JP2714432B2 - ビデオカメラの露出制御方法 - Google Patents

ビデオカメラの露出制御方法

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JP2714432B2 JP1089924A JP8992489A JP2714432B2 JP 2714432 B2 JP2714432 B2 JP 2714432B2 JP 1089924 A JP1089924 A JP 1089924A JP 8992489 A JP8992489 A JP 8992489A JP 2714432 B2 JP2714432 B2 JP 2714432B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は露出制御方法に関し、詳しくは固体撮像デバ
イスを被写体輝度の測光用に兼用したビデオカメラの露
出制御方法に関するものである。
〔従来の技術〕
ビデオカメラに採用された露出制御方法としては、例
えば特開昭62−203141号公報記載のものが知られてい
る。これは、人物等の主要被写体までの距離と撮影レン
ズの焦点距離情報から主要被写体の大きさが中心測光領
域に対応すると判断した場合には、中心測光領域と隣接
測光領域からの各出力によって得られる主要被写体と背
景の明るさの関係より露出補正量を求め、測光手段の全
測光領域からの各出力によって求められる中央重点平均
測光値に前記露出補正量を加えたものを露出値とし、逆
光シーン等においても適正露出が得られるように工夫し
たものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記の露出制御方法では、人物が顔に
対して反射率の高い(例えば白色)もしくは低い(例え
ば黒色)服を着ている場合には、適正露出が得られない
という欠点がある。また、露出補正量を決定する際に、
各測光領域間の輝度差を所定の閾値と比較してシーン判
別を行っており、動きのある被写体を撮影する場合等で
被写体の大きさが頻繁に変化するような状況において
は、露出補正量も頻繁に変化し、かえって不自然な露出
制御になる場合がある。
〔発明の目的〕
本発明は上述のような課題を解決するためになされた
もので、主要被写体(例えば人物)が身に着けている服
の反射率の高低に関わらず、顔の輝度を適正なレベルで
再現できるとともに、自然で安定した露出制御を行うこ
とができる露出制御方法を提供することを目的とする。
〔課題を解決するたの手段〕
上記目的を達成するために、本発明の露出制御方法
は、固体撮像デバイスの測光領域を複数に分割し、各領
域の平均輝度値の差を初期閾値と比較することによって
複数のシーンパターンから1個のシーンパターンを選択
するシーン判別を行った後、選択されたシーンパターン
に対応した演算式によって露出値を算出して露出調節を
行うとともに、以後のシーン判別時には、その都度、前
回選択されたシーンパターンに応じて前記初期閾値を変
更することにより、前記演算式の不要な選択変更を防止
したものである。
〔作用〕
上記の手段によれば、まず固体撮像デバイスの各測光
領域の平均輝度値が算出され、初期閾値と比較される。
これによって、被写体の輝度分布が検出され、シーン判
別が行われる。選択されたシーンパターンに応じて露出
値が算出され、この露出値に基づいて露出制御が行われ
る。そして、以後のシーン判別に際して、初期閾値が前
記判別されたシーンパターンに基づき、同一のシーンパ
ターンが選択され易いように変更される。これによっ
て、被写体輝度が微小変動した場合でも、いたずらに露
出値を算出する演算式の選択が変更されず、安定した露
出制御が行われる。
以下、図面を参照して本発明の実施例について詳細に
説明する。
〔実施例〕
本発明の露出制御方法を採用したビデオムービーカメ
ラ2のブロック図を示す第1図において、撮影レンズ3
の背後には絞り5が配置され、さらに絞り5の背後に
は、固体撮像デバイスのCCD6が配置されている。このCC
D6には、クロックパルスを発生するタイミングジェネレ
ータ7が接続されており、全体の制御を行うCPU8との同
期がとられている。また、CCD6には、読み出した画像信
号を所定のサンプリング周波数(例えば3.58MHz)でサ
ンプルホールドして増幅するアンプ10が接続されてい
る。
このアンプ10には、CCD6から読み出された映像信号を
NTSC信号に変換する映像信号処理部12,NTSC信号をビデ
オテープに書き込む記録部13が順番に接続されている。
また、アンプ10にはA/D変換回路15を介してクリップ回
路16が接続されている。このクリップ回路16は、第2図
に示すように、アンプ10から出力された輝度信号の所定
レベル(例えば100IRE)以上を同一輝度にする高輝度ク
リップ及び、所定レベル(例えば3IRE)以下を同一輝度
にする低輝度クリップをそれぞれ行う。
前記CPU8には、画面分割回路17,フレームメモリ18,加
算器19,露出値演算回路20,閾値設定部21が設けられてい
る。前記画面分割回路17は、フレームメモリ18に1画面
分の画像信号を読み込み、第3図に示すように、撮像画
