JP2966064B2

JP2966064B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP2966064B2
Application number: JP2219533A
Authority: JP
Inventors: 和昭小嶋; 順一藤野; 博明杉浦
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-08-20
Filing date: 1990-08-20
Publication date: 1999-10-25
Anticipated expiration: 2014-10-25
Also published as: JPH04101125A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明はビデオカメラ等の撮像装置に関するもので
る。

〔従来の技術〕

第６図は従来の撮像装置を示すブロック図であり、図
において、（１）はレンズ、（２）はレンズ（１）で結
像された光学像を電気信号に変換する撮像素子、（３）
は撮像素子（２）から出力された電気信号を適当な大き
さに増幅するプリアンプ、（４）な自動利得制御回路
（以下、AGC回路という）、（５）はγ補正回路、WB回
路などで構成されるプロセス部、（６）はプロセス部
（５）からの出力信号を特定の信号体系に変換するエン
コーダ部、（７）は検波回路、（８）は垂直同期パルス
Ｖ及び水平同期パルスＨなどを入力して検波回路（７）
を制御するパルス発生回路である。

次に動作について説明する。レンズ（１）を通過した
光像は撮像素子（２）に結像する。撮像素子（２）では
結像された光学像が電気信号である映像信号に変換さ
れ、プリアンプ（３）により後で処理し易い大きさに増
幅される。

この増幅された映像信号はAGC回路（４）を介して出
力され、この出力された映像信号を検波回路（７）で積
分するもので、例えば第７図に斜線を施した検波領域を
積分区間とする。この積分区間は垂直同期パルスＶ及び
水平同期パルスＨに基づくパルス発生回路（８）からの
出力パルスにより、検波回路（７）を制御して決められ
る。

検波回路（７）で積分された映像信号は、検波領域の
平均の明るさに対応したレベルの検波信号となってAGC
回路（４）に入力され、予め定められた基準電圧と一致
するようにAGC回路（４）をフィードバック制御する。

ところで、撮像装置で撮像する被写体の種類は無限に
あり限定できない。このため、固定の検波領域では良好
な画像が得られる被写体もあれば、良好な画像が得られ
ない被写体（いわゆる苦手被写体）もある。

例えば、中央部に主要被写体が存在し背景の大部分が
高輝度であるような、いわゆる、逆光時には、検波領域
内に背景の大部分を占める高輝度が入ってしまい、この
影響が強く、AGC回路（４）の利得は主要被写体にとっ
ては低めになり、このため主要被写体は真っ黒になって
しまう（黒つぶれ）。また、逆に背景の大部分が黒であ
る、いわゆる、過順光時には、背景の黒の影響でAGC回
路（４）の利得は主要被写体にとっては高めになり、こ
のため主要被写体のいたるところが回路飽和等により白
に飛んでしまう（白飛び）。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の撮像装置は以上のように構成されているので限
られた検波領域の検波信号でAGC回路を制御しなければ
ならず、逆光時には、“黒つぶれ”、過順光時には“白
飛び”が発生するという問題点があった。

請求項（１）および（２）の発明は上記のような問題
点を解消することを課題になされたもので、逆光時でも
“黒つぶれ”がなく、過順光時でも“白飛び”のない画
像を提供する撮像装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

請求項（１）の発明に係わる撮像装置は、映像信号を
出力する撮像手段と、画面上に分割された複数個の領域
における個々の映像信号の輝度成分を各領域毎の露出評
価値として出力する評価値検出手段と、前記複数個の領
域の各々に対し輝度成分を複数段階に区分し各段階毎の
輝度出現回数を計数する輝度分布演算手段と、画面中央
部の領域と他の各々の領域の相関値を前記輝度の度数分
布より求める相関演算機能と前記相関値により主要被写
体領域と非主要被写体領域を判別する判別機能とを有し
前記主要被写体領域の露出評価値と前記非主要被写体領
域の露出評価値との比により決定した理想的な白飛び率
の値と実際の白飛び率の値が同じになるように前記映像
信号の利得を制御する自動利得制御手段に入力する基準
電圧を制御する演算制御手段とを具備したものである。

