JP2979567B2 - ビデオカメラの露光補正装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ビデオカメラの露光補正装置に関する。

〔発明の概要〕

この発明は、複数の露光検出エリアを設定し、各露光
検出エリア内での輝度信号レベルをそれぞれ検出して露
光制御を行うようにしたビデオカメラの露光補正装置に
おいて、逆光や過順光の状態に応じて各露光検出エリア
の大きさ及び／又は位置を制御することにより、逆光や
過順光の時には中央重点測光が強まるようにし、逆光や
過順光での撮影に対応できるようにしたものである。

〔従来の技術〕

従来のビデオカメラの自動露光制御回路では、露光検
出エリアでのCCD撮像素子からの輝度信号レベルが所定
値となるように、アイリスの開閉及びAGC回路のゲイン
を制御するようにしている。ところが、このような従来
の自動露光制御回路では、逆光時には背景の輝度レベル
が著しく大きくなるので、アイリスが閉じられ、AGC回
路のゲインが下げられてしまい、被写体像が黒く沈み込
む。また、過順光時には、背景の輝度レベルが被写体の
輝度レベルに比べて非常に小さくなるので、アイリスが
開かれ、AGC回路のゲインが上げられてしまい、被写体
像が飽和してしまう。

そこで、被写体のある露光検出エリアと背景のある露
光検出エリアの２つの露光検出エリアを設定し、逆光時
や過順光時には、被写体のある露光検出エリアでの輝度
信号レベルが所定値となるようにアイリスの開閉及びAG
C回路のゲインを制御するようにして中央重点測光と
し、逆光時や過順光時に対応できるようにしたものがあ
る。

このように、２つの露光エリアを設ける場合、第14図
Ａ及び第14図Ｂに示すように、中央部の露光検出エリア
A11と、周辺部の露光検出エリアA12とに分割することが
考えられる。ところが、このように中央部の露光検出エ
リアA11と周辺部の露光検出エリアA12とを設けると、パ
ニングした場合に、画面の明るさの変動が生じてしまう
という問題がある。

つまり、中央部の露光検出エリアA11と周辺部の露光
検出エリアA12とを設けると、第14図Ａに示すように露
光検出エリアA11上に被写体がある時には、この露光検
出エリアA11内の被写体の輝度信号レベルに応じて露光
制御がなされるが、パニングして第14図Ｂに示すように
被写体が露光検出エリアA11から外れると、露光検出エ
リアA11内の輝度信号レベルは周辺部の輝度信号レベル
と変わらなくなる。このため、画面の明るさに変動が生
じる。

そこで、第15図Ａ及び第15図Ｂに示すように、下部の
露光検出エリアA21と、上部の露光検出エリアA22とに分
割することが提案されている。このようにすると、パニ
ングした場合でも、殆どの場合被写体が下部の露光検出
エリアA21内から外れないので、画面の明るさの変動が
生じずらい。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、第15図Ａ及び第15図Ｂに示すように下部の
露光検出エリアA21と上部の露光検出エリアA22とを設定
した場合、第14図Ａ及び第14Bに示したように中央部の
露光検出エリアA11と周辺部の露光検出エリアA12とに分
割した場合に比べて、被写体が位置する露光検出エリア
A21の面積が大きくなるので、中央重点測光になりずら
い。このため、激しい逆光状態の場合には、被写体が黒
く沈み込みがちになってしまう。

したがって、この発明の目的は、逆光や過順光の状態
に応じて露光検出エリアの位置や大きさを自在に設定で
きるビデオカメラの露光補正装置を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、複数の露光検出エリアを設定し、各露光
検出エリア内での輝度信号レベルをそれぞれ検出して露
光制御を行うようにしたビデオカメラの露光補正装置に
おいて、逆光や過順光の状態に応じて、各露光検出エリ
アの大きさ及び／又は位置を制御するようにしたビデオ
カメラの露光補正装置である。

〔作用〕

ヒスト回路58A及び58Bの出力H1及びH2から順光状態で
あるか、逆光状態であるか、過順光状態であるかが検出
される。これにより、露光検出エリアA1及び露光検出エ
リアA2の位置や大きさが設定される。

順光の時には、露光検出エリアを上部と下部とに分
け、下部を被写体がある露光検出エリアA1とし、上部を
背景がある露光検出エリアA2とする。このようにする
と、パニングしても、明るさの変動が生じない。

激しい逆光や過順光の時には、被写体がある露光検出
エリアA1が中心部に配設され、背景がある露光検出エリ
アA2が周辺部に配置される。これとともに、被写体があ
る露光検出エリアA1が小さく設定される。このようにす
ると、より中央重点測光に近づく。

〔実施例〕

この発明の実施例について、以下の順序に従って説明
する。

a.ビデオカメラの全体構成 b.オプティカルディテクタについて b1.エリア設定回路 b2.Y分離回路,C分離回路 b3.AF検出回路 b4.AE検出回路 b5.AWB検出回路 a.ビデオカメラの全体構成 第２図は、この発明を適用することができるビデオカ
メラの全体構成を示すものである。第２図において、１
はレンズ、２はCCD撮像素子である。CCD撮像素子２の受
光面に、レンズ１を介された被写体像が結像され、CCD
撮像素子２から撮像信号が得られる。

レンズ１には、第３図に示すように、固定レンズF1
（１群レンズ）、ズームレンズF2（２群レンズ）、固定
レンズF3（３群レンズ）、フォーカスレンズF4（４群レ
ンズ）が配設される。ズームレンズF2と固定レンズF3と
の間に、PNフィルタ17、アイリスリング18が配設され
る。フォーカスレンズF4に対向して赤外線カット用のダ
ミーガラス19が配設される。

