JP2645859B2

JP2645859B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP2645859B2
Application number: JP63150575A
Authority: JP
Inventors: 俊宣春木; 健一菊地; 正男宅間
Original assignee: Sanyo Denki Co Ltd
Current assignee: Sanyo Denki Co Ltd
Priority date: 1988-05-20
Filing date: 1988-06-17
Publication date: 1997-08-25
Anticipated expiration: 2012-08-25
Also published as: JPH0256180A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、露出調整機構及びガンマ補正機構を備える
ビデオカメラ等の撮像装置に関する。

（ロ）従来の技術ビデオカメラ等の撮像装置において、被写体に対して
適切な撮像輝度信号レベル（明るさ）を得ることは重要
な要素である。これには、画面内の撮像信号の絶対的な
レベル（平均の明るさ）と相対的なレベル（コントラス
ト）がある。

前者は、光学絞り、AGC回路等の露出調整機構によ
り、また後者はガンマ（γ）補正機構により適切に調整
される。

更に詳述すると、一般に広く賞用されている露出調整
機構としては、レンズ等の光学絞り及び撮像映像信号レ
ベルを増幅するアンプの増幅率の制御にて為されるもの
があるが、この方法には画面内に光源等の高輝度部を含
む場合や、背景が非常に暗い場合に、主要被写体が適切
な明るさを得られないという問題点があった。

この問題点を解決するために、多くの画面において主
要被写体は、その中央に置かれるということを利用した
露出補正法が提案されている。例えば、特開昭62−1103
69号公報（H04N 5/243）には、画面を中央領域と周辺領
域の２つに分割し、夫々の領域における撮像映像信号の
信号レベルを評価値として検出し、周辺領域の評価値に
対して中央領域の評価値に重みを付けた（極端な場合に
は1:0）上で両評価値の比に応じてレンズの絞り量及び
撮像映像信号の増幅利得を制御することにより、中央領
域の露出決定に対する寄与を増加させる技術が開示され
ている。

ところで、被写体輝度のダイナミックレンジに対し
て、現在の撮像素子のそれは遥かに小さく、更にCRT等
の表示装置のそれは更に小さい。このため、上述の様に
輝度信号の絶対レベルの制御だけでは、高輝度部のサチ
リ、低輝度部の黒つぶれは避けられず、被写体全体に対
して適切な明るさを得ることは困難である。

そこで、通常の撮像装置では、文献「カラービデオカ
メラとその使い方」（日本放送出版協会、昭和56年３月
20日発行）のP93に示される様に、撮像素子の光電変換
特性（ガンマ特性）及び表示装置の非線形光電変換特性
に基づく撮像素子から表示装置までのシステムの総合ガ
ンマ特性を常に１とするために、カメラ側で回路内にガ
ンマ補正を行う技術が採用されている。

（ハ）発明が解決しようとする課題前記従来技術（特開昭62−110369号公報）の様に、主
要被写体が存在する中央部を優先エリアとし、このエリ
アの輝度レベルが目標レベルに一致する様に露出調整を
実行すると、中央部が周辺部を含んだ画面全体に対して
相対的に著しく暗い場合に、この中央部を最適な輝度レ
ベルに制御すると、周辺部の非優先エリアは著しく露出
過多となり、逆に相対的に著しく明るい場合に最適な輝
度レベルに制御すると、周辺部は著しく露出不足とな
る。

また優先エリア内の輝度レベルが極端に小さい場合に
は、S/Nが劣化してノイズの影響により輝度レベルに頻
繁に変動が生じ露出制御が不安定となる。

（ニ）課題を解決するための手段本発明は、撮像画面を分割することにより設定された
優先エリアを含む複数のエリア毎に撮像映像信号の輝度
レベルを検出し、優先エリアの輝度レベルが目標レベル
に一致する様に露出調整を行なうと共に、エリア毎の輝
度レベルより画面コントラストを検出し、このコントラ
ストより補正用ガンマ値を決定してガンマ補正を行うに
際して、優先エリアの輝度レベルと他のエリアの輝度レ
ベルとの関係により、補正用ガンマ値を変化させ、また
極端に輝度レベルが小さいエリアについては、その輝度
レベルを固定値に置換することを特徴とする。

（ホ）作用本発明は上述の如く構成したので、優先エリアと画面
全体の輝度レベルとの間に大きな差がある場合に、画面
コントラストが圧縮され、非優先エリアの露出過多及び
不足が低減される。また輝度レベルが小さい時のノイズ
による影響が軽減され、最適な露出制御が可能となる。

（ヘ）実施例以下、図面に従い本発明の一実施例について説明す
る。

第１図は本実施例の回路ブロック図である。（１）は
ビデオカメラ部であり、フォーカスレンズ（２）を支持
して光軸方向に進退せしめるフォーカスリング（３）を
駆動するフォーカスモータ（４）と、露出制御する光学
絞り機構（６）と、この絞り機構（６）を駆動するアイ
リスモータ（７）と、被写体光を撮像映像信号に変換す
る固体撮像素子（CCD）を有する撮像回路（８）が配さ
れている。

撮像回路（８）により得られる撮像映像信号中の輝度
信号は、ハイパスフィルター（HPF）（９）と、ロウパ
スフィルター（LPF）（11）及び同期分離回路（12）に
送られる。

