JP2005204095A - 露光制御装置 - Google Patents

Abstract

【構成】 信号処理回路２２で生成されるＲＧＢ画像データは、イメージセンサ１６によって撮影された被写界に対応する画像データである。ＣＰＵ３４は、かかるＲＧＢ画像データから被写界の明るさを判別して最適露光量を決定し、ＲＧＢ画像データから求められた積分値に基づいて露光補正量を決定する。ＣＰＵ３４はさらに、最適露光量を露光補正量によって補正して本露光量を求める。イメージセンサ１６の本露光は、こうして求められた本露光量に従って実行される。
【効果】 本露光量の正確な制御が実現される。
【選択図】 図１

Description

この発明は、露光制御装置に関し、特にたとえば、電子カメラに適用され、撮像装置によって捉えられた被写界像に基づいて露光量を制御する、露光制御装置に関する。

従来のこの種の露光制御装置の一例が、特許文献１に開示されている。この従来技術は、任意の露光量で捉えられた被写体像からヒストグラムを生成し、生成されたヒストグラムに基づいて被写体像の特徴を検出し、そして検出された特徴に基づいて露光量を補正しようとするものである。補正された露光量を用いることで、白とびや黒つぶれのない被写体像を生成することができる。
特開２００３−１５８６７３号公報［Ｈ０４Ｎ ５／２３８，５／３３５，Ｇ０３Ｂ ７／０９３，７／０９５，７／２８］

しかし、ＣＣＤから出力される画像データがＲＧＢデータであり、このＲＧＢデータに基づくＹデータからヒストグラムを生成する場合、ヒストグラムは被写体の色の影響を受ける。つまり、ＲＧＢデータのうち、Ｙデータに対する影響度が最も大きいデータはＧデータであり、Ｙデータに対する影響度が最も小さいデータはＲデータである。このため、たとえば赤色の物体をマクロ撮影した場合、Ｙデータすなわちヒストグラムは、実際の明るさよりも暗い値を示す。適正露出は暗いと誤判定した明るさに基づいて判定されるため、被写体像に白とびが現れてしまう。

それゆえに、この発明の主たる目的は、露光量を正確に制御することができる、露光制御装置を提供することである。

請求項１の発明に従う露光制御装置は、撮像装置によって捉えられかつ複数の色によって表現された被写界像に基づいて撮像面の露光量を制御する露光制御装置において、被写界像の明るさを判別して所定条件を満たす露光量を決定する第１決定手段、被写体像を表現する複数の色の色成分量に基づいて露光補正量を決定する第２決定手段、および第１決定手段によって決定された露光量を第２決定手段によって決定された露光補正量によって補正する補正手段を備えることを特徴とする、露光制御装置。

被写界像は、撮像装置によって捉えられかつ複数の色によって表現された像である。第１決定手段は、かかる被写界像の明るさを判別して所定条件を満たす露光量を決定し、第２決定手段は、かかる被写体像を表現する複数の色の色成分量に基づいて露光補正量を決定する。補正手段は、第１決定手段によって決定された露光量を第２決定手段によって決定された露光補正量によって補正する。こうして、撮像面の露光量が制御される。

被写界像の明るさの判別によって決定された露光量を被写界像を表現する複数の色の色成分量に基づいて決定された露光補正量によって補正することで、露光量の正確な制御が実現される。

請求項２の発明に従う露光制御装置は、請求項１に従属し、第１決定手段は、被写界像を表現する複数の色の色成分量に基づいて明るさを判別する第１判別手段を含む。かかる場合に、決定される露光量が最適値からずれる場合が生じる。

請求項３の発明に従う露光制御装置は、請求項１または２に従属し、複数の色は赤，緑および青を含み、第２決定手段は、赤の成分量，緑の成分量および青の成分量のうち赤の成分量を最も重視する。これによって、露光補正量を的確に決定することができる。

