JP2878708B2 - 露出制御方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電子的に撮像入力される映像信号の露光量を
効果的に適正化することのできる露出制御方式に関す
る。

［従来の技術］ 近時、CCD等の固体撮像素子を用いて被写体を電子的
に撮像する電子カメラの普及が目覚ましく、特に最近で
は電子スチルカメラも実用化されるに至っている。この
種の電子カメラで被写体を電子的に撮像する際の重要な
制御技術の１つに露出制御がある。この露出制御は撮像
入力される映像信号の輝度レベルを適正化する為のもの
で、一般的には撮像レンズ系に組み込まれたアパーチャ
機構を用いて行われる入射光量に対する絞り制御と、固
体撮像素子での入射光量に応じた信号電荷の蓄積時間の
制御所謂素子シャッタを用いたシャッタ速度制御とによ
り実現される。

尚、シャッタ速度を一定化し、上述した絞り制御だけ
により露出制御を行う場合もあり、また上述した素子シ
ャッタとは別に機械式のシャッタ機構を用いてシャッタ
速度制御を行う場合もある。いずれの場合にしろ、電子
的に撮像入力される映像信号に対する露出制御は、その
輝度レベルを適正化する上で非常に重要である。

ところで従来一般的には、専用の測光センサを用いて
被写体の輝度（明るさ）を測光し、この測光値に従って
露出量の制御を行っている。具体的には、平均測光や中
央部重点平均測光，或いはスポット測光等の技術を駆使
して被写体（撮像対象）の明るさを求め、その測光値に
従って露出制御を行っている。

然し乍ら、これらの測光技術をその撮影目的や撮影対
象に応じて使い分けることは非常に困難であり、また適
切な使い分けを一般ユーザに望むことも極めて困難であ
る。これ故、一般的な電子カメラにあっては平均測光に
より被写体の明るさを検出して露出制御を行うようにし
ているのが実情である。

［発明が解決しようとする課題］ ところが撮影対象する被写体は種々様々であり、上述
した平均測光に基づく露出制御では適正な輝度レベルの
映像信号が得られない場合が多々ある。例えば撮影対象
とする人物に比較してその背景部が非常に明るい場合や
太陽等の高輝度体が撮像画面内に含まれるような場合、
平均的に求められる明るさ情報に従って露出制御を行う
と、撮像入力される主要被写体の輝度レベルが低くなり
過ぎることがある（露出アンダー）。逆に舞台上の被写
体のようにその背景が非常に暗いような場合、上述した
平均的に求められる明るさ情報に従って露出制御を行う
と、撮像入力される主要被写体の輝度レベルが高くなり
過ぎることがある（露出オーバー）。

そこで従来より、このような様々な撮影条件に対して
如何に対処して露光量の適正化制御を行うかが種々検討
されている。しかし、撮影画面内のどの部分の明るさを
測定し、またその測光データをどのように用いて露出制
御を行うかと云う点で問題が残されている。例えば撮像
画面を複数の領域に分割して各領域での被写体の部分的
な明るさ情報をそれぞれ求め、これらの各領域での明る
さ情報の差から画像全体の平均的なコントラストを求め
て露光量制御（露出制御）を行うことが提唱されている
（マルチパターン測光）。

しかしどの分割領域での明るさ情報を基準として露出
制御を行うかと云う点で問題が残されている。しかも一
般的には上記分割領域が予め固定的に定められている為
に、主要被写体の画面内での位置とその大きさとの間で
ずれが生じ易く、様々な撮影条件に対応した露出制御情
報を適確に求めることが困難である等の問題があった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、
その目的とするところは、種々の撮影条件に対しても適
切な露出制御を簡易に、しかも効果的に行うことのでき
る実用性の高い露出制御方式を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る露出制御方式は撮像画面内で所定の間隔
をおいて特定した複数本の水平ライン上の、予め設定さ
れた複数のサンプリング点にそれぞれ対応する撮像素子
の出力信号から、 上記各サンプリング点での上記撮像素子の出力信号レ
ベルが、予め設定された所定のレベル範囲を越えてい
るか（露光量過度;H）、或いは上記所定のレベル範囲
内にあるか（適正露光量;M）、若しくは前記所定のレ
ベル範囲に満たないか（露光量不足;L）に応じて３値化
した信号をレベル判定手段によりそれぞれ求め、このレ
ベル判定手段の出力に基づいて前記撮像素子による被写
体撮像に対する適正な露光を実現する為の制御信号を演
算手段により求めて露出制御を行うようにしたことを特
徴としている。

特にレベル判定手段に与える撮像素子の出力信号とし
て、ガンマ補正処理される前の信号伝送系における映像
信号を用いるようにし、また適正な露光を実現するため
の制御信号としては、撮像素子における光電荷の蓄積時
間を制御する為の制御信号を求めるようにしたことを特
徴としている。

［作用］ このような露出制御方式によれば、撮像素子の出力信
号の、予め設定された所定のレベル範囲、つまり適正な
露出レベル範囲を越える（露出オーバーとなる）出力信
号レベルＨを持つサンプリング点の情報と、適正な露光
レベル範囲内の出力信号レベルＭを持つサンプリング点
の情報と、上記適正な露光レベル範囲に満たない（露出
アンダーとなる）出力信号レベルＬを持つサンプリング
点の情報とに基づいて前記撮像素子による露光量の制御
を行うことになるので、簡易なハードウェア構成によ
り、しかも主要被写体の画面上での位置に拘りなく主要
被写体に対する適正な露光を実現するための制御信号を
得て撮像素子での露光量を効果的に調整することが可能
となる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の一実施例に係る露出制
御方式につき説明する。