請求項（２）の発明に係わる撮像装置は、撮像信号を
出力する撮像手段と、画面上に分割された複数個の領域
における個々の映像信号の輝度成分を各領域毎の露出評
価値として出力する評価値検出手段と、前記複数個の領
域の各々に対し輝度成分を複数段階に区分し各段階毎の
輝度出現回数を計数する輝度分布演算手段と、画面中央
部の領域と他の各々の領域の相関値を前記輝度の度数分
布より求める相関演算機能と前記相関値により主要被写
体領域と非主要被写体領域を判別する判別機能とを有し
前記主要被写体領域の露出評価値と前記非主要被写体領
域の露出評価値との比により決定した基準電圧と現在の
基準電圧が同じになるように前記映像信号の利得を制御
する自動利得制御手段に入力する基準電圧を制御する演
算制御手段とを具備したものである。

〔作用〕

請求項（１）の発明における撮像装置は主被写体領域
の露出評価値と非主要被写体領域の露出評価値を比によ
り決定した理想的な白飛び率の値と実際の白飛び率の値
が同じになるように映像信号の利得を制御する自動利得
制御手段に入力する基準電圧を制御することにより、逆
光時でも“黒つぶれ”がなく、過順光時でも“白飛び”
のない画像が得られるものである。

請求項（２）の発明における撮像装置は主要被写体領
域の露出評価値と非主要被写体領域の露出評価値を比に
より決定した基準電圧と現在の基準電圧が同じになるよ
うに映像信号の利得を制御する自動利得制御手段に入力
する基準電圧を制御することにより、請求項（１）と同
様に逆光時でも“黒つぶれ”がなく、過順光時でも“白
飛び”のない画像が得られるものである。

〔実施例〕

以下、請求項（１）の発明の一実施例を図について説
明する。前記第６図と同一部分には同一符号を付して重
復説明を省略した第１図において、（９）はA/D変換
器、（10）〜（18）は電子スイッチであり、この電子ス
イッチは第２図に示す画面分割された各領域に対応した
露出評価値を演算する評価値検出手段としての積算回路
（19）〜（27）と度数分布演算手段（28）〜（36）にA/
D変換器（９）の出力を振り分ける。（37）は積算回路
（19）〜（27）と度数分布演算手段（28）〜（36）の出
力を演算制御手段としてのマイコン（38）に入力するた
めのインターフェイス回路、（39）は垂直同期パルスＶ
及び水平同期パルスＨなどから上記電子スイッチ（10）
〜（18）を制御するパルス発生回路、（40）はマイコン
（38）からのディジタル信号出力をアナログ信号に変換
するD/A変換器である。

次に動作について説明する。AGC回路（４）で利得制
御された映像信号は、A/D変換器（９）によりディジタ
ル信号に変換された後、パルス発生回路（39）からの出
力パルスで制御されている電子スイッチ（10）〜（18）
により、画面分割された各領域に対応した積算回路（1
9）〜（27）及び度数分布演算手段（28）〜（36）に振
り分けられる。

積算回路（19）〜（27）では振り分けられたディジタ
ル信号を積算することにより露出評価値を検出する。度
数分布演算手段（28）〜（36）では振り分けられたディ
ジタル信号を大きさ別に計数することにより、第３図は
示すような度数分布を検出する。この各演算回路（19）
〜（27）及び度数分布演算手段（28）〜（36）からの検
出信号はインターフェーイス回路（37）で保持された
後、パルス発生回路（39）からの出力パルスにより選択
されてマイコン（38）に入力される。そして、マイコン
（38）では次に示すように処理を行う。

（Ｉ）相関値の算出主要被写体は画面の中央に位置している場合が多いの
で、主要被写体は必ず中央の領域（第２図に示すような
画面分割の場合は領域５）に含まれていると想定する。
この領域とその他の領域との相関を輝度分布から求め
る。