同期分離回路（12）にて輝度信号より分離された垂直
同期信号（VD）、水平同期信号（HD）は、サンプリング
エリアを設定するために切換制御回路（13）に供給され
る。

切換制御回路（13）は、垂直・水平同期信号（VD）
（HD）及びCCDを駆動させるクロックとなる固定の発振
器出力に基いて、第２図に示す様に画面中央に長方形の
サンプリングエリア（A1）と、このエリア（A1）を含み
面積がエリア（A1）の４倍のサンプリングエリア（A2）
及びこのエリア（A2）の周囲にサンプリングエリア（A
3）（A4）（A5）（A6）が設定できる様に選択信号（S
2）が後段の選択回路（15）に出力され、また、HPF
（９）出力とLPF（11）出力を選択する切換信号（S1）
が、切換回路（14）に供給される。

切換回路（14）は、切換信号（S1）を受けて、所定期
間、例えば32フィールド間はHPF（９）出力を選択し続
け、32フィールド毎に１フィールド間だけLPF（11）出
力を選択し、以後この切換動作を同周期で繰り返す。

選択回路（15）は、選択信号（S2）に基いて、切換回
路（14）にて選択されたHPFまたはLPFの出力を、サンプ
リングエリアに応じて積算回路（16）（17）…（21）に
選択出力する。即ち、第１サンプリングエリア（A1）に
関する各フィルター出力は積算回路（16）に、第２サン
プリングエリア（A2）に関する各フィルター出力は積算
回路（17）に、以下第３乃至第６サンプリングエリア
（A3）（A4）（A5）（A6）に関するフィルター出力は、
夫々積算回路（18）（19）（20）（21）に出力される。

積算回路（16）はA/D変換器（22）、加算器（23）、
メモリ回路（24）にて構成され、A/D変換器（22）は選
択回路（15）を通過してくる各フィルター出力を順次A/
D変換して、加算器（23）に出力する。加算器（23）は
前段のA/D変換器（22）後段のメモリ回路（24）と共に
ディジタル積分器を構成しており、メモリ回路（24）出
力とA/D変換器（22）出力を加算して、その加算結果を
再びメモリ回路（24）に供給する。メモリ回路（24）は
フィールド毎にリセットされ、加算器（23）出力、即ち
フィルターを経た輝度信号のレベルのディジタル変換値
の第１サンプリングエリア（A1）についての１フィール
ド分を保持することになる。

積算回路（17）（18）…（21）についても、積算回路
（16）と全く同一の構成を有しており、積算回路の夫々
に内蔵されるメモリ回路には、夫々のサンプリングエリ
アに関する現フィールドにおいて選択されたフィルター
を通過した輝度信号のレベルの１フィールドについての
積分値が保持されることになる。これらの各メモリ回路
の積分値は、更に後段のメモリ回路（25）に一括して記
憶される。

HPF（９）のカットオフ周波数は、具体的には200KHz
〜2.4MHzの帯域の通過を許容し、LPF（11）のカットオ
フ周波数は、０〜2.4MHzの帯域の通過を許容すべく設定
されている。尚、2.4MHzは輝度信号とは直接関係のない
極めて高い周波数であり、その値にあまり意味はなく、
HPF（９）は200KHz以上の帯域がとり出せればよく、LPF
（11）は実質的には省略して、LPF（11）の選択時には
撮像輝度信号を直接、切換回路（14）に供給してもよ
い。

従って、HPF（９）及びLPF（11）のいずれかを通過し
た輝度信号の高域または低域成分が、１フィールト分に
ついてディジタル的に積分され、各サンプリングエリア
毎に現フィールドの積分値としてメモリ回路（25）に記
憶されることになる。ここでメモリ回路（25）に記憶さ
れている積分値のうち、LPF（11）を選択した時の低域
成分の積分値は単位面積当りに正規化して露出制御用の
露出評価値として、またHPF（９）を選択した時の高域
成分の積分値はフォーカス制御用の焦点評価値として後
段のマイクロコンピュータ（マイコン）（26）にて演算
処理される。

これらの評価値は、マイコン（26）によりソフトウェ
ア的に処理され、この処理結果に基いてフォーカスモー
タ制御回路（27）に指令を発し、フォーカスモータ
（４）を駆動させてフォーカスレンズ（２）を進退さ
せ、焦点評価値が最大となる様にオートフォーカス動作
を実行し、またアイリスモータ制御回路（28）に指令を
発し、アイリスモータ（７）を駆動させて光学絞り機構
（６）を作動させて、露出評価値が所定の値となる様に
自動露出調整が可能となる。

次に第３図のフローチャートを参考にしてマイコン
（26）のオートフォーカス動作、オートアイリス動作の
メインルーチンを説明する。

ビデオカメラが動作状態に入ると、マイコン（26）は
第３図のメインルーチンを１フィールド毎に実行する。

まずSTEP（30）にて、メモリ回路（25）から現フィー
ルドでの各サンプリングエリアでの１フィールド分の積
分値がマイコン（26）内に読み込まれる。

次にオートフォーカス動作とオートアイリス動作を時
分割で行う為に設けられたカウンタ（AE−CNT）からデ
クリメント、即ち１減算し（STEP（32））、カウンタの
値が０か否かの判定を為し（STEP（33））、カウンタ値
が０でなければ、オートフォーカス動作を実行し、カウ
ンタ値が０の時のみオートアイリス動作を実行する。オ
ートフォーカス動作は、HPF（９）出力の積分値である
焦点評価値に基いて、フォーカスレンズ（２）を合焦位
置に保持するためのAFルーチン（35）を実行することに
より為される。