第１図は実施例方式を適用して構成される電子スチル
カメラの要部概略構成図で、１は撮像光学レンズであ
る。この撮像光学レンズ１の内部には入射光量調整の為
のアパーチャ機構２が組み込まれている。このアパーチ
ャ機構２をアクチュエータ機構３により駆動してその開
口径を調整することでレンズの絞り値が設定され、入射
光量に対する絞り込み調整がなされる。

しかして被写体像を電子的に撮像する撮像素子として
のCCD4は、その撮像面を前記撮像光学レンズ１の焦点位
置（撮像光学レンズ１による被写体像の結像位置）に合
わせて設けられている。この撮像光学レンズ１からCCD4
の撮像面に至る光路中に設けられたハーフミラー５は、
前記撮像光学レンズ１を介して入力される被写体光を分
岐し、測光センサ６による上記被写体光の明るさ測定に
供するものである。またCCD4の撮像面の前面に設けられ
た光学フィルタ７は被写体光中の不要な波長成分を除去
する為のものである。

尚、ここでは上記光路中に明るさ測定の為に入射光を
分岐するハーフミラー５だけを設けているが、この光路
中に上記被写体像をビューファインダー系に分岐して導
く為のハーフミラーを設ける場合もある。

しかし前記CCD4は同期信号発生部８の制御を受けて駆
動され、その撮像面に結像した被写体像の入射光量に応
じた信号電荷を所定時間に亘って蓄積し、この信号電荷
を順次映像信号として読出し出力する。同期信号発生部
（SSG）８はこのCCD4における信号電荷の蓄積時間を制
御することでその撮影シャッタ速度を可変設定する。こ
のシャッタ速度制御の下でCCD4に蓄積された前記被写体
像に応じた信号電荷を時系列に読み出し、映像信号とし
て出力する。このCCD4からの信号電荷の読み出し出力、
つまりCCD4からの映像信号の出力は、一般的にはその撮
像画面を構成する複数の画素の信号電荷を１水平走査ラ
イン毎に順次読み出すことにより、所謂ライン走査して
行われる。

信号処理部９は上述した如くCCD4から出力される映像
信号（電子的に撮像入力された画像信号）に対して、γ
（ガンマ）補正や色分離処理等を施すものである。この
信号処理部９にて一般的には上記映像信号はその輝度信
号成分Ｙと色信号成分Ｃとに分離される。このような処
理が施された映像信号が記録回路10に与えられ、信号記
録の為の変調処理等が施された後、ディスクドライブ11
に供給されてスチルビデオフロッピーディスク（SVF）
等に記録される。

尚、ここでは電子的に撮像された被写体の映像信号を
SVFに記録するものとしているが、ビデオテープやメモ
リカード等の記録媒体に記録することも勿論可能であ
る。更にはその記録方式等についても従来より種々提唱
されている手法を適宜採用可能である。

しかしてシステムコントローラ12は、トリガスイッチ
等を含む走査スイッチ部13からの指令を受けて上述した
CCD4による電子的な撮像処理や記録回路10およびディス
クドライブ11による撮像信号の記録処理等の動作モー
ド、およびその一連した処理動作を制御する。この際、
システムコントローラ12は前記測光センサ６により検出
される被写体の明るさ情報に従って前記アクチュエータ
機構３による絞り値制御や、CCD4におけるシャッタ速度
制御等を実行する。

第２図は上述したシステムコントローラ12の制御の下
で実行される本電子スチルカメラでの撮影処理の全体的
な処理シーケンスを示している。この処理シーケンスに
ついて簡単に説明すると、その処理動作はレンズ系を外
部から保護するバリアをオープンすることによって許可
される。この状態で撮像光学レンズ系１でのズーミング
処理等が許可され、また内蔵ストロボに対する充電等が
開始される。しかしてトリガスイッチが１段目まで操作
されると、第１図には図示しないAF（オートフォーカシ
ング）機構が駆動されて被写体までの撮影距離の計測
（AF測距）がなされ、自動焦点合わせが行われる。また
前記測光センサ６による被写体の明るさ検出（プリ測
光）が行われ、前述した絞り値の設定が行われる。また
このトリガスイッチの１段目の操作時には、前述した同
期信号発生部８への電源供給が開始され、またディスク
ドライブ11におけるスピンドルモータの回転駆動も開始
される。このような初期動作によって撮影の為の準備が
完了する。

しかる後、前記トリガスイッチが更に深く押されて２
段目のトリガ位置にセットされると、この時点で前記ズ
ーミング動作が禁止される。そして記録回路10等への電
源供給が開始され、CCD4による被写体像の撮像処理動作
が開始される。このとき前述したプリ測光結果に基づい
て定められる絞り値まで前記アパーチャ機構２の絞り込
みが行われ、上記CCD4にて撮像される被写体像に対する
入射光量の調整が行われる。この結果、CCD4は入射光量
に対する絞り込み制御された被写体像を電子的に撮像入
力することになる。

この状態で後述するパターン測光が実行され、シャッ
タ速度制御による露光量の適正化がなされた状態で撮像
された映像信号が求められる。そしてこの映像信号に対
する前述したSVFへの記録処理が行われる。このSVFへの
映像信号の記録は、SVFの回転に同期して、例えば１つ
の記録トラックに１枚の画像信号を記録する等して行わ
れる。

