部（地面）が輝度ヒストグラムの中心に来ているの
がわかる。

【００１１】ここで、図１０（ａ）は、撮影する画像の
うち、屋内での暗幕の部分や照明光の当たらない暗い部
分が画像の中にある程度の割合以上存在する場合の例を
示す図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の時の輝
度ヒストグラムである。この図１０（ｂ）に示されてい
るように、図１０（ａ）のような画像では輝度ヒストグ
ラムの分布状態は、図９（ａ）と似た状態となってい
る。しかし、ここで図９（ｂ）の輝度ヒストグラムの分
布状態に移行させるために低輝度部に露出をあわせる補
正をおこなってしまうと、被写体部分が明るくなり過ぎ
たいわゆる白飛びという画像になってしまう。

【００１２】また、先願発明例１および先願発明例２で
も、上記の問題に対しては同様に白飛びなどの現象を起
こしてしまう。

【００１３】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
もので、輝度ヒストグラムで頻度の高い区画（以下、高
頻度区画）に対応する輝度値を基に、高輝度処理をおこ
なうか否かを選択するとともに、そうした高頻度処理を
複数持つことにより、最適な高頻度処理をおこなわせよ
うとするものである。すなわち、輝度ヒストグラムを使
用して高頻度区画を求めることにより、高輝度部分の影
響を除去するのに最適な高輝度除去処理を状況に応じて
選択することができる、光学機器の露出制御装置および
プログラム、並びに方法を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は以下の特徴を有する。請求項１記載の発
明は、光学系から入射した光により得られる画像を電気
信号に変換する撮像手段と、撮像手段により変換された
電気信号を輝度信号に変換する信号処理手段と、画像を
複数の領域に分割し、領域のそれぞれについて輝度信号
を積算する輝度積算手段と、輝度積算手段により算出さ
れた輝度積算値を任意の方法で組み合わせ、露出を評価
するための露出評価値に変換する露出評価手段と、露出
評価手段により変換された露出評価値により露出を制御
する露出制御手段と、を備える光学機器の露出制御装置
において、露出評価手段は、輝度積算値を基に複数の区
画からなる輝度ヒストグラムを作成し、複数の区画の中
で頻度数があらかじめ定められた閾値より大きい区間
（以下、高頻度区画）を抽出し、あらかじめ定められた
区画数よりも離れている高頻度区画が２つ以上ある場合
に、それぞれの高頻度区画によって示される輝度値を用
いて最適な高輝度処理の方法を選択することを特徴とす
る。

【００１５】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、露出評価手段は、高頻度区画の示す輝度値
がある定められた閾値区画（以下、高輝度閾値区画）の
示す輝度値以上である場合、高輝度閾値区画の示す輝度
値より大きい輝度値を示す区画に含まれる頻度数の合計
が、ある閾値より多いか否かによって最適な高輝度処理
の方法を選択することを特徴とする。

【００１６】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、露出評価手段は、高頻度区画の示す輝度値
がある定められた閾値区画（以下、低輝度閾値区画）の
示す輝度値以下である場合、低輝度閾値区画の示す輝度
値より小さい輝度値を示す区画に含まれる頻度数の合計
が、ある閾値より多いか否かによって最適な高輝度処理
の方法を選択することを特徴とする。

【００１７】請求項４記載の発明は、高頻度区画が輝度
ヒストグラムのあらかじめ設定された範囲の外にある場
合、露出制御手段は、高頻度区画があらかじめ設定され
た範囲の内となるように露出を制御し、露出評価手段
は、高頻度区画があらかじめ設定された範囲の内となっ
た輝度ヒストグラムを用いて高輝度処理の方法の選択を
おこなうことを特徴とする。

【００１８】請求項５記載の発明は、請求項１から４の
何れか１項に記載の発明において、露出評価手段は、高
頻度区画に含まれる輝度データを示す領域が、画像のど
の位置に存在するかという分布状態によって最適な高輝
度処理の方法を選択することを特徴とする。

【００１９】請求項６記載の発明は、画像をユーザに確
認させる画像表示手段を有し、露出制御手段が高頻度区
画があらかじめ設定された範囲の内となるように露出の
制御をおこなう際、画像表示手段は、該露出の制御の開
始時点での画像を表示することを特徴とする。

【００２０】請求項７記載の発明は、画像をユーザに確
認させる画像表示手段を有し、露出制御手段が高頻度区
画があらかじめ設定された範囲の内となるように露出の
制御をおこなう際、画像表示手段は、該露出の制御を打
ち消すためのゲイン補正を画像表示手段への入力画像に
対しておこなうことを特徴とする。

【００２１】請求項８記載の発明は、請求項５記載の発
明において、露出評価手段は、分布状態が画像の中央に
集まっている場合には、基本的には高輝度データの除去
をおこなわない高輝度処理を選択することを特徴とす
る。

【００２２】請求項９記載の発明は、光学系から入射し
た光により得られる画像を電気信号に変換する撮像手段
と、撮像手段により変換された電気信号を輝度信号に変
換する信号処理手段と、画像を複数の領域に分割し、領
域のそれぞれについて輝度信号を積算する輝度積算手段
と、輝度積算手段により算出された輝度積算値を任意の
方法で組み合わせ、露出を評価するための露出評価値に
変換する露出評価手段と、露出評価手段により変換され
た露出評価値により露出を制御する露出制御手段と、を
備える光学機器に以下の処理を実行させるための露出制
御プログラムであって、輝度積算値を基に複数の区画か
らなる輝度ヒストグラムを露出評価手段により作成する
処理と、複数の区画の中で頻度数があらかじめ定められ
た閾値より大きい区間（以下、高頻度区画）を抽出する
処理と、抽出された高頻度区画があらかじめ定められた
区画数よりも離れて２つ以上である場合に、それぞれの
高頻度区画によって示される輝度値を用いて最適な高輝
度処理を選択する選択処理と、を光学機器に実行させる
ことを特徴とする。

