JP3244727B2 - 撮像装置及び撮像方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はビデオカメラ等の撮像装
置及びその撮像方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオカメラを初めとする映像機
器の進歩は目覚ましく、各種機能の自動化、操作性の改
善がはかられ、たとえばズームレンズの装備、自動焦点
制御、自動露出制御等の自動化は必須となつており、た
とえば自動露出制御について見れば、撮影画像の品位を
決定する需要な要素であり、あらゆる撮影環境において
も、常に安定で良好な自動露出制御が可能でなければな
らず、自動露出制御機能の重要性はきわめて高い。

【０００３】図１１は一般的なビデオカメラの露出制御
系の基本構成を示すブロツク図で、１０１は撮影レンズ
光学系、１０２は入射光量を調節するアイリス、１０３
は撮影レンズ光学系によりその撮像面に結像され且つア
イリスによつて光量を調節された画像を光電変換して撮
像信号に変換するＣＣＤ等の撮像素子、１０４は撮像素
子より出力された撮像信号に所定の信号処理を施して規
格化された映像信号に変換するカメラ信号処理回路、１
０５は映像信号出力端子、１０６はアイリス１０２を駆
動して開口量を可変するモータ、１０７はモータ１０６
を駆動制御する絞り駆動回路、１０８は撮像素子１０３
の蓄積、読み出し、リセツトタイミングを制御するとと
もに、蓄積時間（露光時間）を可変制御して所望のシヤ
ツタスピードを設定するＣＣＤ駆動回路、１０９はカメ
ラ信号処理回路より出力された輝度信号のレベルに基づ
いて、露光状態を評価し、絞り駆動回路１０７、ＣＣＤ
駆動回路１０８を制御して露光を最適に制御する自動露
出制御回路（ＡＥ回路）、１１０はキー操作の入力を受
け付けるスイツチパネルである。

【０００４】ＡＥ回路１０９による露光制御について説
明すると、カメラ信号処理回路１０４より出力された輝
度信号を積分してそのレベルが所定の範囲内に入るよう
に絞り駆動回路１０７を制御し、アイリスモータへと出
力する駆動電流を制御してアイリスの開口量を可変する
アイリス制御用の閉ループが構成されるとともに、スイ
ツチパネル１１０のキー操作に応じて、ＣＣＤ駆動回路
１０８を制御してその駆動パルスを切り換え、撮像素子
１０３の蓄積時間を可変することにより露光時間すなわ
ちシヤツタスピードを制御し、適正露光状態を得るよう
な制御系を備えている。

【０００５】またこの蓄積時間制御はいわゆる電子シヤ
ツタと称されるものであり、たとえばＮＴＳＣの場合通
常の毎画面１／６０秒の露光時間の他に、１／１００か
ら１／１００００秒程度のものまで複数段階の光蓄積時
間の選択が可能である。

【０００６】このように構成されたシステムにおいて、
高速電子シヤツタを使用すると、任意に選択した各々の
設定露光時間すなわちシヤツタスピードごとに、これを
基準として撮像光学系の絞り機構（アイリス）を制御す
る自動露光制御モードが存在することになるため、いわ
ゆるシヤツタ優先モードとなる。図１２はシヤツタ優先
モードを示し、横軸のシヤツタスピードを選択し、その
シヤツタスピードを固定して縦軸の絞り値を可変するも
のである。

【０００７】

【発明の解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たビデオカメラ装置のように、撮像信号の輝度レベルに
よるアイリス制御、シヤツタ優先モードでは、様々な撮
影環境、撮影状況において常に適切な露出制御を実現す
ることはできず、適切な露出制御ができない場合がしば
しば生じていた。

【０００８】特に銀塩カメラのように一瞬の静止画撮影
を行なうカメラにおいては、撮影の瞬間の露出制御が適
切に行なわれればよいが、ビデオカメラのように、動画
を長時間にわたつて撮影するような場合においては、撮
影中にも刻々と変化する撮影状況、撮影環境に対して自
然に追従し、常に安定で且つ最適な露出制御が行なわれ
なければならず、これらの条件を満たすビデオカメラの
露出制御装置の実現が強く望まれている。

【０００９】本発明の目的は、これらの条件をすべて満
たし、撮影環境、撮影状況によらず常に最適露出制御の
可能なビデオカメラの自動露出制御装置を提供すること
にある。

【００１０】

【問題を解決するための手段】本発明は上述した問題点
を解決することを目的としてなされたもので、少なくと
もシャッタスピードおよびＡＧＣゲインに関する制御パ
ラメータを用いて露出制御動作を行う撮像装置におい
て、複数の撮影モードのうち動きの速い被写体のための
所定の撮影モードへの切り換えに応答して、複数の測光
モードのうち前記所定の撮影モードに対応する所定の測
光モードに切り換えて測光を行う測光手段と、前記所定
の撮影モードへの切り換えに応答して、前記測光手段に
て前記所定の測光モードに切り換えて得られる被写体輝
度が所定の輝度レベルの場合にはＡＧＣゲインを変化さ
せて露出制御を行い、前記測光手段によって得られる被
写体輝度が前記所定の輝度レベルより低い場合にはシャ
ッタスピードを変化させて露出制御を行う露出制御手段
とを有することを特徴とする撮像装置を提供する。ま
た、少なくともシャッタスピードおよびＡＧＣゲインに
関する制御パラメータを用いて露出制御動作を行う撮像
方法であって、複数の撮影モードのうち動きの速い被写
体のための所定の撮影モードへの切り換えに応答して、
複数の測光モードのうち前記所定の撮影モードに対応す
る所定の測光モードに切り換えて測光を行う測光ステッ
プと、前記所定の撮影モードに対応する前記所定の測光
モードに切り換えて得られる被写体輝度が所定の輝度レ
ベルの場合にはＡＧＣゲインを変化させて露出制御を行
い、前記測光手段によって得られる被写体輝度が前記所
定の輝度レベルより低い場合にはシャッタスピードを変
化させて露出制御を行う露出制御ステップとを有するこ
とを特徴とする撮像方法を提供する。