このような処理シーケンスに従って１枚の画像の撮像
とその記録が実行されることになり、トリガスイッチの
操作に伴ってこの処理動作が繰り返し実行される。

ここで本実施例方式を適用して構成される電子スチル
カメラが特徴とするところは、第１図に示すように前記
CCD4から出力されて信号処理部９に供給される映像信号
をレベル判定部14に導き、上記映像信号の出力信号レベ
ル、特にその輝度信号レベルが適正なレベル範囲にある
か否かを、その撮像画面上で予め設定された複数のサン
プリング点毎にそれぞれ判定するようにした点にある。
そしてこのレベル判定部14により判定された上記各サン
プリング点での判定結果をレベルカウンタ15により計数
し、その情報を前記システムコントローラ12に与えて本
露光時（実際に被写体を撮像して記録する時）における
露光量を制御するようにした点にある。

つまりCCD4からの映像信号出力をそのまま用い、撮像
画面上で予め設定された複数のサンプリング点での上記
映像信号レベルが適切な露光レベル範囲内であるか否か
を調べ、その判定結果に従ってCCD4における露光量を適
正化制御するようにしたことを特徴としている。

第３図は前述した第１図に示す構成の電子スチルカメ
ラにおいて、本発明に係る露出制御の実行に関与する部
分だけを抽出して示したものであり、４は前述したCC
D、６は測光センサをそれぞれ示している。第３図に示
すCDS回路16,バッファアンプ17,色分離用のサンプルホ
ールド回路18,増幅器19等は、前述した信号処理部９の
一部を構成するものであり、CCD4からの映像出力信号を
γ補正回路20に導くまでの前処理回路としての機能を呈
する。

しかして上記色分離用のサンプルホールド回路18は、
所定のサンプリング周期毎に映像信号出力を色分離処理
してその輝度信号成分Ｙと色信号成分Ｃとをそれぞれ求
める。これらの色分離処理された輝度信号成分Ｙと色信
号成分Ｃとが増幅器19を介して、その次段のγ補正回路
部20に導かれる。

本方式に係る露出制御部は、この色分離処理されて求
められる上記映像信号出力の輝度信号成分Ｙに沿って露
出制御するものであり、特にγ補正回路20に導かれる前
の信号から、つまりγ補正が施される前の輝度信号成分
Ｙからの信号レベルを判定して露出制御を実行するもの
となっている。

即ち、CCD4から出力された映像信号のγ補正前の輝度
信号成分Ｙは、低域炉波器（LPF）21を介してフィルタ
リングされ、前記色分離用のサンプルホールド回路18に
おけるサンプリング歪みが除去された後、レベル判定部
14に与えられる。レベル判定部14は、第３図に示すよう
に予め設定された比較基準レベルTh₁，Th₂と上記輝度信
号成分Ｙとをそれぞれ比較する２つの比較器14a,14bに
よって構成される。

これらの比較基準レベルTh₁，Th₂は前述したγ補正等
が施されて記録される記録画像信号のダイナミックレン
ジにより規定される最大輝度レベルと最小輝度レベルに
相当したものとしてそれぞれ設定される。CCD4から得ら
れる映像信号の輝度レベルが上記最大輝度レベルを越え
る場合、その画像部分は、所謂露出オーバー（白飛び状
態）となって階調表現されないことになる。またCCD4か
ら得られる映像信号の輝度レベルが前記最小輝度レベル
に満たない場合には、その画像部分は、所謂露出アンダ
ー（黒潰れ状態）となって階調表現されないことなる。
換言すれば前記比較基準レベルTh₁，Th₂は映像信号の画
像としての適正な輝度レベル範囲（適正露光レベル範
囲）を規定する限界値としてそれぞれ設定されている。

しかして比較器14aは映像信号の輝度レベルが上記比
較基準レベルTh₁を越えているか否かを弁別し、比較基
準レベルTh₁を越えている場合に“h"信号を出力してい
る。また比較器14bは映像信号の輝度レベルが上記比較
基準レベルTh₂に満たないか否かを弁別し、比較基準レ
ベルTh₂に満たない場合に“h"信号を出力している。こ
のようにして２つの比較器14a,14bにより判定される前
記輝度信号レベルの判定結果が、そのサンプリング点で
の映像信号出力レベルが適正露光レベル範囲となる所定
のレベル範囲を越えている状態H,上記所定のレベル範囲
内にある状態M,上記所定のレベル範囲に満たない状態Ｌ
の３値化された情報として求められることになる。

しかしてこのようなレベル判定結果を入力する前記レ
ベルカウンタ15は、測光用のゲートアレイ回路15a内に
構築されている。この測光用ゲートアレイ回路15aは、
前述した第１図に示す操作スイッチ部13の操作によって
設定された測光モードに応じた測光処理を実行するもの
で、前記測光センサ６により検出される明るさ情報も入
力情報としている。そして測光用ゲートアレイ回路15a
は、前記システムコントローラ12の一部をなすマイクロ
プロセッサ12aとの間で情報の送受を行いながら、前記C
CD4における露出制御（露光量制御）を行う。

尚、第３図に示す測光センサ６は、例えば受光素子を
含むハイブリッド回路からなり、D/A変換器22を介して
マイクロプロセッサ12aの制御を受けて被写体の明るさ
を測定するもので、積分コンデンサのセット状態である
フル充電の状態から被写体の明るさに応じたレートでの
充電電荷を所定レベルに至まで逆積分する（放電させ
る）ことによりその逆積分の継続時間に基づいてその明
るさの情報を得るものとなっている。このようにして測
光センサ６にて求められる明るさの情報に従い、ゲート
アレイ回路15aはプリ測光時の露出制御値を求めたり、
或いはダイレクト測光時における露出制御値を求める。