AFルーチン実行中は、HPF（９）を選択した時の、第
１、第２サンプリングエリア（A1）（A2）の積分値（DA
TA（１））（DATA（２））を現フィールドでの各エリア
の焦点評価値（X₍₁₎）（X₍₂₎）として取り出し、まずフ
ォーカスエリアとして第１サンプリングエリア（A1）を
指定して、フォーカスモータ（４）を駆動させてフォー
カスレンズ（２）を変位させ、第１サンプリングエリア
（A1）における焦点評価値X₍₁₎について、１フィールド
毎に、即ち焦点評価値X₍₁₎が更新される毎に、現フィー
ルドと前フィールドでの焦点評価値を比較し、この焦点
評価値が大きくなる方向にフォーカスモータ（４）の回
転を接続させ、山の頂点、即ち最大評価値となる位置を
検出し、この位置に達するとここを合焦位置としてフォ
ーカスモータ（４）を停止させフォーカスレンズ（２）
を固定して合焦動作を完了する。

また山の頂点検出時に遠点から近点までレンズ位置が
変化したにも拘らず、第１サンプリングエリア（A1）で
の焦点評価値X₍₁₎に明確な山の頂点が検出できず、第２
サンプリングエリア（A2）での焦点評価値X₍₂₎の最大評
価値の方が、第１サンプリングエリア（A1）での焦点評
価値X₍₁₎の最大評価値よりエリアの単位面積当りについ
て大きい場合には、第２サンプリングエリア（A2）をフ
ォーカスエリアとして指定し、以後、焦点評価値X₍₂₎が
最大評価値をとるレンズ位置を合焦位置として、このレ
ンズ位置を保持して合焦動作を完了する。

更にAFルーチンでは山の頂点に到達して、この位置に
レンズを一旦固定して合焦動作が完了した後も、焦点評
価値の変化を監視し、大きく焦点評価値が変化した場合
には、被写体が移動してフォーカスエリアから外れたと
して再び合焦動作を最初からやり直させる被写体変化の
監視動作が実行される。この監視動作において、第１サ
ンプリングエリア（A1）をフォーカスエリアとして合焦
動作を終了すれば、まずこの第１サンプリングエリア
（A1）について監視動作を行い、仮に第１サンプリング
エリア（A1）の焦点評価値X₍₁₎に大きな変化が生じた時
には、更に第２サンプリングエリア（A2）の焦点評価値
X₍₂₎に変化が生じたか否かを判断し、生じた時には合焦
動作の再開を指示するが、この焦点評価値X₍₂₎には大き
な変化が生じない場合には、主要な被写体は第12図に示
す様に鎖線の位置から実線の位置、即ち第２サンプリン
グエリア（A2）内で第１サンプリングエリア（A1）から
外れた位置に単に横方向に移動したに過ぎないとして、
フォーカスエリアを第１サンプリングエリアから（A1）
から第２サンプリングエリア（A2）に切換えて、監視動
作を継続する様に構成されている。

上述のAFルーチンが終了すると、カウンタ（AE−CN
T）の内容が１減算されて、カウンタ値が０になるか否
かが判定され（STEP（36））、０となるのであれば、マ
イコン（26）より切換制御回路（13）に制御信号が発せ
られ、これを受けて切換回路（14）にはLPF（11）を選
択する様に切換信号（S1）が発せられ、LPF（11）の選
択が為される（STEP（37））。こうしてLPF（11）が選
択されると、この選択によって得られる評価値が読み込
まれるのを待つ。

一方、STEP（33）にてオートアイリス動作が選択され
ると、オートアイリス動作の基本であるAEルーチン（3
8）が実行され、その後、カウンタ（AE−CNT）を初期状
態に戻し（STEP（39））、フィルターをHPF（９）に選
択して（STEP（40））、次のフィールドの評価値の積算
を待つ。ここでカウンタ（AE−CNT）の初期状態とは、3
2フィールド毎にLPF（11）を通過した輝度信号に基いて
露出評価値を算出するために初期値“32"を設定した状
態を言う。

次にオートアイリス動作をフローチャートに従って説
明する。メインルーチンのSTEP（38）でカウンタ（AE−
CNT）のカウント値がゼロになった時、即ち合焦動作の
開始より32フィールドが経過するとオートアイリス（A
E）ルーチンが第４図に示す様に実行される。まずメイ
ンルーチンのSTEP（30）にて読み込まれた第１、第３乃
至第６サンプリングエリア（A1）（A3）…（A6）におけ
る、LPF（11）を通過した輝度信号の１フィールド分の
積分値DATA（１）、DATA（３）、…DATA（６）を、各エ
リアの面積により正規化した値、即ち第１、第３乃至第
６サンプリングエリア（A1）（A3）…（A6）の面積（SM
1）（SM3）…（SM6）で割算して得られる単位面積当り
の積分値を、各エリアにおける露出評価値Z₍₁₎、Z₍₃₎…
Z₍₆₎としてSTEP（200）にて算出する。