相関値を求めるには、例えば、次に示す演算式を用い
て算出する。この場合は、相関が強ければ相関値が小さ
く、相関が弱ければ相関値は大きくなる。

Mi＝Xi−Yi＋Mi−１ＭO＝０ Xi:中央部領域における輝度度数分布の各段の度数 Yi:被相関値演算領域における輝度度数分布の各段の度
数 n:輝度度数分布の段数（II）主要被写体領域と非主要被写体領域の判別相関値
によって、主要被写体領域の判断を行う。予め定められ
た値より相関が強ければ（前述した相関値演算式による
相関値は小さくなる）主要被写体領域、そうでなければ
非主要被写体領域とする。

（III）露出評価値の比の算出主要被写体領域と非主要被写体領域の露出評価値の比
（非主要被写体領域の露出評価値／主要被写体領域の露
出評価値）を算出する。

算出された比は、１より大きいと逆光の度合いを、１
より小さいと過順光の度合いを示す。

（IV）理想的な白飛び率の検定、及び、実際の白飛び率
の算出例えば第４図に示すような特性図、つまり前記３項で
求めた露出評価値の比と白飛び率との特性図により理想
的な白飛び率を決定するとともに、実際の白飛び率を算
出する。

ここで、白飛び率は、領域内の輝度が予め定められた
値より大きい部分の輝度出現回数と領域内全体の輝度出
現回数の比率（領域内の輝度が予め定められた値より大
きい部分の輝度出現回数／領域内全体の輝度出現回数）
であると定義する。

（Ｖ）基準電圧の制御前記４項で求めた理想的な白飛び率と実際の白飛び率
とを比較し、実際の白飛び率が大きければ、マイコン
（38）から出力される基準電圧を予め定められた値だけ
小さくして出力する。また、実際の白飛び率が小さけれ
ば、マイコン（38）から出力される。基準電圧を予め定
められた値だけ大きくして出力する。そして、両者の
差、或は、比が予め定められた値以内になるまで以上の
動作を繰り返す。

マイコン（38）から出力される基準電圧はD/A変換器
（40）でアナログ信号に変換され、AGC回路（４）に入
力される。そして、AGC回路（４）は入力された基準電
圧と検波回路（７）の出力が一致するようにフィードバ
ック制御される。

次に、このように白飛び率によりAGC回路制御する場
合の長所について説明する。

第２図は高輝度の背景の前に人物がいる典型的な逆光
の被写体である。この場合、各領域の度数分布を示した
第３図から明らかなように、主要被写体が存在する確率
が最も高い中央部領域（第２図のような分割法では領域
５がそれに当たる）の度数分布は度数が下に偏り、背景
を多く含む領域（領域1,2,3,6,9）の度数分布は度数が
上に偏っている。

従って、各領域の中央部領域との相関を求めれば、背
景を多く含む領域1,2,3,6,9の相関は弱く（前述した相
関値演算式による相関値は大きくなる）、主要被写体を
含む領域4,5,7,8の相関は強い（前述した相関値演算式
による相関値は小さくなる）。

このため、領域4,5,7,8が主要被写体領域と判別さ
れ、領域1,2,3,6,9は非主要被写体領域と判別される。
主要被写体領域のそれぞれの領域の露出評価値より主要
被写体領域の露出評価値を計算する。非主要被写体領域
も同様に計算する。そして、これらの比（非主要被写体
領域の露出評価値／主要被写体領域の露出評価値）を求
める。

第２図のような場合、第３図から明らかなように、主
要被写体領域の露出評価値は小さくなる。逆に、非主要
被写体領域では露出評価値は大きくなる。従って、主要
被写体領域の露出評価値と非主要被写体領域の露出評価
値の比が大きくなり、逆光であると判断できる。逆光と
判断した場合、理想的な白飛び率を通常の順光時の白飛
び率Ｗに比べ大きな値に決定し、実際の白飛び率がこの
値になるように、AGC回路（４）に入力する基準電圧を
大きくする。このようにすれば、従来よりもAGC回路
（４）の利得が高く制御されるため、“黒つぶれ”は発
生しない。