【００１１】

【作用】これによつて、複数の制御パラメータを設定
し、撮影条件に合わせて各パラメータ及び測光領域の制
御を行なうことができ、撮影状況、撮影環境に応じて常
に最適な撮影を行なうことが可能となる。

【００１２】

【実施例】以下本発明における撮像装置を各図を参照し
ながら、その実施例について説明する。

【００１３】図１は本発明の撮像装置をビデオカメラに
適用した一実施例の構成を示すブロツク図で、同図にお
いて、１は撮影レンズ光学系、２は入射光量を調節する
アイリス、３は撮影レンズ光学系によりその撮像面に結
像され且つアイリスによつて光量を調節された画像を光
電変換して撮像信号に変換するＣＣＤ等の撮像素子、４
は撮像素子の蓄積電荷のノイズを低減する２重相関サン
プリング回路（ＣＤＳ）、５は撮像信号のゲインを自動
調節するＡＧＣ回路、６はＡＧＣ回路５より出力された
撮像信号に所定の信号処理を施して規格化された映像信
号に変換するカメラ信号処理回路、７はカメラ信号処理
回路より出力された映像信号を、ビデオテープレコーダ
等に記録するのに適した信号に変換する画像信号処理回
路、８は磁気テープを記録媒体として用いるビデオテー
プレコーダである。

【００１４】一方、９は撮像画面上を複数画面に分割
し、任意の領域に相当する画像信号を抽出すべくＡＧＣ
回路５より出力された信号にゲートをかけるゲート回
路、１０はゲート回路９によつて選択された撮像画面内
の指定領域内に相当する撮像信号を積分してその平均光
量を求める積分器、１１は積分器より出力された信号を
後述するシステムコントロール回路によつて処理可能な
デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器である。このゲー
ト回路９による領域指定動作と積分器１０の積分動作は
撮影モードに応じた測光領域の指定および重み付け設定
に関するものであり、その選択特性については、後述の
システムコントロール回路１３より出力されるゲートパ
ルスと、積分リセツトパルスの制御によつて任意に設定
することができる。その詳しい処理については後述す
る。

【００１５】１２は撮像素子３の蓄積動作、読み出し動
作、リセツト動作等を制御するＣＣＤ駆動回路、１３は
アイリス２を駆動するアイリスモータ、１４はアイリス
モータを駆動するアイリス駆動回路、１５は後述のシス
テムコントロール回路より出力されたデジタルのアイリ
ス制御信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器、１
６はアイリスの開口量すなわち絞り値を検出するホール
素子等で構成されたアイリスエンコーダ、１７はアイリ
スエンコーダ１６の出力を増幅するアンプ、１８はアン
プ１７によつて所定レベルに増幅されたアイリスエンコ
ーダの出力を後述のシステムコントロール回路によつて
処理可能なデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器であ
る。

【００１６】１９ａ，１９ｂは露出制御用の各種データ
を記憶したデータ参照テーブル（ＬＵＴ：Look up tabl
e ）で、撮影状況に応じて複数の設定が行なわれるよ
う、本実施例では２つのテーブル（実際は後述する撮影
モードごとに設けられており、撮影モードの数に応じて
適宜増減する）備えている。具体的には、複数の撮影モ
ードそれぞれに応じた、アイリス，シヤツタスピード，
ゲイン等の露出制御用のパラメータの制御特性の情報が
格納されており、設定された撮影モードに応じて必要な
データが読み出されるようになつている。

【００１７】２０は各種操作を行なうための複数の操作
キーからなる操作部、２１はシステムコントロール回路
より出力されたデジタルのゲイン制御信号をアナログ制
御信号に変換してＡＧＣ回路へと供給するＤ／Ａ変換
器、２２，２３はそれぞれ撮影状況に応じてカメラ信号
処理、画像信号処理における各種特性を変化または修正
すべくシステムコントロール回路より出力されたデジタ
ルの制御信号をアナログ制御信号に変換して、カメラ信
号処理回路６、画像処理回路７へと供給するＤ／Ａ変換
器である。

【００１８】２５は本実施例におけるビデオカメラシス
テム全体を総合的に制御する、マイクロコンピユータに
よつて構成されたシステムコントロール回路である。

【００１９】システムコントロール回路２５は、操作部
２０によつて操作された撮影モードに応じてカメラ信号
処理回路６、画像信号処理回路７の特性を制御する制御
信号をＤ／Ａ変換器２２，２３を介して出力するととも
に、撮影モードに応じて、ゲート回路９に供給するゲー
トパルスを制御し、撮像画面上における光量検出を行な
う測光領域の設定を行なう。また積分器１０に供給する
積分リセツトパルスを制御して積分動作の選択特性を制
御する。