請求項４の発明に従う露光制御装置は、請求項１ないし３のいずれかに従属し、第２決定手段は、色成分量に基づいて複数の色にそれぞれ対応する複数の補正量を特定する特定手段、および特定手段によって特定された複数の補正量を互いに加算して露光補正量を求める加算手段を含む。これによって、複数の色について個別に補正量が特定され、露光補正量を正確に決定することができる。

請求項５の発明に従う露光制御装置は、請求項１ないし４のいずれかに従属し、第２決定手段は、第１決定手段によって決定された露光量に従う露光によって得られた被写界像に基づいて色成分量を判別する第２判別手段を含む。これによって、色成分量を正確に判別することができる。

請求項６の発明に従う露光制御装置は、請求項１ないし５のいずれかに従属し、補正手段は、露光補正量が決定された後に第１決定手段によって決定された露光量を露光補正量によって補正する。これによって、正確な露光制御が可能となる。

請求項７の発明に従うカメラは、請求項１ないし６のいずれかに記載の露光制御装置を備える。

この発明によれば、被写界像の明るさの判別によって決定された露光量を被写界像を表現する複数の色の色成分量に基づいて決定された露光補正量によって補正することで、露光量の正確な制御が実現される。

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

図１を参照して、この実施例のディジタルカメラ（電子カメラ）１０は、光学レンズ１２および絞り部材１４を含む。被写界の光学像は、これらの部材を通してイメージセンサ１６の撮像面に照射される。イメージセンサ１６の撮像面は、Ｒ（Red），Ｇ（Green）およびＢ（Blue）の色要素がモザイク状に配置された原色フィルタ（図示せず）によって覆われる。撮像面に形成された複数の受光素子（画素）は、原色フィルタを形成する複数の色要素にそれぞれ対応する。したがって、光電変換によって生成される複数の画素信号の各々は、Ｒ，ＢおよびＢのいずれか１つの色情報を有する。

電源が投入されると、ＣＰＵ３４は、スルー画像処理を実行するべく、プリ露光および間引き読み出しの繰り返しをＴＧ／ＳＧ（Timing Generator／Signal Generator）２０に命令する。ＴＧ／ＳＧ２０は、垂直同期信号および水平同期信号を周期的に発生し、かつこれらの同期信号に同期した複数のタイミング信号を発生する。一部のタイミング信号はイメージセンサ１６に与えられ、他の一部はＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤ回路２２に与えられる。

イメージセンサ１６は、与えられたタイミング信号に従ってプリ露光および間引き読み出しを繰り返し施される。この結果、低解像度の生画像信号が周期的にイメージセンサ１６から出力される。出力された生画像信号は、奇数ラインにＲ，Ｇ，Ｒ，Ｇ，…の色情報を有し、偶数ラインにＧ，Ｂ，Ｇ，Ｂ，…を有する。ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤ回路２２は、イメージセンサ１６から出力された生画像信号に相関２重サンプリング，自動利得調整およびＡ／Ｄ変換の一連の処理を施し、ディジタル信号である生画像データを出力する。

なお、イメージセンサ１６，ＴＧ／ＳＧ２０およびＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤ回路２２によって撮像装置が形成される。

撮像装置から出力された生画像データは、信号処理回路２４によって色分離，白バランス調整およびＹＵＶ変換の一連の処理を施される。信号処理回路２４は、こうして生成されたＹＵＶ画像データをメモリ制御回路２６を通してＳＤＲＡＭ２８に書き込む。ビデオエンコーダ３０は、ＳＤＲＡＭ２８に格納されたＹＵＶ画像データをメモリ制御回路２６を通して読み出し、読み出されたＹＵＶ画像データをＮＴＳＣ方式のコンポジットビデオ信号に変換する。変換されたコンポジットビデオ信号はＬＣＤモニタ３２に与えられ、この結果、被写界のリアルタイム動画像（スルー画像）が画面に表示される。