【００２３】請求項１０記載の発明は、上記選択処理で
は、高頻度区画の示す輝度値がある定められた閾値区画
（以下、高輝度閾値区画）の示す輝度値以上である場合
には、高輝度閾値区画の示す輝度値より大きい輝度値を
示す区画に含まれる頻度数の合計が、ある閾値より多い
か否かによって最適な高輝度処理を選択することを特徴
とする。

【００２４】請求項１１記載の発明は、上記選択処理で
は、高頻度区画の示す輝度値がある定められた閾値区画
（以下、低輝度閾値区画）の示す輝度値以下である場合
には、低輝度閾値区画の示す輝度値より小さい輝度値を
示す区画に含まれる頻度数の合計が、ある閾値より多い
か否かによって最適な高輝度処理を選択することを特徴
とする。

【００２５】請求項１２記載の発明は、高頻度区画が輝
度ヒストグラムのあらかじめ設定された範囲の外にある
場合、高頻度区画があらかじめ設定された範囲の内とな
るように露出制御手段により露出を制御する処理を光学
機器に実行させ、選択処理では、高頻度区画があらかじ
め設定された範囲の内となった輝度ヒストグラムを用い
て露出評価手段により高輝度処理の選択をおこなうこと
を特徴とする。

【００２６】請求項１３記載の発明は、上記選択処理で
は、高頻度区画に含まれる輝度データを示す領域が、画
像のどの位置に存在するかという分布状態を用いて露出
評価手段により最適な高輝度処理を選択することを特徴
とする。

【００２７】請求項１４記載の発明は、光学機器が画像
をユーザに確認させる画像表示手段を有し、高頻度区画
があらかじめ設定された範囲の内となるように露出制御
手段により露出の制御をおこなう際、該露出の制御の開
始時点での画像を画像表示手段により表示する処理を光
学機器に実行させることを特徴とする。

【００２８】請求項１５記載の発明は、光学機器が画像
をユーザに確認させる画像表示手段を有し、高頻度区画
があらかじめ設定された範囲の内となるように露出制御
手段により露出の制御をおこなう際、該露出の制御を打
ち消すためのゲイン補正を画像表示手段への入力画像に
対しておこなう処理を光学機器に実行させることを特徴
とする。

【００２９】請求項１６記載の発明は、上記選択処理で
は、分布状態が画像の中央に集まっている場合、基本的
には高輝度データの除去をおこなわない高輝度処理を選
択することを特徴とする。

【００３０】請求項１７記載の発明は、光学系から入射
した光により得られる画像を電気信号に変換する撮像手
段と、撮像手段により変換された電気信号を輝度信号に
変換する信号処理手段と、画像を複数の領域に分割し、
領域のそれぞれについて輝度信号を積算する輝度積算手
段と、輝度積算手段により算出された輝度積算値を任意
の方法で組み合わせ、露出を評価するための露出評価値
に変換する露出評価手段と、露出評価手段により変換さ
れた露出評価値により露出を制御する露出制御手段と、
を備える光学機器における露出制御方法であって、輝度
積算値を基に複数の区画からなる輝度ヒストグラムを露
出評価手段により作成し、複数の区画の中で頻度数があ
らかじめ定められた閾値より大きい区間（以下、高頻度
区画）を抽出し、抽出された高頻度区画があらかじめ定
められた区画数よりも離れて２つ以上である場合に、そ
れぞれの高頻度区画によって示される輝度値を用いて最
適な高輝度処理を選択することを特徴とする。

【００３１】請求項１８記載の発明は、最適な高輝度処
理を選択する際、高頻度区画の示す輝度値がある定めら
れた閾値区画（以下、高輝度閾値区画）の示す輝度値以
上である場合には、高輝度閾値区画の示す輝度値より大
きい輝度値を示す区画に含まれる頻度数の合計が、ある
閾値より多いか否かによって最適な高輝度処理を選択す
ることを特徴とする。

【００３２】請求項１９記載の発明は、最適な高輝度処
理を選択する際、高頻度区画の示す輝度値がある定めら
れた閾値区画（以下、低輝度閾値区画）の示す輝度値以
下である場合には、低輝度閾値区画の示す輝度値より小
さい輝度値を示す区画に含まれる頻度数の合計が、ある
閾値より多いか否かによって最適な高輝度処理を選択す
ることを特徴とする。

【００３３】請求項２０記載の発明は、最適な高輝度処
理を選択する際、高頻度区画が輝度ヒストグラムのあら
かじめ設定された範囲の外にある場合には、高頻度区画
があらかじめ設定された範囲の内となるように露出制御
手段により露出の制御をおこない、該露出の制御により
高頻度区画があらかじめ設定された範囲の内となった輝
度ヒストグラムを用いて露出評価手段により高輝度処理
の選択をおこなうことを特徴とする。