【００２０】たとえば、図２は撮像画面に測光領域を設
定した一例を示すものであり、同図は、撮像画面内の中
央部分に測光領域を設定し、この領域内の信号を重点的
に露出制御演算に用いる『中央部分重点測光』の領域設
定状態を示すものである。

【００２１】これは主要被写体が画面のほぼ中央に位置
する確立が高いという経験則に基づいたもので、露出演
算の際、実線で示した中央領域の内側の信号に外側の信
号よりも大きな演算係数を割り振って中央部の重み付け
を大きくした露出制御を行なうようにするものである。

【００２２】そしてゲート回路９を介して取り込まれた
測光領域内における撮像信号の撮影モードに応じた積分
値を取り込み、ＬＵＴ１９のデータを参照しながらその
撮影状況に応じたアイリス制御信号を演算し、Ｄ／Ａ変
換器１５を介してアイリス駆動回路１４へと供給すると
ともに、ＡＧＣ回路５へとＤ／Ａ変換器２１を介してゲ
イン制御信号を供給し、撮影モード、撮影状況に応じて
ＡＧＣ回路５のゲインを可変する制御を行ない、さらに
ＣＣＤ駆動回路１２へも制御信号を供給し、撮影モー
ド、撮影状況に応じて、撮像素子の蓄積時間（電子シヤ
ツタ）、読み出しタイミング、リセツトタイミング等の
制御を行なう。

【００２３】またこれらの各種制御は、撮影モードによ
つてアイリスエンコーダ１６の出力を参照しながら行な
われ、各種の制御パラメータを算出、設定され、上述の
各制御を選択的に、または同時に、または適宜組み合わ
せて実行される。

【００２４】このようにシステムコントロール回路２５
は、上述したような、積分値によるアイリス制御、ゲイ
ン制御、撮像素子の駆動制御（たとえば蓄積時間制御に
よる電子シヤツタ）等を撮影モード撮影状況、アイリス
の駆動状態に基づいて同時にあるいは適宜組み合わせて
動作させることにより、あらゆる撮影状況に対して最適
露出制御を行なうものである。

【００２５】本発明における撮像装置は以上のような構
成となつており、以下その具体的な動作について順を追
って説明する。

【００２６】まず本発明装置において露出制御に用いら
れる各種制御パラメータについて説明する。 （１）アイリス開口量（パラメータＰ１） システムコントロール回路より出力されたアイリス制御
信号は、Ｄ／Ａ変換器１５によつてアナログ信号に変換
された後、アイリス駆動回路１４へと供給されて電流増
幅され、アイリスモータ１３へと供給されてこれを駆動
する。アイリスモータ１３はこれによつてアイリス２の
絞り状態を制御する。

【００２７】Ａ／Ｄ変換器１１より供給される積分器１
０の積分値が、その撮影モードに対応するＬＵＴ１９ａ
または１９ｂにて規定されている制御値よりも大であれ
ば、露出オーバーであるため、アイリス駆動回路１４を
制御してアイリスモータ１３をアイリス２を絞り込む方
向に駆動し、入射光量を減少させて結果的に積分器１０
の出力レベルを減少させる。

【００２８】逆にＬＵＴ１９にて規定された制御値より
もＡ／Ｄ変換器１１より供給される積分値が小さい場合
は、上述とは逆にアイリスモータ１３を反対方向に駆動
し、アイリス２を開いて入射光量を増大させ結果的に積
分値を増大させるように制御される。 （２）シヤツタスピード（パラメータ２）（図３を参
照） 撮像素子の蓄積時間設定信号Ｄ_t がシステムコントロー
ル回路２５よりデジタル信号の形態で出力され、これを
受けてＣＣＤ駆動回路１２はＣＣＤの各種タイミングを
決定するパルスを発生し、蓄積時間を制御する。

【００２９】この蓄積時間の設定方法及び設定範囲は撮
像素子であるＣＣＤの構造により大きく異なるので、本
実施例ではＨブランキング期間にＯＦＤ（オーバーフロ
ードレイン）に不要電荷を捨てる構造を持つＣＣＤを例
にして説明する。

【００３０】図３（ａ）はこのＣＣＤの動作を説明する
ためのものであり、設定可能な範囲は、高速側はＨブラ
ンキング内であれば撮像光量やスミヤ等の画質面で許さ
れる範囲で設定できる。実質的には１／１００００秒程
度である。低速側はＮＴＳＣの場合は１／６０秒までＨ
ブランキング周期（約６３．５μ秒）のステツプで設定
可能である。

【００３１】そして具体的な時間制御の方法としてＤ_t
をシステムコントロール回路２５が出力することによ
り、以下の演算によりシヤツタスピードＴが決定され
る。 ．Ｔ_NTSC≒（２６２．５−Ｄ_t ）＊６３．５μｓｅｃ ．Ｔ_PAL ≒（３１２．５−Ｄ_t ）＊６４．０μｓｅｃ このようにして指示を受けたＣＣＤ駆動回路１２は、電
子シヤツタ動作を実現するためにＶ_sub （垂直サブスト
レート印加電圧）に更にΔＶ_sub を加算して光電変換に
よる電荷蓄積部分の電位分布を変化させ、不要電荷を基
板方向に捨てる。このようにして任意のシヤツタスピー
ドを設定することができる。図３（ｂ）はこの動作を示
すものである。