信号処理回路２４は、図２に示すように構成される。ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤ回路２２から出力された生画像データは、色分離回路２４ａで色分離を施される。これによって、各画素がＲ，ＧおよびＢの全ての色情報を有するＲＧＢ画像データが得られる。ＲＧＢ画像データのうち、Ｇ画像データはそのままＹＵＶ変換回路２４ｄに与えられ、Ｒ画像データはアンプ２４ｂで白バランス調整ゲインαを付与された後にＹＵＶ変換回路２４ｄに与えられ、そしてＢ画像データはアンプ２４ｃで白バランス調整ゲインβを付与された後にＹＵＶ変換回路２４ｄに与えられる。

ＹＵＶ変換回路２４ｄは、こうして与えられたＲＧＢ画像データにマトリクス演算を施し、上述のＹＵＶ画像データを生成する。また、アンプ２４ｄから出力されたＲ画像データは積分回路２４ｅに与えられ、色分離回路２４ａから出力されたＧ画像データは積分回路２４ｆに与えられ、そしてアンプ２４ｃから出力されたＢ画像データは積分回路２４ｇに与えられる。

図４を参照して、被写界は水平方向および垂直方向の各々において１６分割され、合計２５６個の分割エリアが被写界上に分布する。各々の分割エリアには、水平位置番号ｉ（ｉ：０〜１５）および垂直位置番号ｊ（ｊ：０〜１５）が割り当てられる。積分回路２４ｅ，２４ｆおよび２４ｇはそれぞれ、Ｒ画像データ，Ｇ画像データおよびＢ画像データを分割エリア毎に積分し、積分値Ｉｒ（ｉ，ｊ），Ｉｇ（ｉ，ｊ）およびＩｂ（ｉ，ｊ）を出力する。出力される積分値Ｉｒ（ｉ，ｊ），Ｉｇ（ｉ，ｊ）およびＩｂ（ｉ，ｊ）は、垂直同期信号が発生する毎に所定の遅延時間をおいてリセットされる。したがって、積分値Ｉｒ（ｉ，ｊ），Ｉｇ（ｉ，ｊ）およびＩｂ（ｉ，ｊ）は、１画面を形成する分割エリアの色評価値と定義できる。

シャッタボタン４０が操作されない間、ＣＰＵ３４は、スルー画像用白バランス調整処理およびスルー画像用ＡＥ処理を繰り返し実行する。いずれの処理も、上述の積分値Ｉｒ（ｉ，ｊ），Ｉｇ（ｉ，ｊ）およびＩｂ（ｉ，ｊ）に基づいて実行される。これによって、白バランス調整ゲインαおよびβと露光量とが繰り返し調整される。

シャッタボタン４０が半押しされると、ＣＰＵ３４は、記録画像用白バランス調整処理および記録画像用ＡＥ処理を実行する。このときも、白バランス調整ゲインαおよびβならびに露光量は、上述の積分値Ｉｒ（ｉ，ｊ），Ｉｇ（ｉ，ｊ）およびＩｂ（ｉ，ｊ）に基づいて調整される。

シャッタボタン４０が全押しされると、ＣＰＵ３４は、撮影／記録処理を実行するべく、１回の本露光と１回の全画素読み出しとをＴＧ／ＳＧ２０に命令し、圧縮処理をＪＰＥＧコーデック４２に命令する。

ＴＧ／ＳＧ２０は、対応するタイミング信号を発生し、イメージセンサ１６は、発生したタイミング信号に応答して本露光および全画素読み出しを施される。イメージセンサ１６からは、高解像度を有する１フレームの生画像信号が出力される。この生画像信号もまた、奇数ラインにＲ，Ｇ，Ｒ，Ｇ，…の色情報を有し、偶数ラインにＧ，Ｂ，Ｇ，Ｂ，…の色情報を有する。