フォーカスレンズF4を移動させることで、合焦位置が
得られる。このフォーカスレンズF4の位置は、フォーカ
ス駆動モータ３により移動可能とされる。フォーカス駆
動モータ３としては、精度の高い制御が容易に行なえる
ように、ステップモータが用いられる。このステップモ
ータは、振動や雑音の低減のために、ドライバー13によ
り正弦波で駆動される。また、レンズ１内のアイリスリ
ング18の開閉がアイリス駆動モータ４により制御され
る。アイリスリング18の開閉状態は、例えばホール素子
からなるアイリス位置検出器５で検出される。また、ズ
ームレンズF4の位置がズーム位置検出器６で検出され
る。アイリス位置検出器５、ズーム位置検出器６の出力
がシステムコントローラ12に供給される。

CCD撮像素子２としては、例えば補色市松格子上の画
素配列のものが用いられる。このような画素配列のCCD
撮像素子２には、第４図に示すように、シアン（Cy）の
画素と黄色（Ye）の画素とが繰り返されるラインL1が１
ライン毎に配列され、このシアン（Cy）の画素と黄色
（Ye）の画素とが繰り返されるラインL1の間に、緑
（Ｇ）の画素とマゼンタ（Ｍ）の画素とが繰り返される
ラインL2と、マゼンタ（Ｍ）の画素と緑（Ｇ）の画素と
が繰り返されるラインL3とが交互に配列される。

CCD撮像素子２の画素数としては、例えば１ライン510
画素のものと、１ライン760画素のものとを用いること
ができる。１ライン510画素のCCD撮像素子を用いた場
合、周波数（8/3）fsc（≒9.55MHz）の転送クロックがC
CD撮像素子２に与えられる。１ライン760画素のCCD撮像
素子を用いた場合、周波数4fsc（≒14.32MHz）の転送ク
ロックがCCD撮像素子２に与えられる。

CCD撮像素子２の出力がサンプルホールド回路７に供
給される。CCD撮像素子２として補色市松格子上の画素
配列のものを用いた場合、サンプルホールド回路７で、
垂直方向に２画素分づつ出力されるCCD撮像素子２の出
力信号がサンプルホールドされる。サンプルホールド回
路７の出力がAGC回路８を介してA/Dコンバータ９に供給
される。A/Dコンバータ９で、CCD撮像素子２の出力が例
えば10ビットでディジタル化される。

A/Dコンバータ９の出力がディジタルビデオ信号処理
回路10に供給されるとともに、オプティカルディテクタ
11に供給される。オプティカルディテクタ11で、オート
フォーカス制御のためのAF検出信号と、自動露光のため
のAE検出信号と、オートホワイトバランスのためのAWB
検出信号が形成される。

オプティカルディテクタ11とシステムコントローラ12
とは、シリアルインターフェースを介して、双方向に接
続される。このシリアルインターフェースを介して、オ
プティカルディテクタ11とシステムシステムコントロー
ラ12とは、例えば１垂直期間毎に信号のやり取りが行わ
れる。システムコントローラ12からオプティカルディテ
クタI1に、フォーカス検出エリア設定信号、露光検出エ
リア設定信号、ホワイトバランス検出エリア設定信号等
が供給される。オプティカルディテクタ11からシステム
コントローラ12に、AF（オートフォーカス）検出信号、
AE（オートエクスポジャー）検出信号、AWB（オートホ
ワイトバランス）検出信号等が供給される。

オプティカルディテクタ11からシステムコントローラ
12に送られてくるAF検出信号に基づいて、システムコン
トローラ12からレンズ駆動信号が出力される。このレン
ズ駆動信号がドライバー13を介してフォーカス駆動モー
タ３に供給される。これにより、フォーカスレンズF4の
位置が合焦位置になるように制御される。

オプティカルディテクタ11からシステムコントローラ
12に送られてくるAE検出信号に基づいて、システムコン
トローラ12からアイリス制御信号が出力されるととも
に、AGC制御信号が出力される。このアイリス制御信号
がドライバー14を介してアイリス駆動モータ４に供給さ
れる。また、このAGC制御信号がD/Aコンバータ15を介し
てAGC回路８に供給される。これにより、CCD撮像素子２
からの撮像信号レベルに応じてアイリスリング18が開閉
されるとともに、AGC回路８のゲインが設定される。

ディジタルビデオ信号処理回路10で、輝度信号及びク
ロマ信号が信号処理される。この信号処理された輝度信
号及びクロマ信号がD/Aコンバータ15A及び15Bを介して
それぞれアナログ信号に変換され、出力端子16A及び16B
からそれぞれ出力される。

b.オプティカルディテクタについて 第１図は、オプティカルディテクタ11の構成を示すも
のである。

このオプティカルディテクタ11は、前述したように、
オートフォーカス制御のためのAF検出信号、自動露光の
ためのAE検出信号、オートホワイトバランスのためのAW
B検出信号等、光学的制御のための検出信号を形成する
ものである。オプティカルディテクタ11には、破線で囲
んで示すAF検出回路21、AE検出回路22、AWB検出回路23
が配設される。

b1.エリア設定回路 オプティカルディテクタ11には、オートフォーカスを
行うためのフォーカス検出エリアを設定するAFエリア設
定回路24、自動露光のための露光検出エリアを設定する
ためのAEエリア設定回路25、オートホワイトバランス制
御のためのホワイトバランス検出エリアを設定するAWB
エリア設定回路26が設けられる。更に、表示用のエリア
を設定するための表示用エリア設定回路27が設けられ
る。