第４図は上述した測光用ゲートアレイ回路15aの構成
例を示すもので、大略的にはモード設定部31と、プリ測
光露出制御用の回路部32,ダイレクト測光露出制御用の
回路部33,およびパターン測光制御用の回路部34とを具
備して構成される。この測光用ゲートアレイ回路15aに
ついて簡単に説明すると、プリ測光露出制御用の回路部
32は前記測光用センサ６にて被写体光量に応じて積分電
荷の移動レート（放電電流）が変化する回路を利用して
その積分時間の情報として検出するものである。具体的
には、この積分時間を19ビットカウンタ32aにて基準ク
ロックCLKを計数して求め、その計数値をシフトレジス
タ32bにてラッチし、このラッチデータを所定ビット数
シフトして明るさ情報を求める如く構成される。このよ
うにしてプリ測光露出制御用の回路部32にて求められる
被写体の明るさ情報に従って前述した第１図に示すアパ
ーチャ機構２による入射光量に対する絞り制御値が決定
され、またこの絞り制御値に応じて基準となるシャッタ
速度が設定される。そしてこのような露出制御条件下で
前記CCD4による被写体像の撮像が行われる。

またダイレクト測光露出制御用の回路部33は本露光時
における実際の入射光量を測定し、その入射光量が所定
値に達した時に前記CCD4による被写体像に対応した信号
電荷の蓄積を停止させることでその露出制御を行うもの
であり、カウンタ33a,33bとフリップフロップ33cとによ
りゲート回路33dを制御して露光停止の制御信号を生成
することにより、その露光量制御を行う如く構成され
る。

これらのプリ測光露出制御用の回路部32,およびダイ
レクト測光露出制御用の回路部33は、基本的には従来よ
り提唱されている露光量制御の為の回路と同様なもので
ある。

ここで本電子スチルカメラの特徴的な回路部分である
パターン測光制御用回路部34は、Ｈラインカウンタ34a
にて予め所定間隔おきに設定された水平ライン毎に駆動
されるラッチ回路34b,34bにて、前述した第３図に示す
レベル判定部14の比較器14a,14bの出力を所定のサンプ
リング点毎に順次ラッチし、これを前記CCD4にて撮像さ
れた映像信号の輝度レベル情報として出力するように構
成されている。即ち、パターン測光制御用回路部34は第
５図にその機能を模式的に示すように、予め特定されて
いる在る水平ラインの映像信号の輝度レベルが前述した
所定の適正露光レベル範囲を越えているか、或いは上記
適正露光レベル範囲に満たないかを示す情報を、所定の
サンプリングクロックに従ってラッチ回路34b,34cにそ
れぞれ取り込むように構成されている。これらのラッチ
回路34b,34cに取り込んだ情報により、その水平ライン
上の予め設定されたサンプリング点における映像信号の
輝度レベルが、適正露光レベル範囲を越えているか
（Ｈ）、或いは上記適正露光レベル範囲に満たないか
（Ｌ）がそれぞれ示されるようになっている。

このようにしてパターン測光制御用回路部34にて求め
られる予め設定されたサンプリング点での輝度レベルの
情報、特に適正露光レベル範囲を外れている輝度レベル
の情報に従って後述するように本露光時での露光量制御
が行われる。

尚、このようにして求められる各サンプリング点での
輝度レベルの情報は、前述したようにCCD4からの映像信
号出力であって、γ補正される前の映像信号の輝度信号
成分に基づくものである。このγ補正される前の映像信
号に基づいて輝度レベルの判定する理由は、第６図に示
すようにCCD4から出力される映像信号の輝度信号成分が
取り得るダイナミックレンジ［第６図（ａ）］に比較し
て、この信号をγ補正してなる信号の輝度信号成分のダ
イナミックレンジ［第６図（ｂ）］が狭いことによる。
即ち、γ補正出力は、上記CCD4の出力映像信号の直線性
の高い中央部分だけを、画像として階調表現可能なダイ
ナミックレンジに対応して抽出したものであり、前記CC
D4からの出力信号の上記階調表現可能な適正輝度レベル
範囲を外れるレベル域の輝度情報を除外、或いは圧縮し
た信号情報となっている。このような理由から、ここで
はγ補正前のCCD4からの映像信号出力を用いてその輝度
レベルを判定し、その輝度レベルが適正輝度レベル範囲
を上回って、所謂白飛びとして階調表現されない輝度レ
ベル範囲にあるか、或いはその輝度レベルが適正輝度レ
ベル範囲を下回って、所謂黒潰れとして階調表現されな
い輝度レベル範囲にあるかをそれぞれ判定するものとな
っている。この結果、第６図（ａ）中破線で示す精度レ
ベル範囲の輝度レベルをも効果的に判定して後述するす
る露光量制御を精度良く行うことが可能となる。

以上が本発明に係る露光量制御の為の映像信号出力の
輝度レベル判定の基本的な処理概念である。

さて第７図は本発明に係る露出制御方式を実現する露
出制御部の概略的な構成例を示すもので、35は前述した
第４図に示すパターン測光制御用回路部34にて、予め設
定された水平ライン毎に求められる所定のサンプリング
点での輝度レベル情報を、そのサンプリング点にそれぞ
れ対応して格納するメモリである。露出量制御を実行す
る論理処理部36は、例えば前述したシステムコントロー
ラ12におけるソフトウェア処理によって実現されるもの
であるが、基本的には前記各水平ラインにおける過度に
高輝度レベルであるサンプリング点Ｈの数と、そのサン
プリング点の位置を求める機能36a,各水平ラインにおけ
る過度に低輝度レベルであるサンプリング点Ｌの数と、
そのサンプリング点の位置を求める機能36b,各水平ライ
ン間の上述したサンプリング点間の相関を求める機能36
c,そして各水平ラインにおける上記サンプリング点Ｈの
数，サンプリング点Ｌの数，および相関をそれぞれ判定
する機能36d,36e,36fを備えて構成される。論理処理部3
6はこれらの各機能を用いて求められる情報と、前述し
たAF機構によって求められる被写体までの測距情報とに
従って前記CCD4における本露光時の露光量を制御する。