【００３２】そしてシステムコントロール回路２５は、
現在のシヤツタスピードがＡ／Ｄ変換器１１からの積分
値に対応してＬＵＴ１９に規定されている制御値よりも
速ければシヤツタスピードを遅くすべく前記Ｄ_t を現在
の値より小さい値に変更し、逆にＬＵＴ１９に規定され
ている制御値よりも遅ければシヤツタスピードを速くす
べく前記のＤ_t を現在の値よりも大きな値に変更する。 （３）ゲイン（パラメータＰ３） Ｄ／Ａ変換器２１からは映像信号の増幅率を決定するゲ
イン設定信号を出力し、ＡＧＣ回路５へと供給する。

【００３３】ＡＧＣゲインの設定はＡＧＣＣアンプがＣ
ＤＳ４の出力信号が次段のカメラ信号処理回路６にて適
正な信号処理が施されるように設けられているもので、
従来はアイリスによるＡＥループの構成要素の一部とし
て取り扱われており、これだけを任意に制御する対象と
されているものではなかつた。

【００３４】近年ＣＣＤのＳ／Ｎが向上し、ＡＧＣのゲ
インを大きくとつて増幅率を増大しても、撮像系のノイ
ズが余り目立たなくなり、制御パラメータとしての設定
可能範囲が拡大した。

【００３５】ゲインは撮像系の中では、制御レスポンス
の速いパラメータであるので、素早い反応が要求される
場面でのＡＥ制御に適したパラメータである。

【００３６】現在のＡＧＣゲインがＡ／Ｄ変換器１１か
らの積分値に対応してＬＵＴ１９に規定されている制御
値よりも大きければ、システムコントロール回路２５
は、ＡＧＣゲインを小さくすべくゲイン設定値を更新す
る。

【００３７】逆に現在のＡＧＣゲインがＡ／Ｄ変換器２
５からの積分値に対応してＬＵＴ２５にて規定されてい
る制御値よりも小さければＡＧＣのゲインを大きくすべ
くゲイン設定を更新する。

【００３８】本発明によれば、以上３つのパラメータを
用い、撮影状況、撮影モードに応じて、撮像系の適正な
露光状態を維持することを可能としたものであり、以下
上述の各パラメータを用いた露出制御について説明する
が、まず各露出制御モードに応じて変化する撮像画面上
における測光領域の設定について説明する。

【００３９】ビデオカメラで撮影する被写体は、場所、
環境、そのときの撮影状況に応じて様々に変化する。し
たがつて、これらの撮影状況において常に最適な自動露
出制御を行なうためには、撮像画面内における測光領域
の設定位置及びその測光領域の重み付け制御も適宜変更
してその状況に適した制御を行なう必要がある。

【００４０】そこで、設定した代表的な場面に応じた光
線状況を考慮して、画面内の輝度分布を想定し、露光量
決定に効果的な情報を提供してくれる画面内の領域にＡ
Ｅ（自動露出制御）演算係数を大きく割り付け、重み付
けを大きくするようにした測光領域を設定するような自
動撮影モードが必要となる。

【００４１】本実施例によれば、図４に示すように、撮
像画面を縦４分割、横６分割し、全画面を２４の小領域
に分割した例を示す（図において、説明の便宜上、各領
域には１〜２４の番号を付してある）。

【００４２】これらの分割動作は、システムコントロー
ル回路２５によつて制御されるものであり、システムコ
ントロール回路２５より出力されるゲートパルスによつ
てゲート回路９を開閉制御して、ＡＧＣ回路５の出力信
号を各領域１〜２４ごとに抽出し、各領域ごとに積分器
１０で独立した値として積分処理され、その結果はＡ／
Ｄ変換器１１によつてデジタル信号に変換された後シス
テムコントロール回路２５内に取り込まれる。システム
コントロール回路２５内では、これらの各領域における
積分値に対して前記したその撮影モードに応じてあらか
じめ設定されている重み付け係数を付与した処理を行な
う。なおこれらの処理は２４分割に対応した時分割処理
で行なうことが可能である。

【００４３】図５，図６は重み付け係数処理を行なった
撮像画面の例を示すものである。

【００４４】図５は、前述の『中央部分重点測光』を本
発明における２４分割ＡＥ方式で実現したものであり、
画面中央に相当する領域８〜１１、１４〜１７における
重み付け演算係数を１．０とし、その周囲の領域の重み
付け演算係数を０．５と設定し、中央部に重点を置いた
ＡＥ制御となる。具体的には、これらの重み付けされた
各領域の積分値を加算した値に基づいてアイリス、シヤ
ツタスピード、ゲインを制御すれば、これらの制御に上
述の重み付けを反映させることができる。

【００４５】図６は『風景撮影』等に適した測光領域の
例である。一般に風景撮影を行なう場合に地面と空を両
方同時に写し込むことが多い。また空の部分は地面の部
分と比較して、若干の曇天であっても非常に高輝度であ
ることが多い。このため従来の測光領域を考慮しないＡ
Ｅ制御を用いて撮影すると、地面部分あるいは空を背景
とした人物等が光量不足で黒くつぶれてしまうことが多
かった。