AFエリア設定回路24、AEエリア設定回路25、AWBエリ
ア設定回路26には、シリアル入力ポート28を介して、シ
ステムコントローラ12からフォーカス検出エリア設定信
号、露光検出エリア設定信号、ホワイトバランス検出エ
リア設定信号がそれぞれ供給される。

フォーカス検出エリア設定信号に基づき、AFエリア設
定回路24で、例えば２つのフォーカス検出エリアが設定
される。露光検出エリア設定信号に基づき、AEエリア設
定回路25で、例えば２つの露光検出エリアが設定され
る。ホワイトバランス検出エリア設定信号に基づき、AW
Bエリア設定回路26でホワイトバランス検出エリアが設
定される。これらのエリアの位置や大きさは、任意に設
定することが可能である。

更に、表示用エリア設定回路27には、シリアル入力ポ
ート28を介して、システムコントローラ12から表示用エ
リア設定信号が供給される。この表示用エリアの位置や
大きさは、任意に設定できる。

AFエリア設定回路24、AEエリア設定回路25、AWBエリ
ア設定回路26、表示用エリア設定回路27の出力は、セレ
クタ30を介して、出力端子47から選択的に出力可能とさ
れる。なお、セレクタ30では、複数のエリア設定用の信
号を選択することもできる。セレクタ30で選択されたエ
リア設定信号に基づくエリアがファインダに表示され
る。したがって、制御に用いているエリアと同一のエリ
アをファインダに表示させることも、制御と異なるエリ
アをファインダに表示させることもできる。

また、この表示用エリアを利用して、タイトラー等の
取込み位置、電子ズームの取込み位置等を指定できる。

オプティカルディテクタ11からシステムコントローラ
12には、シリアル出力ポート29を介して、AF検出信号、
AE検出信号、AWB検出信号が供給される。

b2.Y分離回路,C分離回路 第１図において、入力端子31に、第２図におけるA/D
コンバータ９からのディジタル撮像信号が供給される。
このディジタル撮像信号がＹ分離回路32に供給されると
ともに、Ｃ分離回路33に供給される。Ｙ分離回路32で、
このディジタル撮像信号からディジタル輝度信号Ｙが形
成される。また、Ｃ分離回路33で、ディジタル撮像信号
からクロマ信号C_R、C_Bが形成される。

前述したように、CCD撮像素子２としては、第４図に
示したような補色市松格子状の画素配列のものが用いら
れる。そして、サンプルホールド回路７では、垂直方向
に２画素分づつ出力される信号がサンプルホールドさ
れ、サンプルホールド回路７からは、垂直方向に２画素
分の出力が加算されて出力される。

第４図に示した画素配列の場合、垂直方向の２画素分
の出力が加算されて出力されると、第５図Ａに示すよう
に、シアン（Cy）と緑（Ｇ）の和信号（Cy＋Ｇ）と、黄
色（Ye）とマゼンタ（Ｍ）の和信号（Ye＋Ｍ）とが交互
に出力されるラインと、第５図Ｂに示すように、シアン
（Cy）とマゼンタ（Ｍ）の和信号（Cy＋Ｍ）、と黄色
（Ye）と緑（Ｇ）の和信号（Ye＋Ｇ）とが交互に出力さ
れるラインとが１ライン毎に繰り返される。

第１図において、Ｃ分離回路33で、互いに１サンプル
異なる信号が減算される。これにより、クロマ信号C_R、
C_Bが形成される。

つまり、シアンと緑の和信号（Cy＋Ｇ）と、黄色とマ
ゼンタの和信号（Ye＋Ｍ）とが交互に出力されるライン
（第５図Ａ）では、互いに１サンプル異なる信号を減算
することにより、クロマ信号C_Rが以下のようにして得ら
れる。すなわち、 Ye＝Ｒ＋Ｇ、Ｍ＝Ｒ＋Ｂ、Cy＝Ｂ＋Ｇ であるから、 （Ye＋Ｍ）−（Cy＋Ｇ） ＝（（Ｒ＋Ｇ）＋（Ｒ＋Ｂ））−（（Ｂ＋Ｇ）＋Ｇ） ＝2R−Ｇ ＝C_R シアンとマゼンタの和信号（Cy＋Ｍ）と、黄色と緑の
和信号（Ye＋Ｇ）とが交互に出力されるライン（第５図
Ｂ）では、互いに１サンプル異なる信号を減算すること
により、クロマ信号C_Bが以下のようにして得られる。

（Ye＋Ｇ）−（Cy＋Ｍ） ＝（（Ｒ＋Ｇ）＋Ｇ）−（（Ｂ＋Ｇ）＋（Ｒ＋Ｂ）） ＝−2B＋Ｇ ＝−C_B Ｙ分離回路32で、互いに１サンプル異なる信号が加算
される。これにより、輝度信号Ｙが形成される。

つまり、シアンと緑の和信号（Cy＋Ｇ）と黄色とマゼ
ンタの和信号（Ye＋Ｍ）とが交互に出力されるライン
（第５図Ａ）では、互いに１サンプル異なる信号を加算
することにより、輝度信号Ｙが以下のようにして得られ
る。