但し、第２サンプリングエリア（A2）は、前述の如く
第１サンプリングエリア（A1）を含んだエリアと定義し
て合焦動作に用いていたが、露出制御動作では各露出評
価値に該当するエリアは夫々独立のエリアとする。従っ
て、露出評価値Z₍₂₎は第２サンプリングエリア（A2）か
ら第１サンプリングエリア（A1）を除いたエリアの露出
評価値と定義する。即ち、Z₍₂₎＝｛DATA（２）−DATA
（１）｝／｛（SM2）−（SM1）｝として算出される。

次に全エリアにおける平均値、即ちを平均露出評価値（Z_A）としてSTEP（201）にて算出す
る。

次にこの画面の輝度レベルを代表し、制御の対象とす
る対象評価値（Z_T）を決定する。まず、前述のオートフ
ォーカス動作で通常、主要被写体が存在するとしてフォ
ーカスエリアに使用した第１サンプリングエリア（A1）
を優先し、この第１サンプリングエリア（A1）の露出評
価値Z₍₁₎が平均露出評価値（Z_A）に対して、ある所定の
許容範囲内に入っているか否かを判別し、両露出評価値
の対数比の絶対値であるが所定値（ａ）内に入っているとSTEP（202）にて判断
されるならば、STEP（203）にてこの露出評価値Z₍₁₎を
対象評価値（Z_T）とし、またが所定値（ａ）の範囲外であり、かつ前述のオートフォ
ーカス動作においてフォーカスエリアとして大きい方の
第２サンプリングエリア（A2）が指定されているとSTEP
（204）にて判断された時には、露出評価値Z₍₂₎が平均
露出評価値（Z_A）に対してある所定の範囲内に入ってい
るか否かを判別し、が所定値（ａ）内に入っているとSTEP（205）にて判断
された時には、STEP（206）にてこの露出評価値Z₍₂₎を
対象評価値（Z_T）とする。

更にSTEP（205）にが満足されないと判断された時、またはが所定値（ａ）以下ではなく更にフォーカスエリアが第
１サンプリングエリア（A1）と指定されている時は、各
エリアの露出評価値Z_(i)（ｉ＝１〜６）のうち、平均露
出評価値（Z_A）に対して所定の範囲内にある、即ちが所定値（ａ）以下にあるものの平均を対象評価値
（Z_T）としてSTEP（207）にて算出する。尚、全エリア
での露出評価値がいずれも所定範囲内にないとSTEP（29
0）にて判断された時には、第１サンプリングエリア（A
1）の露出評価値Z₍₁₎を対象評価値（Z_T）とする。更にS
TEP（208）では露出評価値Z_(i)（ｉ_＝１〜６）の中の最
大値をＺmax、最小値をＺminとして露出決定に必要な値
として設定する。

STEP（202）（205）（207）にて各露出評価値が平均
露出評価値（Z_A）に対して予め設定された許容範囲内に
あるか、範囲外で大きく異なった値であるかを判断する
に際して、単に両者の比を用いても問題はないが、本実
施例ではこの両者の比のダイナミックレンジが極めて広
いこと考慮して対数圧縮した上で所定値（ａ）と比較し
ている。

以上の様に、複数のサンプリングエリアの露出評価値
の中のオートアイリス動作を実行するに際して、用いら
れるエリアの露出評価値である対象評価値は、第１サン
プリングエリア（A1）の露出評価値Z₍₁₎が優先され、こ
の第１サンプリングエリア（A1）に光源等の極端な高輝
度部や深緑等の極端な低輝度部、即ち異常輝度部が存在
し、平均評価値（Z_A）との比の対数圧縮値が所定値
（ａ）の範囲内にない場合には、フォーカスエリアが第
２サンプリングエリア（A2）であれば、露出評価値Z₍₂₎
を優先する。更にこの第２サンプリングエリア（A2）に
も異常輝度部が存在する場合には、異常輝度部が存在し
ないエリアの露出評価値の平均値を対象評価値とし、こ
れに該当するエリアをオートアイリス動作に用いる。

上述の如く設定された各値により、まず絞りの決定を
第５図のフローチャートに基いて実行する。STEP（21
0）にてまず、対象評価値（Z_T）と最大値（Ｚmax）の比
の対数及び対象評価値（Z_T）と最小値（Ｚmin）の比の対数を算出して、両者の差であるLOG を明暗判別値（Ｄ）として導出する。この明暗判別値
（Ｄ）は、対象評価値（Z_T）の基である主要被写体が画
面内で相対的に明るいか暗いかを判別するパラメータと
なり、主要被写体が明るく対象評価値（Z_T）が相対的に
大きい場合には、前項であるが大きくなり、後項であるは小さくなり、明暗判別値（Ｄ）は大きくなる。逆に対
象評価値（Z_T）が相対的に小さい場合には、前項は小さ
くなり、後項は大きくなり、明暗判別値（Ｄ）は小さく
なる。

尚、この明暗判別値（Ｄ）の算出に際して、評価値の
比の対数を用いている理由は、人間の視覚において明る
さの認識は通常、実際の被写体の輝度レベルが指数関数
的、例えば輝度レベルが２倍→４倍→８倍と大きくなれ
ば、視覚上の明るさはリニアに変化する点に着目してい
る。