出力された生画像信号はＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤ回路２２によって生画像データに変換され、生画像データは信号処理回路２４によってＹＵＶ画像データに変換される。変換されたＹＵＶデータは、メモリ制御回路２６を通してＳＤＲＡＭ２８に書き込まれる。ＪＰＥＧコーデック４２は、ＳＤＲＡＭ２８に格納されたＹＵＶ画像データをメモリ制御回路２６を通して読み出し、読み出されたＹＵＶ画像データにＪＰＥＧ圧縮を施し、そして圧縮画像データをメモリ制御回路２６を通してＳＤＲＡＭ２８に書き込む。

圧縮画像データがＳＤＲＡＭ２８に確保されると、ＣＰＵ３４は、この圧縮画像データをメモリ制御回路２６を通して読み出し、読み出された圧縮画像データを含む画像ファイルをＩ／Ｆ回路３６を通して記録媒体３８に記録する。

ＣＰＵ３４は、露光制御に関して、図６〜図８に示す露光制御タスクを実行する。ＣＰＵ３４はμＩＴＲＯＮのようなマルチタスクＯＳを搭載したマルチタスクＣＰＵであり、図示しない複数のタスクと並行して露光制御タスクを実行する。なお、このようなタスクに対応する制御プログラムは、フラッシュメモリ４４に記憶される。

まず図６を参照して、ステップＳ１では初期化処理を実行する。これによって、絞り量，露光時間，ならびに後述する閾値ＴＨｒ，ＴＨｇおよびＴＨｂが初期値に設定される。ステップＳ３では、シャッタボタン４０が半押しされたか否かを判断する。判断結果がＮＯである限りステップＳ５におけるスルー画像用ＡＥ処理を繰り返し、判断結果がＹＥＳとなると記録画像用ＡＥ処理を実行するべくステップＳ７に進む。

ステップＳ７では垂直同期信号が発生したか否か判断し、ＹＥＳであればステップＳ９で信号処理回路２４から積分値Ｉｒ（ｉ，ｊ），Ｉｇ（ｉ，ｊ）およびＩｂ（ｉ，ｊ）を取り込む（ｉ，ｊ：０〜１５）。ステップＳ１１では、取り込まれた積分値Ｉｒ（ｉ，ｊ），Ｉｇ（ｉ，ｊ）およびＩｂ（ｉ，ｊ）に数１に従う演算を施し、積分値Ｉｙ（ｉ，ｊ）を求める。求められた積分値Ｉｙ（ｉ，ｊ）は、１画面を形成する分割エリアの輝度評価値と定義できる。

ステップＳ１３では、数１によって求められた２５６個の積分値Ｉｙ（ｉ，ｊ）に基づいて中央重点測光を実行し、最適露光量ＥＶｓを算出する。ステップＳ１５では、最適露光量ＥＶｓを規定する露光時間および絞り量をＴＧ／ＳＧ２０およびドライバ１８に設定する。これ以降は、最適露光量ＥＶｓに従うプリ露光が実行される。

ステップＳ１５における露光設定の後に垂直同期信号が２回発生すると、ステップＳ１７でＹＥＳと判断し、ステップＳ１９で積分値Ｉｒ（ｉ，ｊ），Ｉｇ（ｉ，ｊ）およびＩｂ（ｉ，ｊ）を再度取り込む（ｉ，ｊ：０〜１５）。なお、ここで取り込まれる積分値Ｉｒ（ｉ，ｊ），Ｉｇ（ｉ，ｊ）およびＩｂ（ｉ，ｊ）は、最適露光量ＥＶｓに従う最初のプリ露光によって得られたＲＧＢ画像データの積分値である。

ステップＳ２１では積分値Ｉｒ（ｉ，ｊ）が閾値ＴＨｒを上回る分割エリアの数であるエリア数Ｎｒを特定し、ステップＳ２３では積分値Ｉｇ（ｉ，ｊ）が閾値ＴＨｇを上回る分割エリアの数であるエリア数Ｎｇを特定し、そしてステップＳ２５では積分値Ｉｂ（ｉ，ｊ）が閾値ＴＨｂを上回る分割エリアの数であるエリア数Ｎｂを特定する。