以下に、この露光量制御について詳しく説明する。

露光量制御に用いる為の輝度レベル情報を求める水平
ラインは、例えば第８図に示すようにCCD4によって撮像
された画面上において、その画面を４分割する上から1/
4の画面位置（74H目の水平ラインＡ）,1/2の画面位置
（138H目の水平ラインＢ）,3/4の画面位置（202H目の水
平ラインＣ）として定められる。これらのサンプリング
点は、垂直同期信号VD,水平同期信号HDおよびシステム
クックSCKを用い、所定のゲート回路にて設定すること
により定められる。

このようにして予め設定された水平ラインの上記サン
プリング点における映像信号の輝度レベルを前述した如
くしてそれぞれ判定し、その判定結果を第７図に示すメ
モリ35に各サンプリング点にそれぞれ対応させて格納す
る。

第９図は上述した各サンプリング点での輝度レベル情
報を抽出する際の動作タイミングを示している。この処
理はマルチパターン測光による露出制御モードが、前述
した操作スイッチ部13からの指示に従い、制御信号SOD
によって設定されたときに起動される。しかしてマルチ
パターン測光モードが設定された状態でトリガスイッチ
が操作されると、先ず前述した測光センサ６を用いたプ
リ測光が行われ、その明るさ情報に従って前記アパーチ
ャ機構２による絞り制御値と、この絞り制御値に対応し
た標準的な撮影シャッタ速度とが設定される。このよう
な条件下で前記CCD4による被写体像の撮像が行われ、そ
の映像信号出力が求められる。

しかしてこの映像信号の出力時には、先ずその垂直同
期信号VDに同期して水平同期信号HDの計数を開始する。
そしてこの水平同期信号HDの計数結果から前述した如く
定めた。74H目の水平ライン映像信号出力が検出された
とき、前述したVD,HD,SCKに従って予め定められたサン
プリング点での輝度信号レベルを順次判定する。この輝
度信号レベル判定は、前記水平同期信号HDの計数結果か
ら前述した如く定めた138H目の水平ライン映像信号出力
が検出されたとき、および202H目の水平ライン映像信号
出力が検出されたときにも行われる。そしてそのレベル
判定結果である過度に高輝度レベルな情報H,および過度
に低輝度レベルな情報Ｌを、そのサンプリング位置に対
応付けて第９図に示すようにその格納アドレスD1,D2,…
を順次指定しながらメモリ35にそれぞれ格納する。

このメモリ35への上記各サンプリング点にそれぞれ対
応した映像信号の輝度レベル情報の格納により、露光量
制御の為の情報収集が完了することになる。

しかる後、このメモリ35に格納された情報を用いて前
述した第７図に示す論理処理部36にて露出制御の為の論
理処理が実行される。

この論理処理は、基本的には、例えば第10図（ａ）〜
（ｄ）にそれぞれ示すような特殊な撮影条件に該当する
か否かをそれぞれ判定することによってなされる。第10
図（ａ）は主要複写体が画面の比較的下側にあり、その
背景に太陽が含まれる等して、その背景輝度レベルが高
いが故に前述したプリ測光結果に基づく露出制御では上
記主要被写体の輝度レベルが非常に低く（露出アンダ
ー）なっている撮影状態を示している。また第10図
（ｂ）は、例えば空の部分を多く含む日陰部分に対する
撮影状況のように、画面上部の輝度レベルが適正露光レ
ベルを越え（露出オーバー）、且つ画面下部の輝度レベ
ルが適正露光レベルに満たない（露出アンダー）ような
撮影状況を示している。

更に第10図（ｃ）は画面の下部領域の輝度レベルが全
体的に適正露光レベルに満たない（露出アンダー）よう
な撮影状況を示しており、第10図（ｄ）は主要被写体部
分だけが過度に高輝度な露光レベルとなっている撮影状
況を示している。この第10図（ｃ）に示す撮影状況は、
例えば雲か含まれる空部分を多く含むような画像に相当
し、また第10図（ｄ）に締め撮影状況は、例えばスポッ
ト照明された舞台上の被写体を撮影するような状況に相
当する。

この実施例における露出量制御は、これらの第10図に
例示するような画像コントラストが高く、プリ測光結果
に基づく露出制御だけでは主要被写体が露出オーバー，
または露出アンダーとなるような露出制御値に補正を与
え、これによって主要被写体の輝度レベルを適正化して
品質の高い撮像画像を得ることを目的としている。

次にこれらの特殊な撮影状況を前述したメモリ35に求
められている輝度レベル情報に従って検出する前記論理
処理部36の処理動作について説明する。

第１の論理処理、先ず前述した画面中央の水平ライ
ンＢにおいて、過度に低い輝度レベルのサンプリング点
Ｌが、例えば２個以上連続しているか否かを調べること
から行われる。また前述した画面下部の水平ラインＣ
において、過度に低い輝度レベルのサンプリング点Ｌ
が、例えば４個以上連続しているか否かを調べる。そし
てこれらの判定条件を満たすサンプリング点Ｌが上記各
水平ラインB,Cにおいてそれぞれ検出されたとき、次
に上記水平ラインＢにおいて検出されたサンプリング点
Ｌの位置が水平ラインＣにおいて検出されたサンプリン
グ点Ｌの位置に含まれるか否かを調べる。