【００４６】これらの不都合を解消するため、空に相当
する画面最上部の領域１〜６の重み付け係数を０．０に
して実質的に無視し、画面中央部の上方の係数を０．５
にし、画面の下半分の係数を１．０にそれぞれ設定す
る。このように演算係数を割り振ることにより、地面に
相当する画面の下方部分に重きを置いたＡＥ演算処理を
行なうことができる。

【００４７】上記２例以外にも、撮影状況に応じた撮影
モードを設定し、測光領域設定及び後述する撮影状況に
応じた撮影プログラムを適宜選択できるようにしておけ
ば、種々のＡＥ特性の設定が可能である。

【００４８】次に前述の３つのパラメータを用いて撮影
状況に応じた実際のＡＥ制御について説明する。前述し
た通り、様々な撮影状況に適応した撮影を行なうために
は、従来のアイリス制御だけでは対応しきれないため、
本発明では更に多くのパラメータを用意し、これらを最
適制御可能とした。

【００４９】すなわち本発明では、幾つかの代表的な撮
影状況を想定してそれぞれをその状況に最適な条件にて
自動調整しながら撮影が可能となるような『プログラム
・モード』と称する撮影制御方式を発明した。

【００５０】そしてこれらのプログラム・モードは、操
作部２０のキー操作によつて任意に選択設定可能であ
る。

【００５１】ビデオ撮影の様々な場所、様々な状況下に
おいて、常に良好な撮影を行なうためには、撮影状況に
応じて代表的な場面を設定し、場面において最適化をは
かるためには複数の自動撮影（露出制御）モードを備え
る必要がある。

【００５２】この問題を解決するため、複数のパラメー
タ制御のための制御関数を格納したルツクアツプテーブ
ル（ＬＵＴ）を少なくとも２つ以上設定し、図１に示す
ようにＬＵＴ１９ａ，ＬＵＴ１９ｂの２枚のテーブル
（撮影モードの数に応じて適宜増減する）がＲＯＭ等の
メモリによつて準備されており、システムコントロール
回路２５から選択的に読み取り可能に構成されており、
この選択は、操作部２０のキー操作によつて行なわれ
る。

【００５３】このＬＵＴ１９ａ，ＬＵＴ１９ｂから読み
取ったデータにより制御される各パラメータの制御特性
の例を図７，図８に示す。

【００５４】図７は、パラメータ（２）のシヤツタスピ
ードを可能なかぎり１／１００秒に設定できるように
し、入力パラメータの輝度情報の変化に対しては、パラ
メータ（１）のアイリスあるいはパラメータ（３）のＡ
ＧＣゲインを可変することによつて適正露出制御を行な
うようにしたプログラム制御の動作を示すプログラム線
図であり、これはたとえばＬＵＴ１９ａ内に格納されて
いる。

【００５５】このプログラムモードは、電源周波数が５
０Ｈｚの地域でＮＴＳＣ方式のビデオカメラを使用した
ときに発生する蛍光灯のフリツカを抑制するためのもの
であり、いわば『室内撮影モード』と称することができ
る。

【００５６】同図において横軸は入力パラメータとして
の被写体照度、縦軸は各パラメータの設定値である。同
図から明らかなように、各パラメータの設定範囲は、入
力パラメータすなわち被写体照度に応じてＡ，Ｂ，Ｃ３
つのエリアに分割されており、各エリアの中で３つのパ
ラメータを組み合わせることにより、露出制御を行なう
ようになつている。

【００５７】すなわちエリアＡを見ると、シヤツタスピ
ード（Ｐ２）は１／１００秒に固定され、且つゲイン
（Ｐ３）も固定されており、アイリス（Ｐ１）を明るさ
に応じて制御することにより露出制御が行なわれる。こ
のエリアＡで大抵の被写体に適応することが可能であ
る。

【００５８】一方エリアＢでは照度が低くなり、アイリ
スが開放になつてしまつた状況を示しており、アイリス
は図に示すように開放値で一定となつている。したがつ
てシヤツタスピードを１／６０秒まで変化させることに
よつて、露出制御が行なわれる。すなわちＮＴＳＣ方式
では本来１／６０秒周期で蓄積、読み出しを行なってい
るため、１／６０秒は本来の動作タイミングを示す。

【００５９】またさらに照度が低下すると、エリア３に
示すように、アイリス，シヤツタが限界に達しているの
で、ゲイン（Ｐ３）を上げることにより、露出制御を行
なつている。

【００６０】このように、被写体照度を示す入力パラメ
ータの変化に応じて、制御パラメータＰ１〜Ｐ３を変化
させることにより、その撮影状況に応じた最適露出制御
を行なうことができるものである。

【００６１】また図８は、別のプログラムモードを示す
もので、たとえばＬＵＴ１９ｂ内に格納されているプロ
グラム線図で、シヤツタスピード（Ｐ２）をできるだけ
１／５００秒という高速シヤツタに設定し、動きの速い
被写体に対してブレを抑え、画面を鮮明に撮影できるよ
うに用意されたプログラムモードであり、本発明におい
ては『スポーツ撮影モード』と称することにする。