（Ye＋Ｍ）＋（Cy＋Ｇ） ＝（（Ｒ＋Ｇ）＋（Ｒ＋Ｂ））＋（（Ｂ＋Ｇ）＋Ｇ） ＝3G＋2R＋2B ＝Ｙ シアンとマゼンタの和信号（Cy＋Ｍ）と黄色と緑の和
信号（Ye＋Ｇ）とが交互に出力されるライン（第５図
Ｂ）では、互いに１サンプル異なる信号を加算すること
により、輝度信号Ｙが以下のようにして得られる。

（Ye＋Ｇ）＋（Cy＋Ｍ） ＝（（Ｒ＋Ｇ）＋Ｇ）＋（（Ｂ＋Ｇ）＋（Ｒ＋Ｂ）） ＝3G＋2B＋2R ＝Ｙ また、Ｙ分離回路32及びＣ分離回路33で、サンプリン
グ周波数の変換が行われる。すなわち、入力端子31に
は、CCD撮像素子２として１ライン510画素のものを用い
た場合にはサンプリング周波数（8/3）fscのディジタル
信号が供給され、CCD撮像素子２として１ライン760画素
のものを用いた場合にはサンプリング周波数4fscのディ
ジタル信号が供給される。Ｙ分離回路32及びＣ分離回路
33で、このサンプリング周波数（8/3）fsc或いは4fscが
サンプリング周波数2fscに変換される。

Ｙ分離回路32の出力がAF検出回路21、AE検出回路22、
AWB検出回路23に供給される。Ｃ分離回路33の出力がAWB
検出回路23に供給される。

b3.AF検出回路 合焦位置では、CCD撮像素子２からの輝度信号中の中
高域成分レベルが最大となる。したがって、CCD撮像素
子２からの輝度信号中の中高域成分のレベルを所定のフ
ォーカスエリア内で積分した値を評価値とし、この評価
値が最大となるように、フォーカスレンズF4を位置制御
することで、合焦位置が得られる。

この発明の一実施例では、このような原理に基づい
て、フォーカス制御を行うようにしている。

すなわち、AF検出回路21において、遅延回路34とフィ
ルタ演算部35、36、37とから３種類の特性の異なるハイ
パスフィルタが構成される。遅延回路34とフィルタ演算
部37とから構成されるハイパスフィルタと、ハイパスフ
ィルタ38とが縦続接続される。これらにより、特性の異
なる４種類のハイパスフィルタが構成される。これらの
ハイパスフィルタにより、輝度信号中の中高域成分が取
り出される。

ところで、ハイパスフィルタの特性が変わると、レン
ズ位置と評価値との関係を示す特性が変わってくる。こ
の特性が緩やかな場合、合焦位置に制御できる範囲は広
がるが、正確な合焦位置が得にくくなる。これに対し
て、この特性が急峻な場合、正確な合焦位置が得られる
が、合焦位置に制御できる範囲は狭くなる。

したがって、広い範囲に渡って正確にフォーカスレン
ズF4を合焦位置に制御できるようにするためには、特性
の異なる複数のハイパスフィルタを切替えて用いること
が有効である。すなわち、レンズ位置と評価値との関係
を示す特性が緩やかになるハイパスフィルタを用いてレ
ンズを合焦位置近傍まで移動させ、レンズが合焦位置近
傍まで移動されたら、レンズ位置と評価値との関係を示
す特性が急峻になるハイパスフィルタに切替え、このレ
ンズ位置と評価値との関係を示す特性が急峻になるハイ
パスフィルタを用いて、レンズを合焦位置まで追い込む
制御を行う。

この発明の一実施例では、セレクタ39A〜39Dにより、
特性の異なるこれら４種類のハイパスフィルタの出力が
選択的に出力できるようにされている。

すなわち、フィルタ演算部35の出力がセレクタ39A及
びセレクタ39Bのａ側入力端に供給される。フィルタ演
算部36の出力がセレクタ39A及び39Bのｂ側入力端に供給
されるとともに、セレクタ39C及び39Dのａ側入力端に供
給される。フィルタ演算部37の出力がセレクタ39A及び3
9Bのｃ側入力端に供給されるとともに、セレクタ39C及
び39Dのｂ側入力端に供給される。ハイパスフィルタ38
の出力がセレクタ39C及び39Dのｃ側入力端に供給され
る。セレクタ39A〜39Dを切り換えることにより、所望の
特性のフィルタ出力を選択できる。このセレクタ39A〜3
9Dは、シリアル入力ポート28を介してシステムコントロ
ーラ12から送られてくるフィルタセレクト信号に基づい
て切替えられる。

セレクタ39A〜39Dの出力がコアリング回路40A〜40Dに
それぞれ供給される。コアリング回路40A〜40Dには、シ
リアル入力ポート28を介してシステムコントローラ12か
らコアリングレベル設定信号が供給される。コアリング
回路40A〜40Dは、ディジタル輝度信号の中高域成分を検
波するとともに、ノイズ成分を除去するものである。

つまり、特にコントラストが小さく、絵柄が単調な画
面では、CCD撮像素子２からの輝度信号中の高域成分が
殆どなくなるため、信号に対するノイズの影響が大きく
なる。コアリング回路40A〜40Dは、このようなノイズに
よる影響を防止するために設けられている。

すなわち、ディジタルハイパスフィルタの出力信号中
に第６図Ａに示すようにノイズ成分Ｎがあると、このノ
イズ成分Ｎの影響により、フォーカス検出信号に誤差が
生じる。コアリング回路40A〜40Dにより、第６図Ｂに示
すように、所定のコアリングレベルv₁以下にあるノイズ
成分Ｎが除去される。なお、このコアリング回路８は、
減算器で構成することができる。