STEP（211）（212）にて判別値（Ｄ）が所定値（ｂ）
（ｂ＞０）の範囲内である、即ち|D|＜ｂが成り立つと
判断された時には画面内の中間的な明るさであるとして
対象評価値（Z_T）を制御する目標値の上限（Z_U）及び下
限（Z_L）をSTEP（213）にて夫々（Ｖ）（ｖ）に定め、
また判別値（Ｄ）が＋ｂ以上と判断された時には相対的
に明るいとして上限（Z_U）、下限（Z_L）をSTEP（214）
にて夫々（Ｕ）（ｕ）に定める。更に判別値（Ｄ）が−
ｂ以下と判断された時には、相対的に暗いとして上限
（Z_U）、下限（Z_L）をSTEP（215）にて夫々（Ｗ）
（ｗ）に定める。ここでこれらの上、下限には夫々Ｕ
ＶＷ、ｕｖｗの関係を予め持たせておくことによ
り、対象評価値（Z_T）の画面内の相対的な明るさに対応
した目標範囲が得られることになる。

尚、上述の所定値（ｂ）は、主要被写体の輝度レベル
が画面全体の輝度レベルに対して、著しく明るいかある
いは著しく暗いと視覚上認識され得る時の限界値であ
り、予め実験的に求められている。

次にSTEP（216）（217）にて対象評価値（Z_T）と目標
値の上、下限（Z_U）、（Z_L）とを比較し、Z_U＞Z_T＞Z_Lが
成立するならば、適正露出が得られたとして光学絞り機
構（６）を駆動させるアイルスモータ（７）を停止状態
に維持して、現在の絞りを維持し、対象評価値（Z_T）が
上限（Z_U）より大きければ露出過多であるとして、STEP
（219）にて絞り機構が絞り量を１ステップ閉じる方向
にアイリスモータ（７）を駆動し、逆に対象評価値
（Z_T）が下限（Z_L）より小さければ、露出不足であると
してSTEP（218）にて絞り量を１ステップ開く方向にア
イリスモータ（７）を駆動させる。尚、アイリスモータ
（７）は、ステッピングモータにて構成されている。

このアイリスモータ（７）による絞り量の調整中は、
STEP（222）にて撮像映像信号を増幅するAGCアンプ（30
1）の利得を一定値（利得＝０でもよい）に固定してい
る（この状態をAGC動作OFF状態と呼ぶ）。また入射光量
を調整するだけでは適正な露出が困難となった場合、即
ち被写体が極端に低輝度でSTEP（218）を繰り返す間に
絞り機構が開放状態になったとSTEP（220）にて判断さ
れ、この状態に達しても適正な露出が得られない場合に
は、STEP（221）にてAGCアンプ（301）を作動させて、
その増幅利得を可変とし、入力される撮像映像信号のレ
ベルの大小に応じて利得を増幅して出力が一定レベルと
なるまで増幅する（この状態をAGC動作ON状態と呼
ぶ）。

尚、光学絞り機構（６）の開放状態は、アイリスモー
タ（７）の全回転量（全ステップ数）を監視したり、光
学絞り機構（６）自体の動作をメカ的に検出することに
より検知可能である。

上述の如く明暗判別値（Ｄ）の大小に応じて、目標値
の上限、下限を微妙に変化させて露出調整を実行する場
合の具体例を第７図乃至第９図に示す。尚、各図におい
て対象評価値（Z_T）は、フォーカスエリアである第１サ
ンプリングエリア（A1）から得られ、主要被写体はこの
第１サンプリングエリア（A1）に存在し、主要被写体の
輝度レベルは対象評価値（Z_T）に該当する。

図中、横軸は主要被写体及び背景を含む全被写体の露
出調整を施されていない実際の輝度レベルであり、画面
全体の輝度領域を（Ｌ）（矢印で示す）で示し、主要
被写体の実際の輝度レベルを（▽）で示している。縦軸
は絞り機構（６）、AGCアンプ（301）を通過して露出調
整が為された後の撮像映像信号の輝度レベルで、人間の
視覚の上で品位の良い映像であると認識できる許容範囲
である適正露出範囲（Ｍ）を矢印で示している。

ここで第７図は明暗判別値（Ｄ）と所定値（ｂ）との
間に|D|＜ｂの関係が成り立ち、対象評価値（Z_T）、即
ち主要被写体の実際の輝度レベル（▽）が画面全体の輝
度領域（Ｌ）の略中央に位置し、主要被写体が相対的に
中間的な明るさを有している場合を示し、第８図はＤ＜
−ｂの関係が成り立ち、主要被写体の実際の輝度レベル
（▽）が領域（Ｌ）のやや低い位置にあり、主要被写体
が相対的に暗い場合を示し、第９図はＤ＞＋ｂの関係が
成り立ち、主要被写体の実際の輝度レベルが領域（Ｌ）
のやや高い位置にあり、主要被写体が相対的に明るい場
合を示す。