【００６２】同図から明らかなように、エリアＡ，エリ
アＢにおいてシヤツタスピードを可能な限り１／５００
秒に維持し、被写体照度の変化に対してはアイリス（Ｐ
１）とゲイン（Ｐ３）によつて露出制御を行ない、被写
体照度が低下してシヤツタスピードが維持できなくなつ
たエリアＣで初めて１／６０秒まで徐々に変化させるよ
うに動作する。

【００６３】また図９は、前述の図６に示す『風景撮影
モード』におけるプログラム線図である。実際のプログ
ラム線図は、図７，図８のようになるが、簡単のため、
図９では、アイリス，シヤツタスピード，ゲインの順に
上方より順次作動範囲を示すことにする。

【００６４】すなわち同図において、Ｉはアイリス制御
パラメータ（Ｐ１）、Ｓはシヤツタスピード制御パラメ
ータ（Ｐ２）、Ｇはゲイン制御パラメータ（Ｐ３）を示
しており、図の右方に示すように、アイリス制御パラメ
ータ（Ｐ１）はＣＬＯＳＥとＯＰＥＮの間を動作し、Ｓ
はシヤツタスピード制御パラメータ（Ｐ２）は一定、Ｇ
はゲイン制御パラメータ（Ｐ３）は、±０ｄＢの増幅率
１（入力信号をそのまま出力するのでＴＨＲＯＵＧＨと
する）から所定値Ｇ１までの間を変化することを意味し
ている。ただし、各パラメータとも可変領域内では、前
述の図７，図８のプログラム線図と同様に、入力パラメ
ータである輝度レベルに応じてその値を変化するものと
する。

【００６５】風景撮影モードでは、フリツカ、動きの速
い被写体等は存在しない場合が多いため、シヤツタスピ
ード（Ｐ２）は標準の１／６０秒に固定され、アイリス
（Ｐ１）中心の制御となり、アイリスが開放となつた
後、ゲイン（Ｐ３）の制御が行なわれる。

【００６６】すなわち同図に示すように、入力パラメー
タの被写体輝度の値に応じてパラメータの制御範囲がｙ
を境に２つのエリアに分割されている。シヤツタスピー
ド（Ｐ２）は、入力パラメータの被写体輝度の値に関係
なく１／６０秒に固定され、輝度がｙまで低下するまで
はＡＧＣゲイン（Ｐ３）は±０ｄＢに固定され、アイリ
ス（Ｐ１）のみの制御となる。輝度がｙ以下となつてア
イリスが開放となつた後は、ＡＧＣゲインを変化させて
最適露光制御を行なうように制御される。

【００６７】このように、撮影状況に応じて複数のプロ
グラム・モードを用意しておき、これを操作部２０のキ
ー操作で適宜選択することによつて、あらゆる撮影状況
に対しても最適な露出制御を行なうことができる。

【００６８】なお、操作部２０で撮影プログラムモード
を切り換える際、前述したように撮像画面における測光
領域の設定も同時に連動して切り換える。たとえば図７
の室内撮影モード、図８のスポーツ撮影モードでは通常
人物等の画面中央に位置させる被写体を撮ることが多い
ため、図５に示す『中央部分重点測光』画面とする。ま
た図９の風景撮影モードについても、この撮影モードに
切り換える動作に連動して撮像画面における測光領域を
図６に示す『風景撮影モード』用の測光領域に切り換え
る。

【００６９】ところで、上述した各プログラム線図にお
ける各パラメータの制御には、以下に示す特徴がある。

【００７０】すなわち、図７，図８等から明らかなよう
に、各制御パラメータを複数のエリア（本実施例では
Ａ，Ｂ，Ｃの３エリア）に分割し、入力パラメータすな
わち被写体照度の変化に応じて各エリアが選択されるよ
うになされ、且つ各エリアごとに見ると、いずれもＡＥ
制御に用いる可変のパラメータが１つだけ指定され、他
の２つは固定（ＦＩＸ）されている。この様子はプログ
ラム線図下方の表に示されている。

【００７１】すなわち図７では、エリアＡではパラメー
タ（Ｐ１）が可変で他は固定、すなわちアイリス制御を
行なっているときには、シヤツタスピード、ゲインは固
定されている。

【００７２】またエリアＢではパラメータ（Ｐ２）すな
わちシヤツタスピードが可変で他は固定、またエリアＣ
ではパラメータ（Ｐ３）すなわちゲインが可変で他は固
定となつている。

【００７３】この結果、３つの制御パラメータを可変し
て制御を行なうにもかかわらず、各エリア単位では、可
変するパラメータが常に１つとなり、固定されたパラメ
ータの演算処理が不要となるため、演算処理は従来の単
一パラメータ処理によるものと変わらない。

【００７４】すなわち本発明は、あらゆる撮影状況に対
応させるために制御パラメータを増やしたことによつて
当然生じる複雑な演算処理を、パラメータの設定領域を
複数の領域に分割し、その各領域で可変するパラメータ
を１つとして他を固定することにより、複雑多岐にわた
る撮影条件と複数の制御すべきパラメータの取り扱いが
簡素化でき、大規模なロジツクや大型のコンピユータを
用いることなく最適ＡＥ制御を実現することができるも
のである。