コアリング回路40A〜40Dの出力がゲート回路41A〜41D
にそれぞれ供給される。ゲート回路41A〜41Dには、AFエ
リア設定回路24からフォーカス検出エリアを設定するた
めのゲート信号が供給される。このゲート信号により、
ゲート回路41A〜41Dの開閉が制御される。

ところで、点光源のような高輝度部分を含む被写体を
撮影した場合には、高輝度部分の信号により、評価値に
誤差が生じる可能性がある。そこで、高輝度検出回路46
が設けられる。高輝度検出回路46で、CCD撮像素子２か
らの撮像信号が所定レベル以上かどうかが検出される。
この高輝度検出回路46の出力がAF設定回路24に供給さ
れ、CCD撮像素子２からの撮像信号が所定レベル以上な
ら、その部分のフォーカス検出エリアがマスキングされ
る。

例えば、第７図Ａに示すように、所定値v₂以上となる
高輝度の信号がCCD撮像素子２から出力されたとする。
この場合、第７図Ｂに示すような信号がディジタルハイ
パスフィルタから出力される。CCD撮像素子２が所定値v
₂以上となる期間Ｔで、第７図Ｃに示すようにマスキン
グ信号が出力される。このマスキング信号の間、ゲート
回路41A〜41Dが閉じられる。これにより、第７図Ｄに示
すように、高輝度部分の影響が除去される。

ゲート回路41A〜41Dの出力がスイッチ回路42A〜42Dを
それぞれ介してピーク検出回路43A〜43Dにそれぞれ供給
される。ピーク検出回路43A〜43Dで、ゲート回路41A〜4
1Dの出力のピーク値が検出される。ピーク検出回路43A
〜43Dの出力がスイッチ回路44A〜44Dをそれぞれ介して
積分回路45A〜45Dにそれぞれ供給される。積分回路45A
〜45Dでゲート回路41A〜41Bの出力又はピーク検出回路4
3A〜43Dの出力の積分値が求められる。

スイッチ回路42A〜42D、44A〜44Dを制御することで、
１画面での輝度信号中の中高域成分の積分値（評価値）
ばかりでなく、例えば１ラインでの輝度信号中の中高域
成分のピーク値、１画面での中高域成分のピーク値の積
分値を求めることができる。これら１ラインでの輝度信
号中の中高域成分のピーク値、１画面での中高域成分の
ピーク値の積分値は、ハイパスフィルタの切替えタイミ
ングを決定するのに用いることができる。これらの出力
は、AF検出信号として、シリアル出力ポート29を介して
システムコントローラ12に供給される。

このフォーカス制御回路では、例えば２つのフォーカ
ス検出エリアを設定して、フォーカス制御が行なわれ
る。すなわち、セレクタ39A〜39Dから出力される４つの
フィルタ出力のうち、２つづつの出力が同一のフォーカ
ス検出エリアに設定される。そして、同一のフォーカス
検出エリアに設定されたセレクタ39A〜39Dの出力のう
ち、一方の出力がそのフォーカス検出エリアでの輝度信
号中の中高域成分レベルの積分値（評価値）を得るため
に用いられ、他方の出力がハイパスフィルタの特性を切
替えるタイミングを検出するのに用いられる。各フォー
カス検出エリアからの評価値に基づいてフォーカスレン
ズF4が移動され、フォーカスレンズF4が合焦位置近傍ま
で近づくと、セレクタ39A〜39Dが切替えられ、フィルタ
特性が切替えられる。そして、評価値が最大となるよう
にフォーカスレンズF4が位置制御される。

このように、複数のフォーカス検出エリアが設定でき
ると、どのようなカメラアングルでも被写体に正確に合
焦できる。また、動きのある被写体に追従して合焦させ
ることもできる。

b4.AE検出回路 AE制御は、CCD撮像素子２からの輝度信号レベルが所
定値になるように、アイリスリング18の開閉及びAGC回
路８のゲインを設定することによりなされる。

例えば逆光状態では、背景の輝度レベルが著しく大き
くなるため、所定の１つの露光検出エリアで輝度信号レ
ベルを検出してAE制御を行うと、アイリスリング18が絞
られてAGC回路８のゲインが小さく設定されてしまい、
被写体像が黒く沈みこんでしまうという問題が生じてく
る。

そこで、この発明の一実施例では、逆光状態や過順光
状態でも最適なAE制御が行なえるように、第８図に示す
ように、露光検出エリアA1と露光検出エリアA2とが設定
でき、これらの露光検出エリアA1及びA2のそれぞれの輝
度信号レベルが検出できるようにされている。露光検出
エリアA1及びA2の位置や大きさは、システムコントロー
ラ12からの露光検出エリア設定信号により自在に設定で
きる。第８図Ａに示すように、被写体がある中心部に露
光検出エリアA1を設け、周辺部に露光検出エリアA2を設
けることも、第８図Ｂに示すように、被写体がある下部
に露光検出エリアA1を設け、上部に露光検出エリアA2を
設けることもできる。

第１図において、Ｙ分離回路32の出力がニー回路51に
供給されるとともに、コンパレータ52に供給される。コ
ンパレータ52には、シリアル入力ポート28を介してコン
パレートレベルが供給される。