【００３４】請求項２１記載の発明は、最適な高輝度処
理を選択する際、高頻度区画に含まれる輝度データを示
す領域が、画像のどの位置に存在するかという分布状態
を用いて露出評価手段により最適な高輝度処理を選択す
ることを特徴とする。

【００３５】請求項２２記載の発明は、光学機器が画像
をユーザに確認させる画像表示手段を有し、高頻度区画
があらかじめ設定された範囲の内となるように露出制御
手段により露出の制御をおこなう際、該露出の制御の開
始時点での画像を画像表示手段により表示することを特
徴とする。

【００３６】請求項２３記載の発明は、光学機器が画像
をユーザに確認させる画像表示手段を有し、高頻度区画
があらかじめ設定された範囲の内となるように露出制御
手段により露出の制御をおこなう際、該露出の制御を打
ち消すためのゲイン補正を画像表示手段への入力画像に
対しておこなうことを特徴とする。

【００３７】請求項２４記載の発明は、分布状態を用い
て最適な高輝度処理を選択する際、分布状態が画像の中
央に集まっている場合、基本的には高輝度データの除去
をおこなわない高輝度処理を選択することを特徴とす
る。

【００３８】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る光学機器の露
出制御装置およびプログラム、並びに方法を図面を用い
て詳細に説明する。

【００３９】図１は、本発明の実施形態としてのビデオ
カメラの構成例を示すブロック図である。図１に示すよ
うに、本発明に係るビデオカメラは、レンズ（光学系）
１と、絞り２と、ＣＣＤ３と、ＣＤＳ４と、プロセス処
理回路５と、Ａ／Ｄ変換器６と、絞り制御部７と、ＣＣ
Ｄ駆動部８と、システム制御部９と、デジタル信号処理
部１０と、メモリ１１と、画像データ処理部１２と、メ
モリカード１３と、画像表示処理部１４と、画像表示部
１５と、を有して構成される。

【００４０】被写体からの光は、レンズ（光学系）１と
絞り２とを通過してＣＣＤ３上に結像され、ＣＣＤ３に
より結像された光量は電気信号に変換されて画像信号と
して出力される。出力された画像信号はＣＤＳ４により
ＣＣＤ３のノイズ等を除去され、プロセス処理回路５に
てゲインコントロールされた後、アナログ信号であるの
でＡ／Ｄ変換器６にてデジタル信号に変換される。

【００４１】また、絞り２には絞り制御部７が接続され
ており、ＣＣＤ３にはＣＣＤ駆動部８が接続されてい
る。絞り制御部７はシステム制御部９により制御され、
絞り２の孔径を開閉することにより、レンズ１から入射
してＣＣＤ３に至る光線束の径を変化させる。また、Ｃ
ＣＤ駆動部８はシステム制御部９により制御される。被
写体からの光によりＣＣＤ３は電気信号を蓄積（電荷を
蓄積）し、こうして蓄積された電気信号をＣＣＤ駆動部
８は指定されたタイミングごとに取り出すようにＣＣＤ
３を制御する。すなわち、ＣＣＤ３はＣＣＤ駆動部８の
制御によってシャッタ動作（いわゆる電子シャッタ）を
実行される。このように、絞り制御部７とＣＣＤ駆動部
８の２つにより様々な露出での画像撮影が制御されてい
る。

【００４２】ＣＣＤ３上の一画像分の画像情報（電子シ
ャッタ一回分のＣＣＤ３からの電気信号）はＣＤＳ４へ
送り出された後、上述したようにプロセス処理回路５を
介してＡ／Ｄ変換器６へ送られる。Ａ／Ｄ変換器６は送
られてきた一画像分の画像情報（アナログ信号）をデジ
タル信号に変換してデジタル信号処理部１０に送り、デ
ジタル信号処理部１０はＲＧＢ信号変換や画像補間等の
デジタル画像処理をおこなう。こうしてデジタル信号処
理部１０により作成された画像データは一度メモリ１１
に送られた後、画像データ処理部１２に送られガンマ補
正や圧縮等の画像処理をされ、その後メモリカード１３
に出力され、記憶される。また、デジタル信号処理部１
０により作成された画像データは、画像表示処理部１４
に送られγ処理等の画像表示用処理がおこなわれた後に
ＬＣＤモニタ等の画像表示部１５に送られ、ユーザが画
像表示部１５により撮影画像を確認することとなる。

【００４３】また、デジタル信号処理部１０では評価小
領域ごとの輝度積算処理がおこなわれる。これは、評価
小領域それぞれの画像信号に含まれるＲＧＢ信号データ
を輝度データ（輝度値）に変換しその輝度値を評価小領
域ごとに積算することでおこなわれる。評価小領域ごと
の輝度積算値はシステム制御部９に送られ、そこで輝度
分布による輝度ヒストグラムの作成がおこなわる。この
輝度ヒストグラムや撮影時の露出条件をもとに高輝度閾
値と高輝度処理の方法が定められる。ここでの高輝度閾
値は、輝度ヒストグラムにおける高頻度区画の分布を基
にして定めることとなる。

【００４４】ここで、評価小領域の輝度積算値は上述の
ようにデジタル信号処理部１０で処理がおこなわれる
が、評価中領域ごとの処理はシステム制御部９でおこな
われる。これは状況に応じて評価中領域の形（評価小領
域の組み合わせ方）を変えることを容易にするためであ
る。