面27を領域1〜5に5分割して加算器19に送出する。た
だし、領域5は、主要被写体の位置する場合が極めて少
ない領域であるから、これを除く。前記加算器19は、各
領域1〜4の画像信号を加算平均して平均輝度値S1〜S4
を算出するとともに、各領域を複数個組み合わせた領域
の平均輝度値Sijk(i,j,k=1〜4)を算出する。
前記露出値演算回路20は、前記平均輝度値S1〜S4,S
ijkを比較して7個のシーンパターンから1個を選択す
るシーン判別を行い、各シーンパターンに対応した演算
式#0〜6を選択し、適正露出値を算出する。この演算
式#0〜6を以下に示す。
なお、重みW11,W12,W21,W31,W32,W41,W51の値は、各
々例えばW11=10,W12=1,W21=10,W31=10,W32=1,W41
=10,W51=10とする。
前記閾値設定部21は、シーン判別を行う際に用いられ
る閾値Th0〜Th3を前回選択された演算式#0〜6によっ
て設定する。前記露出値演算回路20には、算出された露
出値に基づき、D/A変換回路22を介して絞り5を駆動す
るための絞りドライバ23が接続されており、また、A/D
変換回路24を介して絞り5の絞り口径を測定するホール
素子25が接続されている。
なお、第3図に示すように、前記領域1〜4の大きさ
を示すL1,L2,H1,H2を例えば以下のように設定する。
0.076≦L1/L≦0.305,0.305≦L2/L≦0.437 0.110≦H1/L≦0.368,0.552≦H2/L≦0.772 つぎに、本発明の露出制御方法の作用を説明する。先
ず、ビデオムービーカメラ2にビデオテープカセットを
装填して電源を投入し、撮影レンズ3を被写体に向け
る。撮影レンズ3を通過した被写体光は絞り5を介して
CCD6に入射される。CCD6はタイミングジェネレータ7か
ら発生されたクロックパルスに従って被写体光を画像信
号に変換し、アンプ10へ送出する。アンプ10に入力され
た画像信号は、所定のサンプリング周波数でサンプルホ
ールドされ、A/D変換回路15を介してクリップ回路16に
送出される。
クリップ回路16に入力された画像信号は、高・低輝度
クリップされてCPU8に送出される。CPU8に送出された画
像信号は、第4図のフローチャートに示すように、内蔵
されたプログラムシーケンスに従い、まず、画面分割回
路17によってフレームメモリ18に読み込まれ、5つの領
域に分割される(第3図参照)。それぞれの領域の画像
信号は加算器19によって加算され、平均輝度値S1〜S4
びSijk(i,j,k=1〜4)が算出される。これらの平均
輝度値は、CPU8内のメモリに書き込まれ、必要に応じて
露出値演算回路20によって読み込まれる。
露出値演算回路20は、まず、各領域間の輝度差を算出
する。画面の輝度レベルの目標値を、ビデオ出力が例え
ば60IRE(γ=4,5系)となるように設定し、これをREF
とすると、この目標値REFと領域1,2,3の平均輝度値S123
との輝度差D0は、 D0=log(S123/REF)/log2 となる。また、領域1と領域3との輝度差D1は、 D1=log(S1/S3)/log2 同様に、領域1と領域2との輝度差D2は、 D2=log(S1/S2)/log2 また、領域1,3の平均輝度値S13と領域4との輝度差D
3は、 D3=log(S13/S4)/log2 となる。
露出値演算回路20は、閾値設定部21から閾値Th0〜Th3
を読み込み、これと輝度差D0〜D3の絶対値|D0|〜|D3|と
比較することによってシーン判別を行い、それぞれのシ
ーンパターンに応じて露出値を算出する演算式#0〜6
を選択する。
ところで、前記輝度差D0〜D3は、わずかな被写体の動
きやノイズ等でも微小変動するので、これによって選択
される演算式が頻繁に変更される不都合が生じる。これ
を防止するため、前記閾値Th0〜Th3は、前回選択された
演算式#0〜6に応じて初期閾値STh0〜STh3を変更する
ことによって決定される。この初期閾値STh0〜STh3は、
ビデオムービーカメラ2への電源投入直後のシーン判別
に用いられる閾値で、以後の閾値Th0〜Th3は、シーン判
別の都度、前記初期閾値STh0〜STh3を以下の換算表1に
よって変更することによって決定される。
なお、例えばdSTh0=0.1EV,dSTh1=0.05EV,dSTh2=0.
15EV,dSTh3=0.1EVである。
露出値演算回路20は、このように設定された閾値Th0
〜Th3を閾値設定部21から読み込み、|D0|を閾値Th0(例
えば3EV)と比較する。|D0|≧Th0である場合には、現在
の画面輝度と、その目標値refが大きくかけ離れている
場合であり、例えば暗い部屋内から急に明るい戸外にパ
ンニングした場合などである。このような場合に、シー
ン判別を行って露出値を算出しようとすると、絞り5の
フィードバック制御による安定化までに時間がかかる。
この時間を短縮化するため、第5図(A)の斜線部分に
主要被写体が位置しているとみなし、露出値の算出式と
して#0を選択し、露出値C0を算出する。
|D0|≧Th0でない場合には、|D1|と閾値Th1(例えば0.