【００７５】なお、本発明は、上述の制御パラメータの
切り換え動作において、もう１つの特徴を備えている。

【００７６】すなわち本発明は、可変するパラメータを
常に１つにして他を固定することによつて演算処理の削
減をはかつているが、ビデオカメラ特有の性質として、
通常撮影の対象が動画像であり刻々と撮影条件が変化し
ていることが挙げられる。

【００７７】入力パラメータに対応して各制御パラメー
タを設定する場合、撮影条件の変化に伴い、分割した複
数のエリア間を入力パラメータの値が移動することが生
じてくる。このとき、被制御パラメータの切り換え動作
が発生するが、パラメータによつては画面上の変化の仕
方が大きく異なることがあり、この変化が頻繁に発生す
ると、画面が見ずらくなることが予想される。

【００７８】この対策として、エリア移行の際にヒステ
リシスを持たせ、エリア移行の頻度を低く抑えることが
考えられるが、切り換えが発生した場合には効果がな
く、根本的な対策には成り得ない。

【００７９】そこで、本発明では、この対策として図
７，８に示すように、隣接エリアの２つのパラメータ
を、エリアの境界付近辺の境界部分の領域Ｂ１、Ｂ２に
おいてのみ同時に変化させるように制御している。

【００８０】図７において、破線で挟まれた境界部分Ｂ
１がパラメータＰ１とＰ２とが同時に動作する境界領域
であり、同様に境界部分Ｂ２ではパラメータＰ２とＰ３
とが同時に動作されている。

【００８１】このようにして２つのパラメータを同時に
変化させることによつて、各パラメータ特有の画像変化
が同時にかつ徐々に発生して行くので、エリア間におけ
るパラメータの移動が発生した場合でも画面の変化を視
覚的に違和感のないものとすることができる。

【００８２】図１０は、たとえば図７のプログラム線図
を用いるプログラム撮影モードにおける、上述のエリア
境界部分のパラメータ処理を含めたパラメータ設定動作
を示すフローチヤートである。

【００８３】同図において、制御をスタートすると、Ｓ
１にて電源投入を監視し、電源投入がなされるとＳ２へ
と進み、操作部２０によつて選択された撮影プログラム
・モード（Ｍ）を確認してＳ３へと進み、選択されてい
るプログラム・モード（Ｍ）に対応するＬＵＴ１９ａあ
るいは１９ｂを参照し、指定のプログラム特性を設定す
る。

【００８４】Ｓ４では前記指定されたＬＵＴから撮像画
面上に設定された２４分割それぞれの重み付けに関する
データを読み出し、前述のように、その撮影モードに応
じた重み付けを行ない、Ｓ５へと進む。

【００８５】Ｓ５では、基準パラメータ軸上における現
在のエリアすなわち入力パラメータに対応する被写体照
度から現在のエリアを確認する。

【００８６】続いてＳ６へと進んで、現在のエリアに応
じて分岐先を決定する。

【００８７】エリアＡと決定された場合には、Ｓ７へと
進んでアイリス制御パラメータＰ１を算出し、続いてＳ
８でエリアの境界域Ｂ１の内外の判定を行ない、境界Ｂ
１外であれば、Ｓ９に進んでシヤツタスピード制御パラ
メータＰ２を前置保持して固定し、Ｂ１内であればＳ１
０へと進んでシヤツタスピード制御Ｐ２を算出して更新
した後、Ｓ２０へと進み、ゲイン制御パラメータＰ３を
前置保持して固定し、Ｓ２３へと進む。

【００８８】またＳ５でエリアＢと決定された場合は、
Ｓ１１でシヤツタスピード制御パラメータＰ２を算出
し、Ｓ１２へと進んでエリアの境界域Ｂ１，Ｂ２それぞ
れの内外の判定を行ない、Ｂ１内であつた場合はＳ１３
でアイリス制御パラメータＰ１を算出してＳ２０へと進
み、ゲイン制御パラメータＰ３を前置保持して固定した
後Ｓ２３へと進む。

【００８９】Ｂ２内であつた場合にはＳ１５へと進んで
ゲイン制御パラメータＰ３を算出して、Ｓ２２へと進
み、アイリス制御パラメータＰ１を前置保持して固定し
た後、Ｓ２３へと進む。

【００９０】Ｂ１にもＢ２にも属していない場合には、
Ｓ１４でアイリス制御パラメータＰ１を前置保持して固
定し、Ｓ２１でゲイン制御パラメータＰ３を固定した
後、Ｓ２３へと進む。

【００９１】またＳ６において、エリアＣと決定された
場合には、Ｓ１６へと進んでゲイン制御パラメータＰ３
を算出し、続いてＳ１７でエリアの境界域Ｂ２の内外の
判定を行ない、境界Ｂ２外であれば、Ｓ１９に進んでシ
ヤツタスピード制御パラメータＰ２を前置保持して固定
し、Ｂ２内であればＳ１８へと進んでシヤツタスピード
制御Ｐ２を算出して更新してＳ２２へと進み、アイリス
制御パラメータＰ１を前置保持して固定した後、Ｓ２３
へと進む。