同様に、過順光の場合、主要被写体領域の露出評価値
は大きくなり、非主要被写体領域の露出評価値は小さく
なる。従って、主要被写体の露出評価値と非主要被写体
領域の露出評価値の比が小さくなり、過順光であると判
断できる。過順光と判断すれば、理想的な白飛び率を通
常の順光時の白飛び率Ｗに比べ小さな値に決定し、実際
の白飛び率がこの値になるように、AGC回路（４）に入
力する基準電圧を小さくする。このようにすれば、従来
よりもAGC回路（４）の利得が低く制御されるため、
“白飛び”が発生しない。

なお、上記実施例では画面分割が９等分の撮像装置の
場合を示したが、この発明は画面中央に分割領域を持つ
撮像装置であれば、画面分割数に拘らず適用でき、上記
実施例と同様の効果を奏する。

また、上記実施例では基準電圧を変えることにより、
AGC回路（４）を制御しているが、検波回路（７）に利
得特性を持たせて利得を変えても同様に制御できる。

また、主要被写体領域と非主要被写体領域の露出評価
値の比と理想の白飛び率の関係は、第４図に示すような
直線である必要はなく、例えば２次曲線のような曲線、
或は、直線と曲線が組み合わさったような関係でもよ
い。

また、上記実施例では、白飛び率に関し、主要被写体
領域と非主要被写体領域を区別していないが、両者を区
別し、両者に重みを与えてもよい。

次に請求項（２）の発明の一実施例を図について説明
する。装置全体の構成は第１図に示す請求項（１）の発
明の実施例と同じであるから、重復説明を省略し、マイ
コン（38）で行う基準電圧の制御処理について説明す
る。

例えば第５図に示すような特性図、つまり上記（II
I）で求めた露出評価値の比と基準電圧との特性図より
決定される基準電圧と、現在の基準電圧とを比較し、現
在の基準電圧が大きければ、基準電圧を通常の順光時の
基準電圧Ｖより予め定められた値だけ小さくして出力す
る。また、現在の基準電圧が小さければ、基準電圧を通
常の順光時の基準電圧Ｖより予め定められた値だけ大き
くして出力する。そして、両者の差が予め定められた値
以内になるまで以上の動作を繰り返す。

次に、このように主要被写体領域の露出評価値と非主
要被写体領域の露出評価値の比によりAGC回路を制御す
る場合の長所について説明する。前記請求項（１）の発
明と同様に主要被写体領域のそれぞれの領域の露出評価
値より主要被写体領域の露出評価値を計算する。非主要
被写体領域も同様に計算し、これら各領域の露出評価値
の比を求める。第２図のような場合だと、第３図から明
らかなように、主要被写体領域の露出評価値は小さくな
る。逆に、非主要被写体領域では露出評価値は大きくな
る。従って、主要被写体領域の露出評価値と非主要被写
体領域の露出評価値の比が大きくなり、逆光であると判
断できる。逆光と判断した場合、AGC回路（４）に入力
する基準電圧を大きくし、AGC回路の利得を上げるよう
に制御すれば、“黒つぶれ”は抑圧できる。

同様に、過順光の場合、主要被写体領域の露出評価値
は大きくなり、非主要被写体領域の露出評価値は小さく
なる。従って、主要被写体領域の露出評価値と非主要被
写体領域の露出評価値の比が小さくなり、過順光である
と判断できる。過順光と判断すれば、AGC回路（４）に
入力する基準電圧を小さくし、AGC回路の利得を下げる
ように制御すれば、“白飛び”が抑圧できる。