各図において、（Ｐ）は、従来例の一種であり、画面
全体の平均輝度レベルにのみ基いて露出調整を実行する
方法を採用した場合の、全被写体による露出調整後の撮
像映像信号の輝度レベル領域であり、全被写体の実際の
輝度レベルとこの時の撮像映像信号の輝度レベルと直線
（ｐ）に示す関係となる。この領域（Ｐ）の平均値（A
V）（Ｐの中点）を適正露出範囲（Ｍ）の中点である最
適値（ｍ）に一致させることにより、画面全体について
は適正露出範囲（Ｍ）を略中央に位置させることができ
るが、第８図、第９図に示す様に主要被写体の実際の輝
度レベル（▽）は、画面全体の実際の輝度領域（Ｌ）に
対して相対的に低いあるいは高い位置であれば、主要被
写体の撮像輝度レベルは（t1）となり、適正露出範囲
（Ｍ）から外れて、主要被写体は露出不足となる。

また（Ｑ）は、従来例の一種であり、主要被写体の撮
像輝度レベルあるいはこの主要被写体を含むエリアの撮
像輝度レベルを最適値（ｍ）に一致させる方法を採用し
た場合の、全被写体による、即ち画面全体の撮像映像信
号の輝度レベル領域であり、全被写体により実際の輝度
レベルとこの時の撮像輝度レベルとは直線（ｑ）に示す
関係となる。この方式によると主要被写体には最適な露
出が得られるが、第８図、第９図の場合には背景等のそ
の他の画面が大きく適正露出範囲を外れており、薄暗い
または白くサチリを生じた画面となる。

（Ｒ）は本実施例の方式における全被写体による撮像
映像信号の輝度レベル領域であり、画面全体の実際の輝
度レベルと露出調整後の撮像映像信号の輝度レベルとは
直線（ｒ）に示す関係となる。後述する様に、この直線
（ｒ）を上下方向にシフトすることにより目標値を微妙
に変化させることになる。

第５図のフローチャートにおいて明暗判別値（Ｄ）の
絶対値が所定値（ｂ）の範囲内にあって画面全体に対し
て中間的な明るさであれば、目標値の上、下限を夫々
（Ｖ）（ｖ）に定めることにより、主要被写体が含まれ
る対象評価値（Z_T）がこの上、下限（Ｖ）（ｖ）の間に
位置する様に絞り機構が作動して、第７図に示す様に主
要被写体の撮像輝度レベル（t3）は領域（Ｑ）と同様に
最適値（ｍ）に一致し、全被写体による画面全体の撮像
輝度レベル領域（Ｒ）は適正露出範囲（Ｍ）を略中央に
位置せしめ、適正な露出調整が為される。

明暗判別値（Ｄ）と所定値（ｂ）との間にＤ＜−ｂの
関係が成り立ち、主要被写体の輝度レベルが相対的に暗
いと認められる時には、対象評価値の目標値の上、下限
（Z_U）（Z_L）を夫々（Ｖ）（ｖ）よりも小さな（Ｗ）
（ｗ）に変更し、絞り機構を作動させて、対象評価値
（Z_T）をこの上、下限（Z_U）（Z_L）内に位置せしめるこ
とにより、第７図の直線（ｒ）を下方にシフトさせて主
要被写体の撮像輝度レベルを適正露出範囲（Ｍ）の下限
近傍に位置せしめ、画面全体の撮像輝度レベル領域
（Ｒ）を適正露出範囲（Ｍ）にできる限り合致させるこ
とにより、主要被写体に視覚の上で十分に品位の良い適
正な露出が得られ、且つ他の画面も大きく適正露出範囲
（Ｍ）を外れることなく良好な画面が得られる。

更に明暗判別値（Ｄ）と所定値（ｂ）との間にＤ＞＋
ｂの関係が成り立ち、主要被写体の輝度レベルが相対的
に明るいと認められる時には、対象評価値の目標値の
上、下限（Z_U）（Z_L）を夫々（Ｖ）（ｖ）よりも大きな
（Ｕ）（ｕ）に変更して絞り機構を作動せしめることに
より、第８図の直線（ｒ）を上方にシフトさせて主要被
写体の撮像輝度レベルを適正露出範囲（Ｍ）の上限近傍
に位置せしめ、画面全体の撮像輝度レベル領域（Ｒ）を
適正露出範囲（Ｍ）にできる限り合致させることによ
り、主要被写体に視覚の上で十分に品位の良い適正な露
出が得られ、且つ他の画面も大きく適正露出範囲（Ｍ）
を外れることなく良好な画面が得られる。

次に第６図のフローチャートに基いてガンマ値の決定
について説明する。まずSTEP（230）にて画面のコント
ラスト（△）を露出評価値中の最大値（Ｚmax）と最小
値（Ｚmin）の比として導出し、予め設定されている減
少関数ｆ（△）にコントラスト（△）を代入して補正用
ガンマ（γ）を最適な値に変化させる演算を実行するも
のであり、具体的には、実験的に、 γ＝a₀LOG（Ｚmax/Zmin）＋b₀ ＝a₀LOG（△）＋b₀ （但し、a₀、b₀は定数で、a₀＜０、b₀＜０）の式を用いてSTEP（231）にて目標とする補正用ガンマ
（γ）が導出される。

ここでSTEP（232）にて被写体が極端に低輝度で、第
５図のフローチャートのSTEP（221）にてAGCアンプ（30
1）の利得が一定値に固定されておらず、通常のAGC動作
がONであると判断されれば、STEP（233）にて補正用ガ
ンマ（γ）を所定量（d₁）だけ減じ、画面コントラスト
を圧縮することにより、実質的に低輝度な被写体の信号
レベルを持ち上げることになる。

