JP3148991B2

JP3148991B2 - カメラの露出制御装置

Info

Publication number: JP3148991B2
Application number: JP07040989A
Authority: JP
Inventors: 佳孝太田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1989-03-24
Filing date: 1989-03-24
Publication date: 2001-03-26
Anticipated expiration: 2016-03-26
Also published as: JPH02250472A

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、露出量を適正に制御できるようにしたカメ
ラの露出制御装置に関する。

〈従来の技術〉従来、一般的なビデオカメラの自動露出制御（以下、
AEという）は、撮像素子により検出される撮像画面全体
の輝度信号レベルを積分して平均化した値が適正なレベ
ルになるように絞り量や露光時間を制御するものであ
る。

この他、画面中央部に重み付けをおいて、輝度信号レ
ベルを積分し、その値によって絞り量や露光時間を制御
するものもある。

また、画面を複数のエリアに分割してエリア毎に輝度
信号レベルを積分し、それらの値の間で比較，重み付け
加算を行った値（逆光判定による補正を含む）で絞り量
や露光時間を制御するものもある。銀塩フィルム式カメ
ラでは測光素子を設け、その信号出力を用いて同様のこ
とを行っている。

更に、輝度信号レベルの中から飽和レベル近傍若しく
は黒レベル近傍の異常レベルを検出して、それらが最も
少なくなる露光条件を、複数回の撮像から設定するもの
（特開昭60−178779号公報）、或いは、白レベルと黒レ
ベルとを夫々グレーレベルとするように露出を合わせて
２枚の撮影を行い、各撮影信号を合成して再生するもの
（特開昭60−246186号公報）等もある。

〈発明が解決しようとする課題〉しかしながら、撮影画面全体の輝度信号レベルを積分
して平均化した値を用いる一般方式では、例えば画面の
一部に極端に輝度の高い部分があると、積分値はそれの
影響を受けて引き上げられるため、その平均値を基準と
する露出制御により画面は全体的に暗くなってしまう。
また、露出制御を、高輝度部と低輝度部との平均値に合
わせて行っているため、高輝度部が明るくなりすぎて白
く飛んだ画像になる傾向がある。

また、画面中央部やエリア別に重み付けをおいた露出
制御の場合も、極端に輝度が高い部分が重み付けの大き
い部分にない場合は、かなり改善されるが、ある場合は
上記問題を解決しきれない。

更に、特開昭60−178779号公報に示されるものは、異
常レベルのみを抽出して露出条件を決める方式であるた
め撮像条件を多く変えて行う必要があり、決定に時間が
掛かる。また、特開昭60−246186号公報に示されるもの
は、例えば画面の中が暗い部分，明るい部分（主要被写
体），極端に明るい部分（光源が直接入ったような場
合）とに分かれているような場合、白レベルに合わせた
撮影では極端に明るい部分に露出が合うので主要被写体
は暗くなり、逆に黒レベルに合わせた撮影では暗い部分
に露出が合うので主要被写体は白くとんでしまうことと
なる。これらを合成して再生する画像においても、極端
に明るい部分や極端に暗い部分が点在するような場合
は、主要被写体は黒ずんだり、白みがかったりして良好
な画像が得られない。また、各レベルに合わせた撮影時
に夫々白レベルのピーク値，黒レベルのピーク値をチェ
ックしながらアイリスを動かしていき、適正になった所
で撮影を行う方式であるから、２枚の撮影に時間が掛か
り、且つ、２枚の撮影の露光タイミングも大きくずれて
しまうこととなる。

本発明は、このような従来の露出制御方式の問題に鑑
みなされたもので、適正な信号レベルにある領域が最も
大きな割合を占めるように露出制御する構成として上記
問題点を解決したカメラの露出制御装置を提供すること
を目的とする。

〈課題を解決するための手段〉このため本発明は、露出条件の異なる複数回の撮像に
より撮像素子より出力される輝度信号を取りだして入力
し、該輝度信号のレベルによって分割された輝度域毎の
撮像画面に占める面積を検出する輝度域面積検出手段
と、検出された面積のうち、最も大きな面積を占める輝度
域を適正な信号レベルとするように撮影時の露出量を制
御する露出量制御手段と、を備えて構成した。

また、輝度域面積検出手段により検出される適正な信
号レベルの輝度域の面積が所定値より小さい場合には、
露出条件を変えて複数枚の撮影を行わせる撮影制御手段
を含んで構成してもよい。