【００４５】こうして定められた高輝度処理をおこない
露出制御のための露出制御値が求められ、その露出制御
値により、ＣＣＤ駆動部８と絞り制御部７とを制御し露
出制御をおこなう。

【００４６】また、メモリカード１３にビデオカメラ制
御用のプログラムが書き込まれている際には、カメラ側
で指定された操作をおこなうことにより図示しないカメ
ラ制御用プログラムメモリに転送され、カメラ制御用の
プログラムを書き換えることができる。

【００４７】次に、本発明の実施形態としてのビデオカ
メラの動作を、図２、図３を用いて説明する。図２、図
３は本発明の実施形態の動作例を示すフローチャートで
あり、図２はその基本動作を示す第１のフローチャート
である。

【００４８】まず、システム制御部９は輝度ヒストグラ
ムを作成する（ステップＳ１）。ここで輝度ヒストグラ
ムは、図６に示すように撮影画像領域を１０×１０の１
００個に分割した評価小領域それぞれによる露出評価情
報から作成することとする。また、この明細書では露出
評価情報とは、評価小領域それぞれの輝度信号など露出
の決定に用いられる情報の総称であることとする。

【００４９】図６に示す場合ではヒストグラムの要素数
（評価小領域の数）は１００個しかないため、輝度ヒス
トグラムの横軸である輝度における１つの区画あたりの
幅はあまり狭くすることができない。それは１つの区画
あたりの幅を狭くすると全体の区画数が増えてしまい、
１つの区画あたりにそれぞれの評価小領域の輝度が入る
頻度数が低くなってしまうためである。そこでＣＣＤの
感度が±３ｅｖ（Expousure Value ）前後であることを
考慮して、１つの区画あたりの幅を１．０ｅｖとする。
または、１区画あたりの幅を０．５ｅｖとし、隣り合っ
た区画を合わせることで１．０ｅｖとしてもよい。区画
の数は、露出補正などの補正も考慮して７区画とする。
なお、区画の単位はｅｖ単位とした方が高輝度部の影響
を受けにくくなることがわかっている。

【００５０】また、小領域の露出評価情報がリニアの値
で出力される場合には、ヒストグラムを作成する際の区
画ごとの閾値をｅｖ値からリニア値に換算したものでヒ
ストグラムを作成する。例えば目標の露出（輝度ヒスト
グラムの中心区画とされる輝度）の時のリニアデータが
１０００である場合には以下の表１に示すようにヒスト
グラムの区画（以下では中心の値で示す）を設定する。

【００５１】

【表１】

【００５２】作成した輝度ヒストグラムの区画の中であ
らかじめ定められた高頻度閾値より頻度数の高い区画
（以下、高頻度区画）を抽出する（ステップＳ２）。こ
こで、図４は高頻度区画の例を示すための輝度ヒストグ
ラムである。図４においては、区画番号２、７（図で□
で囲んだ区画）が高頻度閾値より高い頻度数となってい
るため、高頻度区画となる。

【００５３】こうして抽出された高頻度区画が２つ以上
あるか否かを調べる（ステップＳ３）。高頻度区画がな
い場合や１つの場合には（ステップＳ３；ＮＯ）、あら
かじめ定められた高輝度閾値以上の輝度である輝度デー
タを用いないで露出値を定める高輝度処理０をおこなう
（ステップＳ４）。また、高頻度区画が３つ以上の場合
には、その中で一番明るい区画と、一番暗い区画の２つ
の区画を以後の処理の対象とする。

【００５４】高頻度区画が２つ以上ある場合（ステップ
Ｓ３；ＹＥＳ）、２つの高頻度区画があらかじめ定めら
れた区画数（我々の設定では２区画（２ｅｖに相当）に
設定）よりも離れているかを判断する（ステップＳ
５）。これは２つの高頻度区画がある一定の輝度差を持
っているのか否かを判断するためである。ある一定の輝
度差以上に離れていない場合には（ステップＳ５；Ｎ
Ｏ）、高輝度処理０をおこなう（ステップＳ４）。

【００５５】２つの高頻度区画があらかじめ定められた
区画数よりも離れている場合（ステップＳ５；ＹＥ
Ｓ）、明るい方の高頻度区画が示す輝度値があらかじめ
定められた輝度値（以下、明部閾値）以上かどうか調べ
る（ステップＳ６）。区画と輝度値の関係は、そのとき
に適正露出となっている露出値が輝度ヒストグラムの中
心区画（図４では○で囲んだ区画番号４）を示すので、
そこから求めることができる。

【００５６】ここで図５は、高頻度区画とその輝度（ｅ
ｖ値）を示す図である。図５では明部閾値が１２ｅｖ
に、暗部閾値が７ｅｖに設定されている場合を示す。○
は明るい方の高頻度区画の位置、●は暗い方の高頻度区
画の位置を示す。図５（ａ）は図４を表したものであ
る。明るい方の高頻度区画は、図４では区画番号７であ
り、輝度値は１３ｅｖである。実際はＣＣＤ感度により
輝度ヒストグラムを７区画としているので図５（ｂ）の
ようになる。ここでは明るい方の高頻度区画の輝度（○
の位置）が明部閾値より大きい（ステップＳ６；ＹＥ
Ｓ）のでほぼ屋外と考えられる。そのため、高輝度部分
を除去するような高輝度処理３をおこなう（ステップＳ
７）。