また、STEP（234）にて対象評価値（Z_T）（通常は優
先されたフォーカスエリアの露出評価値）についての明
暗判別値（Ｄ）が所定値（ｂ）の範囲外になり、即ちＤ
＜−ｂまたはＤ＞＋ｂとなる時には、STEP（235）にて
適正用ガンマ（γ）を所定量（d₂）だけ減少させ、画面
コントラストを圧縮する。例えば、Ｄ＜−ｂが成り立
ち、主要被写体の輝度レベル、即ち対象評価値が画面全
体の輝度レベルに対して相対的に著しく低い場合に、光
学絞り機構（６）により露出調整が為されて、第８図の
（Ｒ）に示す様に主要被写体の輝度レベルを適正露出範
囲（Ｍ）の下限近傍に位置せしめると共に、画面全体の
輝度領域が適正露出範囲（Ｍ）を略中央に位置させて主
要被写体にも画面全体にも適正な露出を得られる様に工
夫が為されたが、（Ｒ）に示す露出調整後の高輝度領域
（r₀）は適正露出範囲（Ｍ）から外されたままである。
そこでこの時に、上述する様に補正用ガンマ（γ）を所
定量（d₂）だけ減少させることにより、画面コントラス
トを圧縮すると、第10図に示す様に、直線（ｒ）が曲線
（ｒ′）の如く変化し、画面全体の輝度領域は（Ｒ）か
ら（Ｒ′）に変化し、主要被写体の輝度レベルを適正露
出範囲（Ｍ）の下限近傍に位置させつつ画面全体の輝度
領域を適正露出範囲（Ｍ）に略一致させることが可能で
あり、光学絞り機構（６）による露出調整を更に補正し
て適正な露出が実現される。

また、Ｄ＞＋ｂが成り立ち、主要被写体の輝度レベル
が画面全体の輝度レベルに対して相対的に著しく高い場
合にも、第９図の（Ｒ）に示す様に露出調整後の低輝度
領域（r₁）は適正露出範囲（Ｍ）から外れたままであ
り、この時にも補正用ガンマ（γ）を所定量（d₂）だけ
減少させることにより、画面コントラストを圧縮する
と、第11図に示す様に、直線（ｒ）が曲線（ｒ″）の如
く変化し、画面全体の輝度領域は（Ｒ）から（Ｒ″）に
変化し、主要被写体の輝度レベルを適正露出範囲（Ｍ）
の上限近傍に位置させつつ画面全体の輝度領域を適正露
出範囲（Ｍ）に略一致させることが可能となり、光学絞
り機構（６）による露出調整を更に補正して適正な露出
が実現され、高輝度部分の露出過多及び低輝度部分の露
出不足が防がれる。

尚、第８図と第10図の輝度領域（Ｌ）（Ｒ）、直線
（ｒ）は同一であり、また第９図と第11図の輝度領域
（Ｌ）（Ｒ）、直線（ｒ）は同一である。こうして決定
された補正用ガンマ（γ）値をガンマ補正回路（302）
に供給するに際して前回の補正用ガンマ（γ_０）と大き
く異なっていると、一度に画面に補正が為されることに
なり、逆に見苦しい画面となってしまうため、補正用ガ
ンマは徐々に変化させる必要がある。

そこでSTEP（236）にて現フィールドでの補正用ガン
マ（γ）と前回決定された。即ち32フィールド前に決定
された補正用ガンマ（γ_０）とが比較され、現フィール
ドでの補正用ガンマの方が大きいならば、STEP（241）
にて補正用ガンマをワンステップ分（ｄγ）だけ大きく
し、前回の補正用ガンマ（γ_０）の方が大きいならば、
STEP（242）にて補正用ガンマをワンステップ分（ｄ
γ）だけ小さくする。ここでワンステップ分（ｄγ）は
補正用ガンマ（γ）がとり得る最大値と最小値との差
を、ｎ等分（n:自然数）することによって設定されてお
り、これにより補正用ガンマ（γ）はｎ段階に変化する
ことになる。

補正用ガンマ（γ）を切換えるに際して、前回の補正
用ガンマ（γ_０）から一方向に大きく変化させるために
は、32フィールド毎に連続的に変化させることが有効で
あるが、今回と前回の補正用ガンマが接近している場合
には、手ブレ等により微妙に画面の輝度レベルが変化
し、これに追従して補正用ガンマが切換毎に上下に振動
して繁雑な切換となる。そこで、この繁雑な切換えを防
ぐために、前回の補正用ガンマの変化方向と今回の変化
方向とをSTEP（237）（238）にてフラグ（SX）の状態に
応じて比較し、同じであればSTEP（239）（240）を飛び
越えてSTEP（241）（242）に移行し、異なれば前回と現
フィールドでの補正用ガンマ（γ_０）（γ）の差｜γ_０
−γ｜が、補正が不可欠と認識される所定値（Ｃ）以上
の基にのみ補正用ガンマを変化させることによって、ヒ
ステリシスを持たせている。