〈作用〉露出条件を変えたの複数回の撮像により、輝度域面積
検出手段は、撮像素子から輝度信号を入力し、レベルで
分割された輝度域毎の撮像画面に占める面積を検出す
る。

露出量制御手段は、大きな面積割合を占める輝度域を
適正な信号レベルとするように撮影時の露出量を制御す
る。

また、輝度域面積検出手段により検出される正常な信
号レベルの輝度域の面積が所定値より小さい場合には、
露出条件を変えて複数枚の撮影を行わせる撮影制御手段
を含んで構成した場合には、複数枚の撮影で異なる被写
体に露出を合わせた撮影が行われる。

〈実施例〉以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

一実施例の構成を示す第１図において、カメラ（電子
スチルカメラ又は銀塩フィルム式カメラのいずれでもよ
い）のレンズ１から入った光は撮像素子２によって光電
変換され、信号処理回路３により輝度信号Ｙが分離して
取りだされる。

前記輝度信号Ｙから、複数に分割された輝度域毎の撮
像画面に占める面積を検出する回路が、次のように構成
されている。

即ち、輝度信号Ｙは、前記輝度域の数に等しく設けら
れた、各コンパレータ４の＋側端子に入力され、各コン
パレータ４の一側端子には、基準電圧を抵抗により分圧
した各輝度域の信号レベルに対応する電圧が順次入力さ
れている。

前記各コンパレータ４の出力は夫々対応するカウンタ
５に入力され、同時に各コンパレータ４に共通して、ク
ロック信号CRが入力される。そして、各カウンタ５は第
２図に示すようにコンパレータ４の出力がＨレベルの
間、即ち各輝度域の下限レベルを超える間のクロック信
号CRをカウントする。クロック信号CRの周波数は、求め
たい輝度やカウンタ５のビット数により決定される。例
えばカウンタ５が16ビットであれば、電子スチルカメラ
の場合は１画面を読みだす時間は、1/60sであるから、6
4K×60＝3840K≒3.8MHzとなる。

広い輝度域の信号を得るために、露光条件を変えて複
数回露光する。例えば（撮像素子の感度がISO100）F5.6
で1/1000と1/60で２回露光する。信号レベルの飽和を12
0％、適正を80％とすると、F5.6,1/1000では、15L_Vで80
％（14〜16L_Vで40〜120％）、14L_Vで40％（13〜15L_Vで2
0〜80％）、13L_Vで20％（12〜14L_Vで10〜40％）、12L_V
で10％（11〜13L_VでF5.6,1/60の80％〜F5.6,1/1000の20
％）であり、F5.6,1/60では、11L_Vで80％（10〜12L_VでF
5.6,1/60の40％〜F5.6,1/1000の10％）、10L_Vで40％
（９〜11L_Vで20〜80％）、9L_Vで20％（８〜10L_Vで10〜4
0％）、8L_Vで10％（７〜9L_Vで０〜20％）となる。

ここで、16L_V以上は、晴天時の屋外撮影時で極端に輝
いているような極端なハイレベルの場合で、7L_V以下は
自動式ストロボが発光する可能性がある程度の低レベル
であるので、上記の２回の露光で通常の測光に必要な輝
度域はカバーできる。

AEを行うCPU6は、各カウンタ５の値を読み取って、第
３図に示すように輝度域毎のカウント値に対応する撮像
画面における面積（画素数）のヒストグラムを作成す
る。

ここでは、一例として1L_V刻みに輝度値を設定し、±1
L_Vの範囲の輝度域のヒストグラムを作っているが、これ
に限定されるものではない。

そして、このヒストグラムから判断して、最も大きな
山の所に合わせたAEを行う。第３図の例では、13L_Vに合
わせたAEを行うことになる。具体的には、13L_Vの部分が
最適な信号レベルとなるようにシャッター駆動回路７に
よりシャッター８のスピードを制御して露光時間を制御
する。従来のAEでは、このような場合9L_Vの山に引っ張
られて12L_Vに合わせた制御が行われることになり、その
場合、13L_Vの被写体は明るすぎて白く飛び、9L_Vの被写
体は黒くつぶれるような結果となり、適正な信号レベル
（明るさ）の被写体が殆どなく良好な画像が得られない
結果となるが、本実施例のAEによれば、同一信号レベル
の面積が大きい部分を主要被写体として捉え、これに合
わせた制御が行われるので、適正な信号レベルにある面
積が増大し、良好な画像が得られる。