【００５７】暗い方の高頻度区画が示す輝度値がある輝
度値（暗部閾値）未満かどうか調べる（ステップＳ
８）。図５（ｃ）に示す場合には●の位置が暗部輝度値
より小さいので（ステップＳ８；ＹＥＳ）、屋内と判断
される。そこで余り高輝度除去処理をおこなわないよう
な、高輝度処理１がおこなわれる（ステップＳ９）。

【００５８】上記のいずれの高輝度処理にも当てはまら
ない場合（ステップＳ８；ＮＯ）、最も標準的な処理と
してあらかじめ定められた高輝度処理２をおこなう（ス
テップＳ１０）。

【００５９】ここで、輝度ヒストグラムにおける高頻度
区画が、図５（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）に示す分
布である場合について説明する。これらの図に示すよう
に、ＣＣＤ感度外である輝度を示す区画に含まれる頻度
数が１つ１つの区画では高くない場合でも、輝度ヒスト
グラムを作成するときにはＣＣＤ感度外の頻度が合計さ
れてしまうため、疑似の高頻度区画が表れる場合がある
という問題がある。また図５（ｈ）、（ｉ）、（ｊ）に
示す分布である場合、ＣＣＤ感度外に実際の高頻度区画
があるにもかかわらず、ＣＣＤ感度外である実際の輝度
値でなく輝度ヒストグラムの一番端の区画を疑似の高頻
度区画としてしまう問題がある。

【００６０】なお、上記におけるＣＣＤ感度外とは、本
発明の実施形態ではあらかじめ設定された範囲の外であ
ることとしてよい。これは、ＣＣＤの感度範囲がＣＣＤ
の感度特性などで不正確になることがあるため、その不
正確さによる誤差を防止するためである。

【００６１】こうした問題をふまえて、本発明の実施形
態としてのビデオカメラの動作を図３に示す第２のフロ
ーチャートを用いて説明する。なお、図２と共通する動
作ステップについてはステップ番号を同じにしてあり、
その説明は省略する。

【００６２】まず、ある定められた輝度値を示す閾値区
画（輝度閾値区画）を定めておく。例えば図５（ｅ）で
１２ｅｖを高輝度閾値区画、６ｅｖを低輝度区画とした
場合には、図５（ｄ）の場合にはヒストグラムの区画番
号８が高輝度閾値区画になり、区画番号２が低輝度閾値
区画となる（ステップＳ４２）。

【００６３】ここで、図５（ｄ）の場合に区画番号８が
高輝度閾値区画になるのは、高輝度閾値区画に相当する
区画がヒストグラムの範囲外の時にはその最大区画８と
し、低輝度閾値区画に相当するものがヒストグラムの範
囲外の時にはその最小区画０とするためである。

【００６４】そして、高輝度閾値区画の輝度値以上の輝
度値を示す区画に含まれる頻度数の合計値Ｈ１を求める
（ステップＳ５１）。ここでは高輝度閾値区画が８なの
で区画８の頻度数がＨ１となる。（例えば、高輝度閾値
区画が７の場合には区画７と８に含まれる頻度数の合計
となる。）こうして求められたＨ１が定められた明部閾
値以上で且つ明るい方の高頻度区画８が明部閾値以上で
ある場合は高輝度処理３を選択し（ステップＳ５２；Ｙ
ＥＳ）、そうでない場合には他の高輝度処理をおこな
い、次の低輝度側の処理に移る（ステップＳ５２；Ｎ
Ｏ）。そして、低輝度側でも同様の処理をおこなう（ス
テップＳ６１，ステップＳ６２）。

【００６５】これは図５（ｅ）のようにＣＣＤ感度外の
頻度で擬似的に高頻度区画が存在する場合、ＣＣＤ感度
外の頻度が多ければ間違いなく高頻度区画が存在し高輝
度除去をおこなうのが適切と考えられるため、擬似的に
高頻度区画が存在しているのか間違いなく存在するのか
を識別するための処理である。

【００６６】また、図５（ｇ）、（ｊ）に示すように、
高頻度区画の位置が輝度ヒストグラムの両端の区画にあ
る場合、高頻度区画が本当に存在するのか、また存在す
る場合にはどこの輝度値なのかを見つけるために露出を
変更する必要がある。そのため、この場合には高頻度区
画がＣＣＤ感度内となるように露出を制御して高頻度区
画が示す輝度を判断できるようにしてから輝度ヒストグ
ラムを作成し、この輝度ヒストグラムを用いて図２また
は図３に示す高輝度処理の選択をおこない、露出を決定
する。

【００６７】このように高頻度区画がＣＣＤ感度内とな
るように露出を制御する場合、撮影被写体画像を画像表
示部１５に常に表示していると、高頻度区画を見つける
ための露出制御により画像表示部１５が明るくなったり
暗くなったりしてしまう。そこで高頻度区画を見つける
ための露出制御の開始時点での画像を記憶しておき、高
頻度区画を見つけるための露出制御中はその画像を画像
表示部１５に表示させておく方法を用いることで画面が
明るくなったり暗くなったりすることを防ぐことができ
る。

【００６８】しかしこの方法で高頻度区画を見つけるた
めの時間がかかりすぎると、モニタ画面では間欠動作で
の表示になってしまう。そこで高頻度区画を見つけるた
めの露出制御中は、画像表示部１５への入力画像である
画像表示用信号のみに露出変化分を打ち消すためのゲイ
ンコントロールをおこなうことで画像表示部１５上では
露出変化を少なくするようにする。すなわち、このゲイ
ンコントロールにより、画像表示部１５上では露出制御
前とほぼ同等の露出で撮影されたように画像を表示させ
ることができる。