ステップＳ２７では特定されたエリア数Ｎｒとレジスタ３４ｒとを参照して補正係数ΔＥＶｒを算出し、ステップＳ２９では特定されたエリア数Ｎｇとレジスタ３４ｒとを参照して補正係数ΔＥＶｇを算出し、ステップＳ３１では特定されたエリア数Ｎｂとレジスタ３４ｒとを参照して補正係数ΔＥＶｂを算出する。

図３を参照して、レジスタ３４ｒには、色占有率について“９０％”，“８０％”，“７０％”，“６０％”および“５０％以下”の項目が設けられ、これらの項目の各々に補正係数ΔＥＶｒ，ΔＥＶｇおよびΔＥＶｂが割り当てられる。各項目に割り当てられた補正係数ΔＥＶｒ，ΔＥＶｇおよびΔＥＶｂに注目すると、“５０％以下”の項目を除き、補正係数ΔＥＶｒの絶対値が最も大きい。これは、Ｒ，ＧおよびＢのうちＲが最も重視されていることを意味する。

ステップＳ２７では、エリア数Ｎｒのパーセンテージ（＝Ｎｒ／２５６＊１００）に対応する補正係数ΔＥＶｒを線形補間によって求める。また、ステップＳ２９では、エリア数Ｎｇのパーセンテージ（＝Ｎｇ／２５６＊１００）に対応する補正係数ΔＥＶｇを線形補間によって求める。さらに、ステップＳ３１では、エリア数Ｎｂのパーセンテージ（＝Ｎｂ／２５６＊１００）に対応する補正係数ΔＥＶｂを線形補間によって求める。

ステップＳ３３では、数２に従って補正量ΔＥＶを算出する。

たとえば、図５に示す被写界を撮影したときにエリア数Ｎｒ，ＮｇおよびＮｂのパーセンテージがそれぞれ７５％，１０％および１５％とされれば、補正係数ΔＥＶｒ，ΔＥＶｇおよびΔＥＶｂはそれぞれ“−０．６ＥＶ”，“０．０ＥＶ”および“０．０ＥＶ”に決定される。数２の演算によって、補正量ΔＥＶは“−０．６ＥＶ”となる。なお、閾値ＴＨｒ，ＴＨｇおよびＴＨｂの数値によっては、エリア数Ｎｒ，ＮｇおよびＮｂのパーセンテージの合計が１００％を上回り得る。

ステップＳ３５〜Ｓ４１では、上述のステップＳ７〜Ｓ１３と同様の処理を実行する。こうして最適露光量ＥＶｓが求められると、ステップＳ４３で数３に従って補正露光量ＥＶｃを算出する。

ステップＳ４５では、算出された補正露光量ＥＶｃを規定する絞り量および露光時間をドライバ１８およびＴＧ／ＳＧ２０にそれぞれ設定する。設定が完了すると、シャッタボタン４０の操作状態をステップＳ４７およびＳ４９で判別する。シャッタボタン４０が全押しされたときは、ステップＳ４７でＹＥＳと判断し、ステップＳ５１で撮影／記録処理に要する期間待機してからステップＳ１に戻る。一方、シャッタボタン４０の操作が解除されたときは、ステップＳ４９でＹＥＳと判断し、直接ステップＳ１に戻る。

以上の説明から分かるように、色分離回路２４ａあるいはアンプ２４ｂおよび２４ｃから出力されるＲＧＢ画像データは、イメージセンサ１６によって撮影された被写界に対応する画像データである。ＣＰＵ３４は、かかるＲＧＢ画像データから被写界の明るさを判別し、最適露光量ＥＶｓを決定（S9〜S13）する。ＣＰＵ３４はまた、ＲＧＢ画像データから求められた積分値Ｉｒ（ｉ，ｊ），Ｉｇ（ｉ，ｊ）およびＩｂ（ｉ，ｊ）に基づいて補正量ΔＥＶを決定する（S19〜S33）。ＣＰＵ３４はさらに、最適露光量ＥＶｓを補正量ΔＥＶによって補正して本露光量ＥＶｃを求める（S43）。これによって、本露光量の正確な制御が実現される。