また、輝度域を細かく分けて評価しているため、２回
の露光で大略適正な露出条件を決定でき、決定に要する
時間が短くて済む。

AEの輝度を上げるには、前記ヒストグラムから判断し
た露出条件によって再度撮像を行い、その結果から同様
のヒストグラムを作成する。その結果、第４図のように
なったとすると、この山は60％を中心に広がっているか
ら、最適値が70％を中心に広がる山だとすると、この場
合は、露光時間を7/6倍するAEを行って撮影を行うよう
に制御する。

このような方式のAEとブラケッティング（複数枚撮
影）を組合わせるとより効果的である。例えばヒストグ
ラムの山が１つの場合は、その山に合わせたAEを行い、
撮影を行えばよいが、山が複数ある場合は夫々の山に合
わせたAEを行って撮影する。従来行われているブラケッ
ティングは、主要被写体に精度よく露出を合わせるため
に、露光条件を少しずつ変えて撮影するというものであ
った。例えば、前述のように画面のエリア別で測光を行
っているので、中央に重み付けした方式、多分割方式の
いずれの方式も主要被写体の近くに輝度差の大きい部分
があると、その影響を受けて正確な露出量に制御するこ
とができない。これを補うため、ブラケッティングを行
うことになるが、ブラケッティングが必要か否か、つま
り、通常の測光で正確な露出が得られないのか否かを、
ユーザーが判断しなければならず、露出条件の変更量、
ステップ数（撮影枚数）もユーザーの判断による。つま
り、オートブケッティングと称されるものでも、ユーザ
ーの判断により設定された露出条件変更量，ステップ数
に応じた撮影を行う際の撮影動作（露出条件変更動作，
フィルム巻き上げ等）だけが自動なのである。これに対
し、本実施例におけるブラケッティングとは、輝度差の
大きい複数の被写体がある場合に、夫々に露出を合わせ
た撮影をしようとするものであり、前記ヒストグラムか
らブラケッティングの必要の有無の判断や、必要時にお
ける露出条件の変更量，ステップ数の設定等を全てカメ
ラで自動的に行えるものである。

また、従来は、主要被写体が画面中央にあり、且つ大
面積を占める場合は、特に面倒な操作なしに正確な露出
の撮影を行えるが、主要被写体が小さかったり、中央に
無かったりした場合は、正確な露出を得るためには面倒
な操作が必要となる。それを自動的に行おうとして分割
測光を用いた各種アルゴリズムで試されているが、十分
なものは得られていない。本方式の場合、主要被写体が
画面のどこにあっても、多少小さくとも、ブラケッティ
ングの中の１枚の撮影は主要被写体に露出が合った画像
が得られる。したがって、主要被写体が極端に小さい場
合以外は十分に対応できるものである。特に電子スチル
カメラの場合、画像１枚当たりのコストが安く、不要画
像は消去することもできるので、本方式のようなブラケ
ッティングは利用価値が高い。

更に、本実施例の場合、コンパレータ４の後段は全て
デジタル処理で済み、アナログ部分も単なるコンパレー
タで済むのでIC化が容易であり（ゲートアレイ等で
可）、画像信号をデジタル化して半導体メモリに記憶さ
せる方式の電子スチルカメラでは、画像信号は既にデジ
タル化されているので、デジタル回路のみで測光，露出
制御を実現でき、従ってIC化はより促進される。

また、本実施例は前述のように電子スチルカメラのみ
ならず、銀塩フィルム式カメラにも適用でき、この場合
は、画素数の少ない撮像素子をファインダー内に置いて
測光に使用すればよい。また、銀塩フィルムの場合はラ
ンニングコストが高いので、ブラケッティングに関して
は、カメラで勝手に行わせず、必要と判断された場合に
は警告を発し、ユーザーが承知の上でブラケッティング
を行う方式とするのが良いであろう。

また、以上の説明では、画面内の位置による重み付け
に関して触れなかったが、通常は中央に主要被写体を設
定することが多いので、中央部に重み付けをしたAEを行
った方が良好な結果が得られることが多い。かかる重み
付けを行う実施例をの構成を第５図に示す。