これらの条件が満たされたとき、そのときの露出条件
で撮像入力される画像の主要被写体部分の輝度レベルが
適正な輝度レベル範囲から下回っており、露出アンダー
な状態にあると判断する。そしてこの判断結果に従い、
本露光時における露光量が増えるように露出補正を施
し、上記主要被写体部分の輝度レベルが適正な輝度レベ
ル範囲内となるようにする。

このような論理処理に基づく露光量制御によれば、例
えば第10図（ａ）に示すような撮像画像が得られるよう
な場合、水平ラインＢ上で検出される複数のサンプリン
グ点での輝度レベルが連続して“L"であり、また水平ラ
インＣ上で検出される複数のサンプリング点での輝度レ
ベルが連続して“L"であって、それらのサンプリング点
Ｌが上記水平ラインＢ上でのサンプリング点Ｌの位置を
包含していることが検出される。この結果、適正な輝度
レベル範囲に満たない輝度レベルのサンプリング点Ｌ
が、画面内において或る塊をなす連続した情報であると
の経験的な認識結果が求められその塊をなす画像部分が
露出アンダーな主要被写体を示していると判断される。

換言すれば、背景が明るいが故に主要被写体の輝度レ
ベルがアンダーとなる一般的な撮影条件の殆どが、その
主要被写体が画面の中央部から下部にかけて存在し、し
かも或る大きさを（画面面積）を持っている。従って上
述した如く論理判定を行うことにより、露出アンダーと
なっている主要被写体を確実に検出することが可能とな
り、ここにその露出補正を効果的に行うことが可能とな
る。

一方、第２の論理判定処理は、前述した画面上部の
水平ラインＡにおいて、過度に高い輝度レベルのサンプ
リング点Ｈが、例えば10個以上存在するか否かを調べ、
また画面下部の水平ラインＣにおいて、過度に低い輝
度レベルのサンプリング点Ｌが、例えば10個以上存在す
るか否かを調べることにより行われる。そしてこのよう
な条件が満たされている場合、前述したAF機能により
測距された被写体までの距離が、例えば8m以上である
か、つまり十分に遠距離であるかを調べる。そしてこれ
らの条件が満たされたとき、これを高輝度な空の部分に
より、一般的に主要被写体が存在する画面下部領域の露
出がアンダーとなっていると判定する。

具体的には第10図（ｂ）に示すような画像の場合、画
面上部の空を表す部分が極端な高輝度レベルとなり、こ
の高輝度レベルに引き込まれて画面の下部領域の主要被
写体が存在する部分の輝度が大幅に落ち込む。この結
果、上述した判定処理によれば、画面上部に高輝度なサ
ンプリング点Ｈが多く含まれ、且つ画面下部に低輝度な
サンプリング点Ｌが多く含まれることが検出されるか
ら、この論理判定結果に従って上記画面下部の輝度レベ
ルを適正化するべく露光量補正を与えることが可能とな
る。

また雲を多く含むような空を背景とする撮影条件の場
合、画面上部の水平ラインＡからは高輝度なサンプリン
グ点Ｈを数多く検出できない場合がある。そこでこのよ
うな撮影条件を配慮し、第３の論理判定処理として、例
えば水平ラインＡ上での低輝度なサンプリング点Ｌが
３個以下であること、水平ラインＣに含まれる低輝度
なサンプリング点Ｌが24個以上であること、水平ライ
ンＣには高輝度なサンプリング点Ｈが含まれないことを
確認する。そしてこれらの条件が満たされるとき、前述
した測距データが8m以上（遠距離）であることを確認
し、これを風景撮影において主要被写体が含まれる画面
の下部領域の露出がアンダーとなっていると判定する。

このような判定条件によれば、前述した逆光時と同様
に画面の下部領域の露出アンダー状態にある主要被写体
を適確に検出することができ、これに対する露出補正を
効果的に施すことが可能となる。

また今１つの論理判定処理（第４の論理判定処理）と
して、例えば前述した画面上部の水平ラインＡと画面
中央部の水平ラインＢのサンプリング点情報間で、その
相関を求める。具体的には水平ラインA,B間で、相互に
対応するサンプリング点での輝度レベル情報のAND条件
を求める。そしてその相関データの“H"の数を調べ、
その数が、例えば16個以上あるか否かを調べる。同時に
画面下部の水平ラインＣにおいて過度に輝度レベルが
高いサンプリング点Ｈが存在しないことを調べる。そし
て被写体までの測距データが遠距離であることを条件と
して、上述した条件が満たされているとき、画面上の中
央部から上方部にかけて輝度レベルが極端に高い画像部
分が存在すると判断する。このような判断結果が得られ
たとき、画面内に過度な輝度レベルの主要被写体部分が
多くの割合を占めるとして、この主要被写体部分の輝度
レベルの適正化を図るべく本露光時の露光量に補正を加
える。

以上のようにして、予め定められた水平ライン上の複
数のサンプリング点における映像信号の輝度レベル情報
から、適正な輝度レベル範囲を外れている過度に輝度レ
ベルが高いサンプリング点Ｈと過度に輝度レベルが低い
サンプリング点Ｌの情報を求め、これらの情報が上述し
た判定条件に該当するか否かを調べることで、主要被写
体に対する露出レベルが適正であるか否かを判定するも
のとなっている。