なお、この実施例では、中央重点測光によって最適露光量ＥＶｓを求めているが、中央重点測光に代えて平均測光やスポット測光を採用するようにしてもよい。

また、この実施例では３原色の色要素がモザイク状に配置された原色フィルタを用いているが、３原色を含む４色以上の色要素がモザイク状に配置された色フィルタや、Ｙｅ（Yellow），Ｃｙ（Cyan），Ｍｇ（Magenta）およびＧ（Green）の色要素がモザイク状に配置された色フィルタを採用するようにしてもよい。

さらに、この実施例では単一のイメージセンサを用いているが、各々が互いに異なる色のフィルタによって覆われた複数のイメージセンサによって被写界を撮影するようにしてもよい。

また、この実施例では最適露光量ＥＶｓを複数回にわたって算出するようにしているが、最適露光量ＥＶｓの算出は１回だけでもよい。

さらに、この実施例はディジタルカメラを用いて説明しているが、この発明は、イメージセンサを用いて露光を制御し、銀塩フィルムによって被写界を撮影する銀塩フィルムカメラにも適用することができる。

この発明の一実施例を示すブロック図である。 図１実施例に適用される信号処理回路の一例を示すブロック図である。 図１実施例に適用されるレジスタによって保持されたデータの一例を示す図解図である。 被写界に割り当てられた複数の分割エリアのマッピング状態の一例を示す図解図である。 被写界の一例を示す図解図である。 図１実施例の動作の一部を示すフロー図である。 図１実施例の動作の他の一部を示すフロー図である。 図１実施例の動作のその他の一部を示すフロー図である。

符号の説明

１０… ディジタルカメラ
１４… 絞り部材
１６… イメージセンサ
１８… ドライバ
２０… ＴＧ／ＳＧ
２４… 信号処理回路
３４… ＣＰＵ

Claims (7)

1. 撮像装置によって捉えられかつ複数の色によって表現された被写界像に基づいて撮像面の露光量を制御する露光制御装置において、
   前記被写界像の明るさを判別して所定条件を満たす露光量を決定する第１決定手段、
   前記被写体像を表現する前記複数の色の色成分量に基づいて露光補正量を決定する第２決定手段、および
   前記第１決定手段によって決定された露光量を前記第２決定手段によって決定された露光補正量によって補正する補正手段を備えることを特徴とする、露光制御装置。
2. 前記第１決定手段は、前記被写界像を表現する前記複数の色の色成分量に基づいて前記明るさを判別する第１判別手段を含む、請求項１記載の露光制御装置。
3. 前記複数の色は赤，緑および青を含み、
   前記第２決定手段は、前記赤の成分量，前記緑の成分量および前記青の成分量のうち前記赤の成分量を最も重視する、請求項１または２記載の露光制御装置。
4. 前記第２決定手段は、前記色成分量に基づいて前記複数の色にそれぞれ対応する複数の補正量を特定する特定手段、および前記特定手段によって特定された複数の補正量を互いに加算して前記露光補正量を求める加算手段を含む、請求項１ないし３のいずれかに記載の露光制御装置。
5. 前記第２決定手段は、前記第１決定手段によって決定された露光量に従う露光によって得られた被写界像に基づいて前記色成分量を判別する第２判別手段を含む、請求項１ないし４のいずれかに記載の露光制御装置。
6. 前記補正手段は、前記露光補正量が決定された後に前記第１決定手段によって決定された露光量を前記露光補正量によって補正する、請求項１ないし５のいずれかに記載の露光制御装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の露光制御装置を備える、カメラ。

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