また、フィルタ演算部37の出力がゲート回路53A及び5
3Bを介してピーク検出回路54A及び54Bにそれぞれ供給さ
れる。

フィルタ演算部37からは、ローパスフィルタにより高
域のノイズ成分が除去された輝度信号が出力される。す
なわち、ピーク検出を行う場合、ノイズ成分を除去する
ために、ローパスフィルタを設ける必要がある。遅延回
路34とフィルタ演算部37とから、ディジタル平均化ロー
パスフィルタを基にしたディジタルハイパスフィルタが
構成されているので、フィルタ演算部37からは、ハイパ
スフィルタ出力とともに、ローパスフィルタ出力を容易
に取り出せる。このローパスフィルタを介されて高域の
ノイズ成分が除去された輝度信号がゲート回路53A及び5
3Bを介してピーク検出回路54A及び54Bに供給される。

ゲート回路53A及び53Bには、AE検出エリア設定回路25
から露光検出エリアA1及びA2を設定するためのゲート信
号が供給される。このゲート信号により、ゲート回路53
A及び53Bの開閉が制御される。

ニー回路51は、ディジタル輝度信号に対して第９図に
示すような、非直線特性を持たせるものである。輝度信
号レベルをそのまま平均値検波すると、画面の一部の高
輝度部分により、平均値出力が大きくなり、画面全体が
暗く沈み込んでしまうという問題が生じる。ニー回路51
を設けることで、高輝度部分のゲインが下げられ、この
ような問題が改善される。ニー回路51には、シリアル入
力ポート28を介してシステムコントローラ12から特性設
定信号が供給される。この特性設定信号により、特性曲
線の折れ点k₁が可変できる。

ニー回路51の出力がゲート回路55A及び55Bをそれぞれ
介して積分回路56A及び56Bにそれぞれ供給される。ゲー
ト回路55A及び55Bには、AEエリア設定回路25から露光検
出エリアA1及びA2を設定するためのゲート信号が供給さ
れる。このゲート信号により、ゲート回路55A及び55Bの
開閉が制御される。

コンパレータ52は、所定レベル以上の輝度信号のサン
プル数をカウントして輝度分布状態を検出するものであ
る。コンパレータ52の出力がゲート回路57A及び57Bをそ
れぞれ介してヒスト回路58A及び58Bにそれぞれ供給され
る。ヒスト回路58A及び58Bで、所定の輝度レベル以上の
輝度信号のサンプル数がカウントされる。ゲート回路57
A及び57Bには、AEエリア設定回路25から露光検出エリア
A1及びA2を設定するためのゲート信号が供給される。こ
のゲート信号により、ゲート回路57A及び57Bの開閉が制
御される。

ヒスト回路58及び58Bで、輝度信号レベルの分布状態
が検出できる。つまり、第10図Ａに示すような逆光状態
の画面を映出すると、第10図Ｂに示すように、周辺部に
輝度信号の高い部分が多く分布し、中心部に輝度信号の
低い部分が多く分布する。このような分布状態は、露光
検出エリアA1での所定レベルv₃以上のサンプル数のカウ
ント値と、露光検出エリアA2での所定レベルv₃以上のサ
ンプル数のカウント値とから判断できる。

ピーク検出回路54A及び54Bで求められた露光検出エリ
アA1及びA2での輝度信号のピーク値P1及びP2が出力コン
トローラ59Aを介して、シリアル出力ポート29に出力さ
れる。

積分回路56A及び56Bでそれぞれ求められた露光検出エ
リアA1及びA2での輝度信号レベルの積分値In1及びIn2が
コントローラ59Bを介して、シリアル出力ポート29に出
力される。

ヒスト回路58A及び58Bでそれぞれ求められた露光検出
エリアでの所定レベル以上のサンプル数のカウント値H1
及びH2が出力コントローラ59Cを介して、シリアル出力
ポート29に出力される。

積分回路56A及び56Bでは、輝度信号の平均値検波出力
が得られる。AE制御を行う場合、平均値検波では検波レ
ベルが低くなるので、平均値検波よりピーク検波に近い
特性が要求される。そこで、この発明の一実施例では、
平均値とピーク値とを適当に混合することで、ピーク検
波に近い特性で輝度信号レベルを検出できるようにして
いる。

つまり、第11図に機能ブロック図で示すように、ピー
ク検出回路54A及び54Bで求められたピーク値P1及びP2
と、積分回路56A及び56Bで求められた積分値In1及びIn2
が乗算手段71A及び71B、72A及び72B、加算手段73A及び7
3Bで重み付け加算される。これにより、ピーク検波に近
い検波特性が得られる。乗算手段71A及び71B、72A及び7
2Bの係数を可変させれば、検波レベルは可変できる。な
お、これらの演算は、ソフトウェアで行われるので、検
波レベルの変更は、非常に容易である。

露光検出エリアA1での輝度信号レベルの検出値と露光
検出エリアA2での輝度信号レベルの検出値とを適当に重
み付け加算した値に応じて、アイリスリング18の開閉、
AGC回路８のゲインが設定される。

すなわち、加算手段73A及び73Bから、露光検出エリア
A1での輝度信号レベルの検出値及び露光検出エリアA2で
の輝度信号レベルの検出値がそれぞれ得られる。加算手
段73A及び73Bの出力が乗算手段74A及び74Bにそれぞれ供
給される。乗算手段74A及び74Bの出力が加算手段75に供
給される。乗算手段74A及び74B、加算手段75により、周
辺部の露光検出エリアA1の輝度信号レベルの検出値と中
心部の露光検出エリアA2の輝度信号レベルの検出値とが
重み付け加算される。加算手段75の出力に応じて、アイ
リスリング18の開閉状態及びAGC回路８のゲインの設定
がなされる。