このものでは、前記第１図で示した構成に加えて、輝
度域数のゲート11と第２のカウンタ12とが設けられ、更
に各ゲート11の一方の入力端子に画面の中央部でＨレベ
ルとなるゲート信号を入力させるゲート信号発生回路13
とが設けられる。このゲート信号発生回路13は、例えば
第６図に示すように構成され、第７図に示すような信号
を出力する。即ち、ワンショットパルスＡ回路21は、撮
像信号の中の垂直同期信号V_SYNCの立ち下がりでトリガ
されてワンショットパルスＡを出力し、該ワンショット
パルスＡの立ち下がりで、ワンショットパルスＢ回路22
はトリガされて、ワンショットパルスＢを出力する。

このワンショットパルスＢのパルス幅により、前記重
み付けを行う中央部の垂直方向の幅が規定される。

ワンショットパルスＣ回路23は、前記ワンショットパ
ルスＢが出力されている間に、入力される撮像信号の水
平同期信号H_SYNCの立ち下がりでトリガされてワンショ
ットパルスＣを出力する。このワンショットパルスＣの
パルス幅により、重み付けを行わない、画面左部分の幅
が規定される。

ワンショットパルスＤ回路24は、前記ワンショットパ
ルスＣの立ち下がりでトリガされて、ワンショットパル
スＤを出力する。このワンショットパルスＤのパルス幅
により、重み付けを行う水平方向の幅が規定され、従っ
て、これが最終的に重み付けを行う中央部でＨレベルと
なるゲート信号を構成する。

各ゲート11の他方の端子には、対応する輝度域の各コ
ンパレータ４からの出力が入力され、各ゲート11の出力
が、前記対応する各カウンタ12に入力される。これら各
カウンタ12には前記クロック信号CRが入力され、ゲート
11の出力がＨレベルであるである間、クロック信号CRを
カウントする。つまり、各ゲート11は対応する輝度域に
属し、且つ画面中央部に属する時だけＨレベルとなり、
対応するカウンタ12は該Ｈレベルの間カウントを行うこ
とになる。これにより、画面中央部の輝度域毎の面積
（画素数）が別に検出されることとなる。

CPU6は、画面全体の輝度域毎の面積と、画面中央部の
みの輝度域毎の面積とのデータを勘案して中央部に適度
の重みを付けたヒストグラムを作成して、露出を決め
る。

上記の方式は、重み付けの自由度が大きく逆光判定に
も使用できる等メリットは大きいが、回路としてはやや
複雑になる。そこで、より簡易な方式として第８図に示
すように異なる周波数（f₁,f₂;f₁＞f₂）のクロック信号
を発振する２個の発振器A31,発振器B32と、これら発振
器A31,発振器B32からのクロック信号を選択的に出力さ
せるセレクタ回路33とを設ける。そして、第６図で示し
たものと同様のゲート信号発生回路13からのゲート信号
がＨレベルとなる画面中央部ではセレクタ回路33が周波
数の高い発振器A31からのクロック信号を出力してカウ
ンタ５にカウントさせ、画面周辺部では周波数の低い発
振器B32からのクロック信号を出力してカウントさせる
ように切り換える方式とすることもできる。この方式で
は、重み付けは周波数により１通りに決まり、逆光判定
等は行えないが、回路は簡易で済みコストを低減でき
る。

また、ブラケッティングの判断方式としては、前述の
ようにヒストグラムに山が複数ある場合の他、次のよう
な方式（請求項３の撮影制御手段に相当する）も考えら
れる。

例えば、ヒストグラムのピーク値に合わせて撮像し、
その画像で正常なレベルにある総面積を測定し、その画
面全体に占める割合を測定する。そして、その割合が、
所定値以下であるときにはブラケッティングを行うよう
にする。これは、上記の場合と同様ヒストグラムの山が
複数ある場合の他、高輝度部と低輝度部とのレベル差が
大きく、かつ双方の面積が大きいような場合も相当し、
その場合いずれの輝度域に露出を合わせても正常なレベ
ルにある総面積が不足するため、１枚の撮影では、所望
の被写体に露出を合わせた撮影が行われ難い。若しく
は、複数の被写体に対して夫々鮮明な画像を得たいよう
な場合でも輝度分布が広いと１枚の撮影では、不可能で
ある。そこで、複数の撮影の正常部分の総和（ORを取
る）面積が所定値を超えるようにブラケッティングを行
う。

例えば１回目の撮影で70％、２回目で85％、３回目で
92％、４回目で98％、５回目で99.5％というような場
合、所定値が90％であれば３枚のブラケッティングを行
うことになる。所定値が95％、99％の場合、夫々４枚,5
枚のブラケッティングとなる。各所定値において、夫々
10％未満、５％未満、１％未満の大きさの被写体には露
出が合わない可能性があるので、その性能と撮影枚数の
増大との兼ね合いで、前記所定値を決めることになる。