かくしてこのような露出制御方式によれば、プリ測光
データに基づいて露出制御された条件下で撮像された映
像信号の、予め画面内で離散的に設定された複数のサン
プリング点での輝度レベル情報に従い、その輝度レベル
が過度に高い露出オーバー部分と、輝度レベルが過度に
低い露出アンダー部分とをそれぞれ求め、これらの情報
から前記画面内における主要被写体部分についての露光
レベルを前述した論理判定処理によって調べて本露光時
における露光量を制御するので、主要被写体の露光レベ
ルを簡易に、しかも効果的に適正化することができる。

特に前述した第１の論理判定処理条件を用いて主要被
写体の露光量不足を検出する場合、露出アンダーとなっ
ている塊部分を検出するだけで良いので、その塊部分が
画面の中央部から下部に掛けてのどの位置に存在して
も、これを確実に検出することができる。この結果、従
来のように画面領域を分割設定して各領域での輝度レベ
ルを検出していたときのように、主要被写体の画面内に
おける位置によってその判定結果に違いが生じてくる等
の不具合を招来することがなくなる。

しかも映像信号の平均的な輝度レベルではなく、適正
な輝度レベル範囲から外れた過度に高輝度レベルな露出
オーバーとなっている画像部分と、過度に低輝度レベル
な露出アンダーとなっている画像部分とに着目して、こ
れらの画像部分が所定のパターン条件に合致した場合に
のみ、これを主要被写体に対する露出補正の必要がある
と判断するので、本露光時に適確な露光量を与えること
が可能となる。故に主要被写体の輝度レベルを適正な輝
度レベル範囲に設定してその撮像を行い、品質の高い画
像を得ることが可能となる。

また前述した輝度レベルの判定処理をCCD4からの映像
信号出力であって、γ補正前の輝度信号成分を用いて行
うので、輝度レベル検出のダイナミックレンジを十分広
くした状態で、上記映像信号出力を画像化したときに階
調表現されなくなる適正な輝度レベル範囲を外れた過度
に高輝度な画像部分、および過度に低輝度な画像部分を
求めるので、露光量制御（露出補正）に極めて有効に役
立てることが可能となる。

第11図は上述した機能を備えて実現される電子スチル
カメラの全体的な撮影処理動作の流れを示したものであ
る。この撮影処理動作は、パターン測光モードが設定さ
れた状態で１段目のトリガスイッチがONになったことを
検出して開始される（ステップａ）。しかしてトリガ指
示が与えられると、先ず測光センサ６を用いたプリ測光
データに従い、プリ測光された明るさ情報に応じて標準
的な絞り値とシャッタ速度とを決定する（ステップ
ｂ）。このような撮影条件設定した後、２段目のトリガ
スイッチのONを検出して実際の撮影動作制御を開始する
（ステップｃ）。

しかして次に上述した如く設定された撮影条件に従っ
て撮像素子であるCCD4を駆動し、被写体像に応じた信号
電荷をCCD4に蓄積し（ステップｄ）。このCCD4から上記
信号電荷を映像信号出力として読出す（ステップｅ）。
そしてこの映像信号出力に基づき、その輝度レベルが適
正な輝度レベル範囲内にあるか否かを調べる（ステップ
ｆ）。この輝度レベルの判定処理は前述した第３図に示
すレベル判定部14の比較器14a,14bにて上記映像信号の
輝度信号成分のレベルを予め設定された比較基準レベル
Th₁，Th₂とそれぞれ比較することにより行われる。

この輝度レベルの比較判定を前述した如く設定された
複数の水平ラインにおける予め設定されたサンプリング
点毎に行い、その情報をメモリ35に格納する。

しかして上述した輝度レベルの判定において、適正な
輝度レベル範囲を外れる輝度レベルが映像信号出力から
検出されない場合には、前述したプリ測光データに基づ
く露出制御値にそのまま従って本露光処理を実行し（ス
テップｇ）、これによって得られる映像信号出力を記録
する（ステップｈ）。

これに対して適正な輝度レベル範囲を外れる輝度レベ
ルが映像信号出力から検出された場合には、前述したパ
ターン判定処理を行い、前述したプリ測光データに基づ
く撮影状態に応じてシャッタ速度を可変設定して露出補
正を行い（ステップｉ）、この露出補正された条件下で
CCD4を駆動して本露光処理を行い、これによって得られ
る映像信号の記録を行う（ステップg,h）。

尚、上述した露出補正処理は、例えば第12図に示すよ
うにして行われる。即ち、メモリ35に格納されたサンプ
リング点での輝度レベル情報に従い、適正な輝度レベル
範囲を外れる輝度レベルのサンプリング点が前述した第
10図（ａ）に示す第１のパターンに合致するか否かを調
べる（ステップＡ）。この第１のパターンに合致しない
場合には、前記第10図（ｂ）に示す第２のパターンに合
致するか否かを調べ（ステップＢ）、第10図（ｃ）に示
す第３のパターン，および第10図（ｄ）に示す第４のパ
ターンに対してもそれぞれ合致するか否かを調べる（ス
テップC,D）。

そして輝度レベル情報が第１のパターンに合致した場
合には、プリ測光された被写体の明るさが、例えば8EV
以上であるか否かを判定し（ステップＥ）、この判定結
果に従ってストロボを発光させて、所謂日中シンクロモ
ードで撮影を行うか（ステップＦ）、或いはCCD4におけ
るシャッタ速度を可変して露光量補正して撮影を行うか
を決定する（ステップＧ）。

また第２乃至第４のパターンに合致した場合には、プ
リ測光された被写体の明るさが、例えば8EV以上である
か否かを判定し（ステップＨ）、CCD4におけるシャッタ
速度を可変して露光量補正して撮影を行うか（ステップ
Ｉ）、或いは露出補正を行うことなしにそのまま撮影を
行うかを決定する（ステップＪ）。