【００６９】中央重点での処理の時に高頻度区画の分布
状態が中央に集まっている場合には、高頻度部分を撮影
しようとしていると考えられるので、高輝度処理をおこ
なうと白飛びをおこしてしまうことがあり好ましくな
い。そこで高頻度区画が画像のどの位置に分布している
かという分布状態を調べ、その分布状態により高頻度処
理の選択を変えるようにする。すなわち、上記の分布状
態が画像の中央に集まっている場合には、基本的には高
輝度データの除去をおこなわない高輝度処理を選択する
こととする。

【００７０】なお、本発明による処理はプログラムで可
能であり、メモリカード１３などの外部記憶媒体にこの
処理を含んだプログラムを記憶させておき、必要に応じ
てカメラのプログラムを書き換えることにより本発明に
よる処理をおこなわせるようにしてもよい。

【００７１】また、本発明の実施形態では、評価小領域
や評価中領域の設定は図６に示す設定として説明してい
るが、これに限定されず、他の設定としてもよい。

【００７２】また、本発明の実施形態では、露出制御に
用いられる輝度ヒストグラムは、図９に示すように１区
画あたりの幅が１ｅｖであり区画数は９つであることと
して説明しているが、この区画幅や区画数に限定され
ず、他の区画幅や他の区画数としてもよい。

【００７３】また、本発明の実施形態では、撮影した画
像はメモリカード１３に記憶されることとして説明して
いるが、記憶媒体であればメモリカードに限定されず、
例えばビデオテープでもよい。この時、制御プログラム
を格納しているメモリカードは、画像を記憶する記憶媒
体とは別にビデオカメラにセットすることとなる。

【００７４】また、本発明の実施形態では、光学機器の
露出制御装置をビデオカメラの露出制御装置として説明
しているが、撮像素子を用いる光学機器であればこれに
限定されず、例えばデジタルスチルカメラやＣＣＤを用
いるスコープなどでもよい。

【００７５】

【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明の光学機器の露出制御装置およびプログラム、並びに
方法によれば、高頻度区画の示す輝度値を基に高輝度処
理をおこなうか否かを選択するとともに、そうした高頻
度処理を複数持つことにより、最適な高頻度処理により
露出を決定することができる。すなわち、輝度ヒストグ
ラムを使用して高頻度区画を求めることにより、高輝度
部分の影響を除去するのに最適な高輝度除去処理（高輝
度処理）を状況に応じて選択することができる。

【００７６】また、本発明の光学機器の露出制御装置お
よびプログラム、並びに方法によれば、露出条件を変え
ることで確実に高頻度区画を求めることができ、それに
よりＣＣＤ感度外に高頻度区画があっても状況にあった
高輝度除去処理を選択することができる。

【００７７】また、本発明の光学機器の露出制御装置お
よびプログラム、並びに方法によれば、高頻度区画の分
布を調べることでより状況にあった高輝度除去処理を選
択することができる。

【００７８】また、本発明の光学機器の露出制御装置お
よびプログラム、並びに方法によれば、高頻度区画を求
める露出制御時に、モニタ画面のハンチングを防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態としてのビデオカメラの構成
例を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施形態の基本の動作例を示す第１の
フローチャートである。