具体的には、１回目はピーク値に合わせて撮影すると
しても、２回目以降は単にヒストグラムの大きい所に露
出を合わせるというのではなく、正常レベルの領域をい
かに大きくするかで、露出を合わせる輝度域を決める。
例えば、第９図のヒストグラムを得た場合では、１枚目
はピーク値の13L_Vに露出を合わせるが、２枚目は次に大
きいのは12L_Vであるが、この辺りは13L_Vに合わせた１枚
目の撮影で正常レベルをかなりカバーできる（重複部分
が多い）ので11L_Vを選んで露出を合わせて撮影する。３
枚目は14L_Vは13L_Vで略カバーされ、10L_Vは11L_Vでカバー
されているとみなして9L_Vを選んで露出を合わせて撮影
するというように、なるべく少ない撮影枚数で正常レベ
ルの領域が効率よく増大するような選択を行う。

以上示した本発明に係るブラケッティング方式にあっ
ては、例えば高輝度側と低輝度側とで２枚のブラケッテ
ィングを行うような場合でも、夫々面積の大きな輝度域
に合わせて行われるため、主要被写体に関係ない極端に
明るい被写体が入っていても、その面積が小さければ影
響を受けずに済む。また、撮影前に撮影条件は決まって
いるので複数枚の撮影は速やかに行われ、露光タイミン
グのズレも少ない。撮影枚数も２に限られないので主要
被写体に高精度に露出の合った撮影が行われる確率が高
い。

尚、以上の実施例では、コンパレータ４、カウンタ5,
12、ゲート11、ゲート信号発生回路13及びCPU6で、輝度
域面積検出手段が構成され、CPU6、シャッター駆動回路
７及びシャッター８とで露出量制御手段が構成される。
また、露出制御を絞りによって制御する構成としてもよ
い。

〈発明の効果〉以上説明したように本発明によれば、予め設定された
条件での撮像により、輝度域面積のヒストグラムを作成
し、これに基づいて適正な信号レベルの面積が大きくな
るように本撮影での露出制御を行う構成としたため、主
要被写体を的確に把握して露出を合わせた制御を行え
る。

また、露出量の設定精度を高めるため複数回の条件を
変えた撮像を行う場合でも、撮像前に条件の設定を自動
的に行うため、露出量の決定に要する時間も短くて済
む。

更に、上記露出制御と併用したブラケッティングを行
うことにより、主要被写体を決め兼ねるような場合や、
複数の被写体に夫々露出を合わせた撮影を行いたい場合
にも対処できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の構成を示す回路図、第２
図は、同上実施例の各部の状態を示すタイムチャート、
第３図及び第４図は、同じく各撮像時の輝度域面積のヒ
ストグラムを示すグラフ、第５図は、第２の実施例の構
成を示す回路図、第６図は、同上実施例のゲート信号発
生回路の構成を示す回路図、第７図は、同上回路の各部
信号波形を示すタイムチャート、第８図は第３の実施例
の構成を示す回路図、第９図は、これら実施例におけ
る、ブラケッティング前の撮像時の輝度域面積のヒスト
グラムを示すグラフである。２……撮像素子、３……信号処理回路、４……コンパレ
ータ、５……カウンタ、６……CPU、７……シャッター
駆動回路、８……シャッター、11……ゲート、12……カ
ウンタ、13……ゲート信号発生回路、31……発振器Ａ、
32……発振器Ｂ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/232 - 5/243 H04N 5/30 G03B 7/28

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】露出条件の異なる複数回の撮像により撮像
素子より出力される輝度信号を取りだして入力し、該輝
度信号のレベルによって分割された輝度域毎の撮像画面
に占める面積を検出する輝度域面積検出手段と、検出された面積のうち、最も大きな面積を占める輝度域
を適正な信号レベルとするように撮影時の露出量を制御
する露出量制御手段と、を備えて構成したことを特徴とするカメラの露出制御装
置。
【請求項２】前記輝度域面積検出手段により検出される
正常な信号レベルの輝度域の面積が所定値より小さい場
合には、露出条件を変えて複数枚の撮影を行わせる撮影
制御手段を含んで構成される請求項１に記載のカメラの
露出制御装置。