なお、主要被写体領域の露出評価値と非主要被写体領
域の露出評価値の比と基準電圧の関係は、第５図に示す
ような直線である必要がなく、例えば２次曲線のような
曲線、或は、直線と曲線が組み合わさったような関係で
もよい。

〔発明の効果〕

以上のように、請求項（１）の発明によれば、主要被
写体領域の露出評価値と非主要被写体領域の露出評価値
の比により理想的な白飛び率を決定し、この決定した理
想的な白飛び率の値と実際の白飛び率の値が同じになる
ように、AGC回路に入力する基準電圧を制御するように
構成したので、特に主要被写体に関して、逆光時でも
“黒つぶれ”がなく、過順光時でも“白飛び”のない画
像が得られるという効果がある。

また、請求項（２）の発明によれば、主要被写体領域
の露出評価値と非主要被写体領域の露出評価値の比によ
り基準電圧を決定し、この決定した基準電圧の値と現在
の基準電圧が同じになるように、AGC回路に入力する基
準電圧を制御するように構成したので、請求項（１）の
発明と同様に主要被写体に関して、逆光時でも“黒つぶ
れ”がなく、過順光時でも“白飛び”のない画像が得ら
れるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項（１）および（２）の発明の一実施例に
よる撮像装置を示すブロック図、第２図は請求項（１）
および（２）の発明の一実施例による画面分割を示す
図、第３図は第２図の各領域の度数分布図、第４図は請
求項（１）の発明の一実施例による主要被写体領域の露
出評価値と非主要被写体領域の露出評価値の比と理想の
白飛び率の関係を示す特性図、第５図は請求項（２）の
発明の一実施例による主要被写体領域の露出評価値と非
主要被写体領域の露出評価値の比と基準電圧の関係を示
す特性図、第６図は従来の撮像装置を示すブロック図、
第７図は従来の画面分割を示す図である。図において、（２）は撮像素子、（４）はAGC回路、（1
9）〜（27）は積算回路（評価値検出手段）、（28〜3
6）は度数分布演算手段、（38）はマイコン（演算制御
手段）、（39）はパルス発生回路、（40）はD/A変換器
である。なお、図中、同一符号は、同一または相当部分を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−110369（ＪＰ，Ａ) 特開平４−20944（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03B 7/00 - 7/28 H04N 5/225 - 5/247

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】映像信号を出力する撮像手段と、画面上に分割された複数個の領域における個々の映像信
号の輝度成分を各領域毎の露出評価値として出力する評
価値検出手段と、前記複数個の領域の各々に対し輝度成分を複数段階に区
分し各段階毎の輝度出現回数を計数する輝度分布演算手
段と、画面中央部の領域と他の各々の領域の相関値を前記輝度
の度数分布より求める相関演算機能と前記相関値により
主要被写体領域と非主要被写体領域を判別する判別機能
とを有し前記主要被写体領域の露出評価値と前記非主要
被写体領域の露出評価値との比により決定した理想的な
白飛び率の値と実際の白飛び率の値が同じになるように
前記映像信号の利得を制御する自動利得制御手段に入力
する基準電圧を制御する演算制御手段とを備えた撮像装
置。
【請求項２】撮像信号を出力する撮像手段と、画面上に分割された複数個の領域における個々の映像信
号の輝度成分を各領域毎の露出評価値として出力する評
価値検出手段と、前記複数個の領域の各々に対し輝度成分を複数段階に区
分し各段階毎の輝度出現回数を計数する輝度分布演算手
段と、画面中央部の領域と他の各々の領域の相関値を前記輝度
の度数分布より求める相関演算機能と前記相関値により
主要被写体領域と非主要被写体領域を判別する判別機能
とを有し前記主要被写体領域の露出評価値と前記非主要
被写体領域の露出評価値との比により決定した基準電圧
と現在の基準電圧が同じになるように前記映像信号の利
得を制御する自動利得制御手段に入力する基準電圧を制
御する演算制御手段とを備えた撮像装置。