【図３】本発明の実施形態の動作例を示す第２のフロー
チャートである。

【図４】高頻度区画の例を示すための輝度ヒストグラム
である。

【図５】高頻度区画とその輝度（ｅｖ値）を示す図であ
る。

【図６】撮影する画像領域を１０×１０の１００個の評
価小領域に分割した例を示す図である。

【図７】中央重点測光をおこなう場合の評価領域の設定
例を示す図である。

【図８】高輝度処理について説明するための、山などを
写した風景写真をモデル化した図である。

【図９】図８の画像における輝度の分布を示す輝度ヒス
トグラムである。

【図１０】暗い部分が画像の中にある程度の割合以上存
在する場合の例を示す図と、その時の輝度ヒストグラム
である。

【符号の説明】

１レンズ（光学系）２絞り３ＣＣＤ４ＣＤＳ５プロセス処理回路６Ａ／Ｄ変換器７絞り制御部８ＣＣＤ駆動部９システム制御部１０デジタル信号処理部１１メモリ１２画像データ処理部１３メモリカード１４画像表示処理部１５画像表示部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光学系から入射した光により得られる画
像を電気信号に変換する撮像手段と、前記撮像手段により変換された電気信号を輝度信号に変
換する信号処理手段と、前記画像を複数の領域に分割し、前記領域のそれぞれに
ついて前記輝度信号を積算する輝度積算手段と、前記輝度積算手段により算出された輝度積算値を任意の
方法で組み合わせ、露出を評価するための露出評価値に
変換する露出評価手段と、前記露出評価手段により変換された露出評価値により露
出を制御する露出制御手段と、を備える光学機器の露出
制御装置において、前記露出評価手段は、前記輝度積算値を基に複数の区画
からなる輝度ヒストグラムを作成し、前記複数の区画の
中で頻度数があらかじめ定められた閾値より大きい区間
（以下、高頻度区画）を抽出し、あらかじめ定められた
区画数よりも離れている前記高頻度区画が２つ以上ある
場合に、それぞれの前記高頻度区画によって示される輝
度値を用いて最適な高輝度処理の方法を選択することを
特徴とする光学機器の露出制御装置。
【請求項２】前記露出評価手段は、前記高頻度区画の
示す輝度値がある定められた閾値区画（以下、高輝度閾
値区画）の示す輝度値以上である場合、前記高輝度閾値区画の示す輝度値より大きい輝度値を示
す区画に含まれる頻度数の合計が、ある閾値より多いか
否かによって最適な高輝度処理の方法を選択することを
特徴とする請求項１記載の光学機器の露出制御装置。
【請求項３】前記露出評価手段は、前記高頻度区画の
示す輝度値がある定められた閾値区画（以下、低輝度閾
値区画）の示す輝度値以下である場合、前記低輝度閾値区画の示す輝度値より小さい輝度値を示
す区画に含まれる頻度数の合計が、ある閾値より多いか
否かによって最適な高輝度処理の方法を選択することを
特徴とする請求項１記載の光学機器の露出制御装置。
【請求項４】前記高頻度区画が輝度ヒストグラムのあ
らかじめ設定された範囲の外にある場合、前記露出制御手段は、前記高頻度区画が前記あらかじめ
設定された範囲の内となるように露出を制御し、前記露出評価手段は、前記高頻度区画が前記あらかじめ
設定された範囲の内となった輝度ヒストグラムを用いて
前記高輝度処理の方法の選択をおこなうことを特徴とす
る請求項１から３の何れか１項に記載の光学機器の露出
制御装置。
【請求項５】前記露出評価手段は、前記高頻度区画に
含まれる輝度データを示す前記領域が、前記画像のどの
位置に存在するかという分布状態によって最適な高輝度
処理の方法を選択することを特徴とする請求項１から４
の何れか１項に記載の光学機器の露出制御装置。
【請求項６】前記画像をユーザに確認させる画像表示
手段を有し、前記露出制御手段が前記高頻度区画が前記あらかじめ設
定された範囲の内となるように露出の制御をおこなう
際、前記画像表示手段は、該露出の制御の開始時点での画像
を表示することを特徴とする請求項４記載の光学機器の
露出制御装置。
【請求項７】前記画像をユーザに確認させる画像表示
手段を有し、前記露出制御手段が前記高頻度区画が前記あらかじめ設
定された範囲の内となるように露出の制御をおこなう
際、前記画像表示手段は、該露出の制御を打ち消すためのゲ
イン補正を前記画像表示手段への入力画像に対しておこ
なうことを特徴とする請求項４記載の光学機器の露出制
御装置。
【請求項８】前記露出評価手段は、前記分布状態が前
記画像の中央に集まっている場合には、高輝度データの
除去をおこなわない高輝度処理を選択することを特徴と
する請求項５記載の光学機器の露出制御装置。
【請求項９】光学系から入射した光により得られる画
像を電気信号に変換する撮像手段と、前記撮像手段により変換された電気信号を輝度信号に変
換する信号処理手段と、前記画像を複数の領域に分割し、前記領域のそれぞれに
ついて前記輝度信号を積算する輝度積算手段と、前記輝度積算手段により算出された輝度積算値を任意の
方法で組み合わせ、露出を評価するための露出評価値に
変換する露出評価手段と、前記露出評価手段により変換された露出評価値により露
出を制御する露出制御手段と、を備える光学機器に以下
の処理を実行させるための露出制御プログラムであっ
て、前記輝度積算値を基に複数の区画からなる輝度ヒストグ
ラムを前記露出評価手段により作成する処理と、前記複数の区画の中で頻度数があらかじめ定められた閾
値より大きい区間（以下、高頻度区画）を抽出する処理
と、抽出された前記高頻度区画があらかじめ定められた区画
数よりも離れて２つ以上である場合に、それぞれの前記
高頻度区画によって示される輝度値を用いて最適な高輝
度処理を選択する選択処理と、を前記光学機器に実行さ
せることを特徴とする光学機器の露出制御プログラム。
【請求項１０】前記選択処理では、前記高頻度区画の
示す輝度値がある定められた閾値区画（以下、高輝度閾
値区画）の示す輝度値以上である場合には、前記高輝度閾値区画の示す輝度値より大きい輝度値を示
す区画に含まれる頻度数の合計が、ある閾値より多いか
否かによって最適な高輝度処理を選択することを特徴と