順光状態、逆光状態、過順光状態は、ヒスト回路58A
及び58B（第１図）の出力から判別できる。

つまり、順光の状態なら、画面全体に渡って略均一な
輝度となるので、被写体部分にある露光検出エリアA1と
周辺部にある露光検出エリアA2とでは、輝度信号レベル
の分布状態が略等しくなる。すなわち、ヒスト回路58A
の出力H1とヒスト回路58Bの出力H2との差があまり大き
くならない。

これに対して、逆光状態になると、背景が著しく明る
くなるので、輝度信号レベルが所定値以上になる部分が
周辺部にある露光検出エリアA2に偏ってくる。また、過
順光なら、背景が著しく暗くなるので、輝度信号レベル
が所定値以上になる部分が被写体部分の露光検出エリア
A1に偏ってくる。すなわち、逆光や過順光の時には、ヒ
スト回路58Aの出力H1とヒスト回路58Bの出力H2との差が
大きくなる。

ヒスト回路58A及び58Bの出力H1及びH2が第11図におけ
る輝度分布状態判定手段76に供給される。この輝度分布
状態判定手段76により、順光状態であるか、逆光状態で
あるか、過順光状態であるかが検出される。この輝度分
布状態判定手段76の出力により、逆光状態や過順光状態
に対応して、以下のような制御が行われる。

すなわち、この輝度分布状態判定手段76の出力によ
り、乗算手段74A及び74Bの係数が設定される。逆光や過
順光では、被写体部分の明るさに対する重み付けを行う
乗算手段74Aの係数が大きく設定され、背景部分の明る
さに対する重み付けを行う乗算手段74Bの係数が小さく
設定される。これにより、中央重点測光に近づき、逆光
状態や過順光状態でも、最適なAE制御を行なえる。

また、輝度分布状態判定手段76の出力により、露光検
出エリアA1及び露光検出エリアA2の位置や大きさが設定
される。つまり、順光の時には、第８図Ｂに示したよう
に、露光検出エリアを上部と下部とに分け、下部を被写
体がある露光検出エリアA1とし、上部を背景がある露光
検出エリアA2とする。このようにすると、パニングして
も、明るさの変動が生じない。逆光や過順光の時には、
第８図Ａに示したように、被写体がある露光検出エリア
A1が中心部に配設され、背景がある露光検出エリアA2が
周辺部に配置される。これとともに、被写体がある露光
検出エリアA1が小さく設定される。このようにすると、
より中央重点測光に近づく。

更に、輝度分布状態判定手段76の出力により、ニー回
路51の折れ点を設定するようにしても良い。つまり、逆
光の時には、第12図Ａに示すように、ニー回路51の折れ
点k₁が下げられる。このようにすると、高輝度でのゲイ
ンが下げられるので、逆光状態でも、被写体が黒く沈み
込まなくなる。また、過順光の時には、第12図Ｂに示す
ように、ニー回路51の折れ点k₁が上げられる。このよう
にすると、高輝度でのゲインが上げられるので、過順光
の場合でも、被写体が飽和しない。

更に、輝度分布状態判定手段76の出力に応じて制御系
全体のゲインを設定すれば、逆光状態でも被写体が黒く
沈み込まなくなるとともに、過順光の時にも被写体が飽
和しなくなる。

なお、これらの逆光状態や過順光状態に対応した制御
は全て行う必要はない。これらの制御の中から適当なも
のを組み合わせることで、逆光状態や過順光状態に対す
る問題を解決できる。

b5.AWB検出回路 ホワイトバランス制御は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（Ｂ）の各色信号レベルを所定の比率になるように制御
することにより行われる。

この発明の一実施例では、フルオートホワイトバラン
ス制御と、ワンプッシュオートホワイトバランス制御と
が行なえる。フルオートホワイトバランス制御は、全体
の画面の積分値が白色であるとしてフルオートでホワイ
トバランス制御が行なわれる。

ワンプッシュオートホワイトバランスでは、第13図に
示すようなホワイトバランス検出エリアB1が表示され
る。このホワイトバランス検出エリアB1の位置や大きさ
は、第13図Ａに示すように、自在に可変できる。第13図
Ｂに示すように、このホワイトバランス検出エリアB1を
被写体の白い部分W1上に一致させ、ワンプッシュオート
ホワイトバランス設定ボタンを押すと、このホワイトバ
ランス検出エリアB1からの信号に基づいて、ホワイトバ
ランス制御が行われる。

ホワイトバランス検出エリアB1の位置や大きさは可変
自在であるから、例えば服の白い柄等殆どの被写体の白
い部分を利用してホワイトバランス制御を行なえる。し
たがって、ホワイトキャップ等を用いてホワイトバラン
ス調整を行う必要はなくなる。そして、このように白い
部分を利用してホワイトバランス制御を行った場合、全
体の画面の積分値が白色であるとしてホワイトバランス
制御を行なう場合に比べて、正確にホワイトバランス調
整を行なえる。

なお、ホワイトバランス検出エリアを複数設定し、複
数のホワイトバランス検出エリアの中から、より黒体放
射カーブに近い部分のものを選んでホワイトバランス制
御を行うようにしても良い。

第１図において、Ｙ分離回路32からの輝度信号Ｙがゲ
ート回路61Aを介して積分回路62Aに供給される。Ｃ分離
回路33からのクロマ信号C_R及びC_Bがゲート回路61B及び6
1Cをそれぞれを介して積分回路62B及び62Cに供給され
る。積分回路62A〜62Cの出力がAWB検出信号としてシリ
アル出力ポート29を介して、システムコントローラ12に
供給される。