5EV)とを比較する。|D1|≧Th1である場合には、領域1
にほぼ主要被写体の例えば顔が位置しているとみなされ
る。この場合には、さらに|D2|と閾値Th2(例えば0.75E
V)とを比較する。|D2|≧Th2の時は、顔の輝度と服の輝
度との間に差がある場合であるから、第5図(B)に示
すように、顔が位置しているであろう領域1に重点を置
いて露出値を算出する式#1を選択し、露出値C1を算出
する。また、|D2|≧Th2でない場合には、被写体の顔と
服に輝度差がほとんど認められない状態であるから、第
5図(C)に示すように、領域1と領域2との平均輝度
値に重点を置いて露出値を算出する式#2を選択し、露
出値C2を算出する。
|D1|≧Th1でない場合には、領域1と領域3との輝度
差がない状態である。この時には、|D2|と閾値Th2とを
比較する。|D2|≧Th2である場合には、領域1と領域3
との輝度差がなく、かつ領域1と領域2との輝度差があ
る状態であるから、さらに|D3|≧Th3(例えば0.5EV)で
あるか否かを判別する。|D3|≧Th3である場合には、領
域1,3の平均輝度値と領域4の平均輝度値とに差がある
から、第5図(D)に示すように、領域1,3の平均輝度
値S13に重点を置いた式#3を選択し、露出値C3を算出
する。
|D3|≧Th3でない場合には、第5図(E)に示すよう
に、領域1,3の平均輝度値と領域4の平均輝度値とに差
がない状態であるから、領域1,3,4の平均輝度値に重点
を置いた式#4を選択し、露出値C4を算出する。
|D0|≧Th0でなく、かつ|D1|≧Th1でなく、かつ|D2|≧
Th2でない場合には、領域1,2,3に輝度差がなく、かつ領
域1,2,3の平均輝度値S123が前記目標値refに近い値であ
るから、|D3|≧Th3であるか否かの判別を行う。|D3|≧T
h3である場合には、第5図(F)に示すように、S123
重点を置いた式#5を選択し、露出値C5を算出する。ま
た、|D3|≧Th3でない場合には、第5図(G)に示すよ
うに、領域1,2,3,4に輝度差がない状態であるから式#
6を選択し、露出値C6を算出する。
このように露出値が算出されると、この露出値に基づ
き、CPU8はD/A変換回路22を介して絞りドライバ23を駆
動し、絞り5を適正絞り値にセットする。絞り5の絞り
口径がホール素子25によって計測され、A/D変換回路24
を介してCPU8に送出される。CPU8は、これによって絞り
5の絞り口径が露出値に基づいた口径になっているか否
かを検出する。
このように、算出された露出値に基づいて正確に絞り
5が制御されて露出が行われる。映像信号処理部12で前
述のように処理された映像信号は記録部13に送出され、
この記録部13でCCD6から読み出された映像信号がビデオ
テープに記録される。
以上説明した露出値の演算シーケンスは、例えば1秒
間隔で実行され、閾値設定部21は、1回前に選択された
演算式が式#0〜6のいずれであるかによって次の露出
値演算に用いられる閾値Th0〜Th3を前記換算表1に従っ
て設定する。
なお、本発明の露出制御方法は、ビデオムービーカメ
ラだけではなく、電子スチルビデオカメラの連写モード
にも有効である。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明の露出制御方法によれ
ば、固体撮像デバイスの測光領域を複数に分割し、各領
域の平均輝度値の差を初期閾値と比較してシーン判別を
行った後、選択されたシーンパターンに対応した演算式
によって露出値を算出して露出調節を行うとともに、以
後のシーン判別時には、その都度、前回選択されたシー
ンパターンに応じて前記初期閾値を変更するようにした
ので、人物が身に着けている服の反射率の高低に関わら
ず、顔の輝度を適正なレベルで再現できるとともに、被
写体輝度が微小変動した場合でも、いたずらに露出値を
算出する演算式の選択が変更されず、自然で安定した露
出制御を行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を採用したビデオムービーカメ
ラの構造の概略を示すブロック図である。 第2図は画像信号を高・低輝度クリップした例を示すグ
ラフである。 第3図は撮像画面を分割した状態を示す概略図である。 第4図は本実施例のシーケンスプログラムの要部を示し
たフローチャートである。 第5図(A)〜(G)はシーン判別によって選択された
シーンのパターンを示す概略図である。 2……ビデオムービーカメラ 5……絞り 6……CCD 8……CPU 16……クリップ回路 17……画面分割回路 19……加算器 20……露出値演算回路 21……閾値設定部。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】結像面に配置され、光学画像を電気信号に
    変換して出力する固体撮像デバイスを被写体輝度の測光
    に兼用するビデオカメラの露出制御方法において、 前記固体撮像デバイスの測光領域を複数に分割し、各領
    域の平均輝度値の差を初期閾値と比較することによって
    複数のシーンパターンから1個のシーンパターンを選択
    するシーン判別を行った後、選択されたシーンパターン
    に対応した演算式によって露出値を算出して露出調節を
    行うとともに、以後のシーン判別時には、その都度、前
    回選択されたシーンパターンに応じて前記初期閾値を変
    更することにより、前記演算式の不要な選択変更を防止
    することを特徴とするビデオカメラの露出制御方法。
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