する請求項９記載の光学機器の露出制御プログラム。
【請求項１１】前記選択処理では、前記高頻度区画の
示す輝度値がある定められた閾値区画（以下、低輝度閾
値区画）の示す輝度値以下である場合には、前記低輝度
閾値区画の示す輝度値より小さい輝度値を示す区画に含
まれる頻度数の合計が、ある閾値より多いか否かによっ
て最適な高輝度処理を選択することを特徴とする請求項
９記載の光学機器の露出制御プログラム。
【請求項１２】前記高頻度区画が輝度ヒストグラムの
あらかじめ設定された範囲の外にある場合、前記高頻度区画が前記あらかじめ設定された範囲の内と
なるように前記露出制御手段により露出を制御する処理
を前記光学機器に実行させ、前記選択処理では、前記高頻度区画が前記あらかじめ設
定された範囲の内となった輝度ヒストグラムを用いて前
記露出評価手段により前記高輝度処理の選択をおこなう
ことを特徴とする請求項９から１１の何れか１項に記載
の光学機器の露出制御プログラム。
【請求項１３】前記選択処理では、前記高頻度区画に
含まれる輝度データを示す前記領域が、前記画像のどの
位置に存在するかという分布状態を用いて前記露出評価
手段により最適な高輝度処理を選択することを特徴とす
る請求項９から１２の何れか１項に記載の光学機器の露
出制御プログラム。
【請求項１４】前記光学機器は前記画像をユーザに確
認させる画像表示手段を有し、前記高頻度区画が前記あ
らかじめ設定された範囲の内となるように前記露出制御
手段により露出の制御をおこなう際、該露出の制御の開始時点での画像を前記画像表示手段に
より表示する処理を前記光学機器に実行させることを特
徴とする請求項１２記載の光学機器の露出制御プログラ
ム。
【請求項１５】前記光学機器は前記画像をユーザに確
認させる画像表示手段を有し、前記高頻度区画が前記あらかじめ設定された範囲の内と
なるように前記露出制御手段により露出の制御をおこな
う際、該露出の制御を打ち消すためのゲイン補正を前記画像表
示手段への入力画像に対しておこなう処理を前記光学機
器に実行させることを特徴とする請求項１２記載の光学
機器の露出制御プログラム。
【請求項１６】前記選択処理では、前記分布状態が前
記画像の中央に集まっている場合には、高輝度データの
除去をおこなわない高輝度処理を選択することを特徴と
する請求項１３記載の光学機器の露出制御プログラム。
【請求項１７】光学系から入射した光により得られる
画像を電気信号に変換する撮像手段と、前記撮像手段により変換された電気信号を輝度信号に変
換する信号処理手段と、前記画像を複数の領域に分割し、前記領域のそれぞれに
ついて前記輝度信号を積算する輝度積算手段と、前記輝度積算手段により算出された輝度積算値を任意の
方法で組み合わせ、露出を評価するための露出評価値に
変換する露出評価手段と、前記露出評価手段により変換された露出評価値により露
出を制御する露出制御手段と、を備える光学機器におけ
る露出制御方法であって、前記輝度積算値を基に複数の区画からなる輝度ヒストグ
ラムを前記露出評価手段により作成し、前記複数の区画の中で頻度数があらかじめ定められた閾
値より大きい区間（以下、高頻度区画）を抽出し、抽出された前記高頻度区画があらかじめ定められた区画
数よりも離れて２つ以上である場合に、それぞれの前記
高頻度区画によって示される輝度値を用いて最適な高輝
度処理を選択することを特徴とする光学機器の露出制御
方法。
【請求項１８】前記最適な高輝度処理を選択する際、前記高頻度区画の示す輝度値がある定められた閾値区画
（以下、高輝度閾値区画）の示す輝度値以上である場合
には、前記高輝度閾値区画の示す輝度値より大きい輝度値を示
す区画に含まれる頻度数の合計が、ある閾値より多いか
否かによって最適な高輝度処理を選択することを特徴と
する請求項１７記載の光学機器の露出制御方法。
【請求項１９】前記最適な高輝度処理を選択する際、前記高頻度区画の示す輝度値がある定められた閾値区画
（以下、低輝度閾値区画）の示す輝度値以下である場合
には、前記低輝度閾値区画の示す輝度値より小さい輝度値を示
す区画に含まれる頻度数の合計が、ある閾値より多いか
否かによって最適な高輝度処理を選択することを特徴と
する請求項１７記載の光学機器の露出制御方法。
【請求項２０】前記最適な高輝度処理を選択する際、前記高頻度区画が輝度ヒストグラムのあらかじめ設定さ
れた範囲の外にある場合には、前記高頻度区画が前記あらかじめ設定された範囲の内と
なるように前記露出制御手段により露出の制御をおこな
い、該露出の制御により前記高頻度区画が前記あらかじめ設
定された範囲の内となった輝度ヒストグラムを用いて前
記露出評価手段により前記高輝度処理の選択をおこなう
ことを特徴とする請求項１７から１９の何れか１項に記
載の光学機器の露出制御方法。
【請求項２１】前記最適な高輝度処理を選択する際、前記高頻度区画に含まれる輝度データを示す前記領域
が、前記画像のどの位置に存在するかという分布状態を
用いて前記露出評価手段により最適な高輝度処理を選択
することを特徴とする請求項１７から２０の何れか１項
に記載の光学機器の露出制御方法。
【請求項２２】前記光学機器は前記画像をユーザに確
認させる画像表示手段を有し、前記高頻度区画が前記あらかじめ設定された範囲の内と
なるように前記露出制御手段により露出の制御をおこな
う際、該露出の制御の開始時点での画像を前記画像表示手段に
より表示することを特徴とする請求項２０記載の光学機
器の露出制御方法。
【請求項２３】前記光学機器は前記画像をユーザに確
認させる画像表示手段を有し、前記高頻度区画が前記あらかじめ設定された範囲の内と
なるように前記露出制御手段により露出の制御をおこな
う際、該露出の制御を打ち消すためのゲイン補正を前記画像表
示手段への入力画像に対しておこなうことを特徴とする
請求項２０記載の光学機器の露出制御方法。
【請求項２４】前記分布状態を用いて前記最適な高輝
度処理を選択する際、前記分布状態が前記画像の中央に集まっている場合、高
輝度データの除去をおこなわない高輝度処理を選択する
ことを特徴とする請求項２１記載の光学機器の露出制御
方法。