ゲート回路61A〜61Cには、AWB検出エリア設定回路26
からホワイトバランス検出エリアを設定するためのゲー
ト信号が供給される。このゲート信号により、ゲート回
路61A〜61Cの開閉が制御され、ホワイトバランス検出エ
リアが設定される。オートホワイトバランスの場合に
は、このホワイトバランス検出エリアが広く設定され
る。ワンプッシュオートホワイトバランスの場合には、
被写体の白い部分に応じて、ホワイトバランス検出エリ
アが可変設定される。

システムコントローラ12には、輝度信号Ｙ及びクロマ
信号C_R及びC_Bの積分値が供給される。この輝度信号Ｙ及
びクロマ信号C_R及びC_Bから、以下のようにして、ホワイ
トバランス制御が行われる。

輝度信号Ｙ、クロマ信号C_R及びC_Bの積分値を、それぞ
れI_N（Ｙ）、I_N（C_R）及びI_N（C_B）とする。輝度信号Ｙ
の積分値I_N（Ｙ）から、クロマ信号C_R及びC_Bの積分値I_N
（C_R）及びI_N（C_B）を減算すれば、以下のように緑
（Ｇ）の色信号の積分値I_N（Ｇ）が算出される。すなわ
ち、 I_N（Ｙ）−I_N（C_R）−I_N（C_B） ＝I_N（3G＋2R＋2B）−I_N（2R−Ｇ）−I_N（2B−Ｇ） ＝I_N（5G） クロマ信号C_Rの積分値I_N（C_R）から、上述のようにし
て求められた緑（Ｇ）の色信号の積分値I_N（Ｇ）を加算
すれば、赤（Ｒ）の色信号の積分値I_N（Ｒ）が算出され
る。すなわち、 I_N（C_R）＋I_N（Ｇ） ＝I_N（2R−Ｇ）＋I_N（Ｇ） ＝I_N（2R） クロマ信号C_B積分値I_N（C_B）から、上述のようにして
求められた緑（Ｇ）の色信号の積分値I_N（Ｇ）を加算す
れば、青（Ｂ）の色信号の積分値I_N（Ｂ）が算出され
る。すなわち、 I_N（C_B）＋I_N（Ｇ） ＝I_N（2B−Ｇ）＋I_N（Ｇ） ＝I_N（2B） このようにして求められた３原色信号Ｒ、Ｇ、Ｂのレ
ベルの積分値が所定の比率になるように、各３原色信号
Ｒ、Ｇ、Ｂのゲインが設定される。

〔発明の効果〕

この発明によれば、ヒスト回路58A及び58Bの出力H1及
びH2から順光状態であるか、逆光状態であるか、過順光
状態であるかが検出される。これにより、露光検出エリ
アA1及び露光検出エリアA2の位置や大きさが設定され
る。

順光の時には、露光検出エリアを上部と下部とに分
け、下部を被写体がある露光検出エリアA1とし、上部を
背景がある露光検出エリアA2とされる。このようにする
と、パニングしても、明るさの変動が生じない。

逆光や過順光が激しくない時には、露光検出エリアA1
が比較的広く設定されるので、被写体が露光検出エリア
A1から殆ど外れることは無く、パニングしても明るさの
変動が生じない。

激しい逆光や過順光の時には、被写体がある露光検出
エリアA1が中心部に配設され、背景がある露光検出エリ
アA2が周辺部に配置される。これとともに、被写体があ
る露光検出エリアA1が小さく設定される。これにより、
より中央重点測光に近づく。したがって、激しい逆光状
態でも、被写体が黒く沈み込まない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明が適用できるビデオカメラにおけるオ
プティカルディテクタの構成を示すブロック図，第２図
はこの発明が適用できるビデオカメラの一例の全体構成
を示すブロック図，第３図はこの発明が適用できるビデ
オカメラにおけるレンズ構成の説明に用いる側面図，第
４図はこの発明が適用できるビデオカメラにおける撮像
素子の画素配列の説明に用いる略線図，第５図はこの発
明が適用できるビデオカメラにおけるオプティカルディ
テクタの説明に用いるタイミング図，第６図はコアリン
グの説明に用いる波形図，第７図は高輝度圧縮の説明に
用いる波形図，第８図は露光検出エリアの説明に用いる
略線図，第９図はニー回路の説明に用いるグラフ，第10
図はヒスト回路の説明に用いる略線図及び波形図，第11
図は自動露光制御の説明に用いる機能ブロック図，第12
図はニー回路の制御の説明に用いるグラフ，第13図はワ
ンプッシュオートホワイトバランスの説明に用いる略線
図，第14図及び第15図は従来の露光制御の説明に用いる
略線図である。 図面における主要な符号の説明 11:オプティカルディテクタ， 12:システムコントローラ， 26:AE検出回路， 57A,57B:ヒスト回路， 76:輝度分布状態検出手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−147872（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−184319（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−231034（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−105222（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−268080（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−99586（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03B 7/00 - 7/28

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の露光検出エリアを設定し、上記各露
   光検出エリア内での輝度信号レベルをそれぞれ検出して
   露光制御を行なうようにしたビデオカメラの露光補正装
   置において、 輝度信号レベルと所定レベルとを比較し、上記輝度信号
   レベルが上記所定レベル以上となる画素数を計数するこ
   とにより撮像画面の分布状態を検出する分布状態検出手
   段と、 上記分布状態検出手段の出力に基づいて、上記各露光検
   出エリアの大きさ及び／又は位置を制御する制御手段と を備えるようにしたビデオカメラの露光補正装置。