【００９２】Ｓ２３では、前述の処理によつて設定した
各パラメータの値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３すなわちアイリス、
シヤツタスピード、ゲインの各制御値をシステムコント
ロール回路２５より出力して、アイリス２、撮像素子
３、ＡＧＣ回路５をそのプログラム・モードに応じてそ
れぞれ制御し、Ｓ２４で次の処理時間単位が来るまで待
機し（本実施例では、１フレームに１演算を基本単位と
する）、Ｓ２５で電源遮断を確認し、電源ＯＮが継続し
ていればＳ１へと戻って上述の処理を繰り返し行ない、
電源ＯＦＦが指示されていれば、処理を終了する。

【００９３】これによつて、選択されたプログラム・モ
ードそれぞれに応じた各種パラメータの制御が可能とな
り、これに基づいて露出制御が行なわれる。また撮影プ
ログラム・モードの切り換えに連動して撮像画面におけ
る測光領域もその撮影状況に適したものに切り換えるよ
うになつているため、それらの各の撮影状況に応じて常
に最適な自動露出制御を行なうことができる。

【００９４】しかも撮影状況が変化してもカメラの撮影
状態が不自然に変化することがなく、最適な制御モード
切り換えを行なうことができる。

【００９５】また撮影環境の条件別にエリア分割された
基準パラメータごとに単一パラメータ制御を行ない他の
パラメータは固定するようにしたので、演算規模は小さ
くなり、高速化をはかることもできる。

【００９６】また複数パラメータに優先順位が設定され
ており、基準パラメータのエリアごとに単一のパランメ
ータが制御されるが、各エリア間の移行時には隣接の２
つのパラメータを同時制御することで画面の変化に違和
感を生じさせないように切り換えを行なうことができ、
ヒステリシスを持たせても取り除くことができなかつた
画像の変化そのものを低減することが可能となる。

【００９７】また個々の製品のばらつきによる輝度エリ
ア設定のしきい値の違いによる画像の変位を和らげるこ
とができ、量産性が向上するという特長も兼ね備えてい
る。

【００９８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明における撮像
装置によれば、複数のパラメータを用いて撮影状態を制
御するようになすとともに、様々な撮影状況に応じて複
数の撮影モード（プログラム・モード）を選択できるよ
うにし、且つその選択切り換えに連動して測光領域の設
定状態も差の撮影モードに適したものに切り換えるよう
にしたので、従来の装置に比べてよりきめ細かな制御が
可能となり、様々な撮影条件においても、撮影モードの
選択のみで最適な撮影が可能となる効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における撮像装置をビデオカメラの露出
制御装置に適用した場合の構成を示すブロツク図であ
る。

【図２】中央部分重点測光における測光領域を示す図で
ある。

【図３】電子シヤツタの動作を説明するための図であ
る。

【図４】本発明における撮像画面上の領域分割状態を示
す図である。

【図５】本発明における『中央部分重点測光』の測光領
域設定及び重み付けを説明するための図である。

【図６】本発明における『風景撮影モード』の測光領域
設定及び重み付けを説明するための図である。

【図７】本発明の撮影モードに応じたパラメータ処理を
説明するためのプログラム線図である。

【図８】本発明の別の撮影モードに応じたパラメータ処
理を説明するためのプログラム線図である。

【図９】本発明のさらに別の撮影モードに応じたパラメ
ータ処理を説明するためのプログラム線図である。

【図１０】図７，図８におけるパラメータ設定を説明す
るため処理を説明するためのフローチヤートである。

【図１１】一般的な撮像装置をビデオカメラの露出制御
装置に適用した場合の構成を示すブロツク図である。

【図１２】シヤツタ優先モードを説明するための図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 恭二 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−60378（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−70277（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−237269（ＪＰ，Ａ) 特公 平２−22929（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/235 G03B 7/08 101

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくともシャッタスピードおよびＡＧ
   Ｃゲインに関する制御パラメータを用いて露出制御動作
   を行う撮像装置において、 複数の撮影モードのうち動きの速い被写体のための所定
   の撮影モードへの切り換えに応答して、複数の測光モー
   ドのうち前記所定の撮影モードに対応する所定の測光モ
   ードに切り換えて測光を行う測光手段と、 前記所定の撮影モードへの切り換えに応答して、前記測
   光手段にて前記所定の測光モードに切り換えて得られる
   被写体輝度が所定の輝度レベルの場合にはＡＧＣゲイン
   を変化させて露出制御を行い、前記測光手段によって得
   られる被写体輝度が前記所定の輝度レベルより低い場合
   にはシャッタスピードを変化させて露出制御を行う露出
   制御手段とを有することを特徴とする撮像装置。
2. 【請求項２】 少なくともシャッタスピードおよびＡＧ
   Ｃゲインに関する制御パラメータを用いて露出制御動作
   を行う撮像方法であって、 複数の撮影モードのうち動きの速い被写体のための所定
   の撮影モードへの切り換えに応答して、複数の測光モー
   ドのうち前記所定の撮影モードに対応する所定の測光モ
   ードに切り換えて測光を行う測光ステップと、 前記所定の撮影モードに対応する前記所定の測光モード
   に切り換えて得られる被写体輝度が所定の輝度レベルの
   場合にはＡＧＣゲインを変化させて露出制御を行い、前
   記測光手段によって得られる被写体輝度が前記所定の輝
   度レベルより低い場合にはシャッタスピードを変化させ
   て露出制御を行う露出制御ステップとを有することを特
   徴とする撮像方法。