尚、上述した各パターンに合致しない場合には、プリ
測光データに基づく露出制御値にそのまま従って、つま
り露出補正を行うことなしに撮影を行うとして決定する
（ステップＪ）。

以上、本発明に係る露出制御方式について説明したよ
うに、本発明では適正な輝度レベル範囲を外れる過度な
輝度レベル部分に着目し、予め設定したサンプリング点
において過度な輝度レベルとなっているサンプリング点
位置のパターン的な判断結果に従って本露光時に露出補
正を施すか否かを決定するので、画面全体の平均的な明
るさ情報に捕らわれることなく、主要被写体の輝度レベ
ルの適正化を図ることが可能となる。しかも非常に簡易
に、且つ適確にその撮影対象に応じた露出補正を行うこ
とが可能となる。従って画像品質の高い撮影画像を簡易
に得ることが可能となる。

尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。この実施例では、露出補正をCCD4における信号電荷
の蓄積時間制御（素子シャッタ）より実現することで、
アパーチャ機構の駆動による時間遅れとその制御の複雑
化を避けるようにしているが、絞り値を可変して露出補
正を行うようにすることも勿論可能である。また露出補
正量として±1EVの補正を与えるようにしているが、更
に細かく補正することも勿論可能である。また上述した
輝度レベルの判定とその判定結果に基づく露出補正をサ
イクリックに繰り返し、適正な輝度レベルが得られたと
きに本露光を行うようにしても良い。

更には過度な輝度レベルをとるサンプリング点に対す
るパターン判定のアルゴリズムも種々変形可能であり、
サンプリング点の設定位置自体も仕様に応じて定めれば
良い。具体的には５本程度、或いはそれ以上の水平ライ
ンを設定するようにしても良く、またその設定水平ライ
ンの間隔を変えたり、水平ライン上のサンプリング点数
を各ライン毎に変えることも可能である。このようにし
てサンプリング点を可変設定すれば、画像に対する露光
量の評価に重み付けを施すことが可能となり、より精度
の高い適正な露出制御を行うことが可能となる。また露
出補正対象とするパターンの数を更に増やし、より細か
い露出制御を行うようにしても良い。その他、本発明は
その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施すること
ができる。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、種々の撮影対象に応じ
て、その主要被写体の輝度レベルを適正な露出レベル範
囲に設定することができ、露光量の安定した品質の高い
撮影画像を簡易に得ることができると云う実用上多大な
る効果が奏せられる。しかも輝度レベルが適正レベル範
囲から過度に外れている部分の情報に基づいて露出制御
を行うので、平均的な明るさ情報に左右されることな
く、主要被写体に対して適正な露出を設定することがで
きる等の効果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例に係る露出制御方式につき示すも
ので、第１図は実施例方式を適用して構成される電子ス
チルカメラの概略的な構成図、第２図は第１図に示す電
子スチルカメラの撮影動作シーケンスを示す図、第３図
は実施例方式の実現する露出制御系の構成例を示す図、
第４図は第３図に示す露出制御系での測光用ゲートアレ
イ回路の概略的な構成例を示す図である。 そして第５図は輝度レベル判定の概念を示す図で、第６
図は映像信号出力とγ補正された映像信号のダイナミッ
クレンジを対比して示す図、第７図は輝度レベル情報に
基づくパターン判定処理部の構成例を示す図、第８図は
輝度レベル情報を求めるためのサンプリング点の設定位
置を示す図、第９図は第８図に示すサンプリング点での
輝度レベル情報の抽出動作タイミングを示す図、第10図
は露出補正対象とする輝度レベル情報のパターン例を示
す図、第11図および第12図は本実施例における処理動作
の流れを示す図である。 ４……CCD（撮像素子）、６……測光センサ、８……同
期信号発生部、12……システムコントローラ、12a……
マイクロプロセッサ、13……操作スイッチ部、14……レ
ベル判定部、14a,14b……比較器、15……レベルカウン
タ、15a……測光用ゲートアレイ回路、31……モード設
定部、32……プリ測光用回路部、33……ダイレクト測光
用回路部、34……パターン測光用回路部、34a,34b……
ラッチ回路、35……メモリ、36……論理処理回路。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】撮像画面内で所定の間隔をおいて特定した
   複数本の水平ライン上に、予め設定された複数のサンプ
   リング点にそれぞれ対応する撮像素子の出力信号から、
   上記各サンプリング点での上記撮像素子の出力信号レベ
   ルが、予め設定された所定のレベル範囲を越えている
   か、或いは上記所定のレベル範囲内にあるか、若しくは
   前記所定のレベル範囲に満たないかに応じて３値化した
   信号をそれぞれ得るレベル判定手段と、このレベル判定
   手段の出力に基づいて前記撮像素子による被写体撮像に
   対する適正な露光を実現する為の制御信号を求める演算
   手段とを具備したことを特徴とする露出制御方式。
2. 【請求項２】請求項（１）に記載の露出制御方式におい
   て、レベル判定手段の出力をストアし、このストアした
   情報を演算手段に供給するためのメモリ手段を備えたこ
   とを特徴とする露出制御方式。
3. 【請求項３】レベル判定手段に与えられる撮像素子の出
   力信号は、ガンマ補正処理される前の信号伝送系におけ
   る映像信号であることを特徴とする請求項（１）または
   （２）に記載の露出制御方式。
4. 【請求項４】演算手段は、撮像素子における光電荷の蓄
   積時間を制御する為の制御信号を生成するものである請
   求項（１），（２）または（３）のいずれかに記載の露
   出制御方式。