こうして決定された補正用ガンマに対応する制御信号
が、AGCアンプ（301）の後段に接続されたガンマ補正回
路（302）に入力されて、これに基いて撮像映像信号の
入力レベルに応じて増幅率が変更されて最適なガンマ補
正が実行され、画面コントラストが高い被写体に対して
も画面全体に適切な明るさが得られることになる。ガン
マ補正回路（302）にてガンマ補正が為された撮像映像
信号は、CRT（図示省略）に映出されたり、VTR（図示省
略）にて録画される。

ところで画面の設定されたエリア内が非常に暗い場合
に、レベルの低い撮像映像信号が撮像回路（８）内の増
幅回路を通過することにより、S/Nが劣化して輝度レベ
ルの値の誤差は大きくなる。従って、前述の実施例の様
に、撮像映像信号の輝度レベルをA/D変換してエリア毎
の露出評価値Z_i（ｉ＝１〜６）として算出するに際し
て、この露出評価値が極端に小さい場合には、評価値自
体の誤差も大きくなり、同一被写体を同一条件下で撮像
していても露出評価値は小さい値の領域でたえず変化し
て安定しない。そこで、前記実施例の様に各エリアの評
価値の比で露出を制御すると、絞り機構（６）による絞
り量がノイズに応じて頻繁に変化し、非常に不安定な画
面となる惧れがある。

そこで第13図に示す様に、第４図のSTEP（200）とSTE
P（201）の間に露出評価値置換ルーチン（250）を挿入
し、STEP（200）にて算出されたエリア毎の露出評価値Z
_(i)（ｉ＝１〜６）の中に極端に小さい値があれば、こ
の極端に小さい露出評価値のノイズに応じて頻繁に生じ
る変化が露出やγ補正に影響を及ぼさない様に、予め該
当エリアの露出評価値を固定値に置き換えておく工夫が
必要となる。この露出評価値置換ルーチン（250）にお
いて、STEP（251）にて露出評価値Z_(i)（ｉ＝１〜６）
の中で限界値（Pm）を下回ると判断されるものについ
て、STEP（252）にて予め設定されている固定値（h₀）
に置き換える。こうして極端に小さな露出評価値のみが
固定値（h₀）に置換された後に、前述と同様にSTEP（20
1）以降のフローチャートを実行することによりノイズ
の影響により頻繁に生じる露出評価値の変化が露出制御
やγ補正に影響を及ぼすことが防止される。尚、限界値
（Pm）は、輝度レベルが極端に小さい時にノイズによる
露出評価値の変化が顕著になり、露出制御に悪影響が生
じ始めると認識できる値であり、固定値（h₀）はh₀＝Pm
あるいはの様に限界値（h₀）以下あるいは近傍の値であり、共に
予め実験的に求められた値である。

（ト）発明の効果上述の如く本発明によれば、画面の特定エリアを優先
して、このエリアでの輝度レベルに基づいて露出調整を
行った場合に生じる優先エリア以外のエリアに生じる露
出過多・不足が、ガンマ補正にて低減させ、画面全体の
露出を適正にすることが可能となる。また、輝度レベル
が小さい時に生じるノイズによる影響が軽減され、安定
な露出制御が為される。

【図面の簡単な説明】

図面は全て本発明の一実施例に係り、第１図は全体の回
路ブロック図、第２図はエリア分割の説明図、第３図は
メインルーチンのフローチャート、第４図はAEルーチン
のフローチャート、第５図は絞り量決定のフローチャー
ト、第６図は補正用γ設定のフローチャート、第７図、
第８図、第９図は露出調整に関する特性図、第10図、第
11図はγ補正に関する特性図、第12図は主要被写体の移
動を説明する図、第13図は露出評価値置換ルーチンのフ
ローチャートである。（26）……マイクロコンピュータ（レベル検出手段）、
（302）……ガンマ補正回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平１−218178（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−270977（ＪＰ，Ａ) 特公平５−37595（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像画面を分割することにより設定された
優先エリアを含む複数のエリア毎に、撮像信号の輝度レ
ベルを検出するレベル検出手段と、前記優先エリアの輝度レベルが目標レベルに一致する様
に露出調整を行う露出調整手段と、前記優先エリアの画面全体に対する相対的な明るさの度
合いを示す明暗判別値を算出する算出手段と、前記エリア毎の輝度レベルより画面コントラストを検出
し、該画面コントラストにより補正用ガンマ値を決定し
てガンマ補正を行うガンマ補正手段とを備え、前記優先エリアが画面全体に対して高輝度となる場合
に、前記明暗判別値が大きくなるに連れて前記補正用ガ
ンマ値を大きくし、且つ前記優先エリアが画面全体に対
して低輝度となる場合に、前記明暗判別値が小さくなる
に連れて前記補正用ガンマ値を小さくすることを特徴と
する撮像装置。
【請求項２】撮像画面を分割することにより設定された
優先エリアを含む複数のエリア毎に、撮像信号の輝度レ
ベルを検出するレベル検出手段と、前記優先エリアの輝度レベルが目標レベルに一致する様
に露出調整を行う露出調整手段と、前記エリア毎の輝度レベルより画面コントラストを検出
し、該画面コントラストにより補正用ガンマ値を決定し
てガンマ補正を行うガンマ補正手段とを備え、前記レベル検出手段にて検出されたエリア毎の撮像信号
の輝度レベルの中に限界値以下のものがある時に、該当
エリアの輝度レベルを予め設定された固定レベルに置換
することを特徴とする撮像装置。