JP3306627B2 - 撮像装置及び撮像装置の露出制御方法 - Google Patents

撮像装置及び撮像装置の露出制御方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は撮像装置、特に本露光の前に撮像素子に予備
露光を行い、これの読み出し結果を本露光の露出決定に
役立てるような撮像装置及び撮像装置の露出制御方法に
関するものである。
〔従来の技術〕
この種の撮像装置において、従来のフィルムに比べて
撮像素子のダイナミックレンジの狭さから要求される露
出精度は極めて高い。従来のフィルムカメラで用いられ
ていたシリコンホトダイオードを用いた測光回路だけで
なく、撮像素子にも本露光前に予備露光を行い、露出精
度を上げる試みがなされている。
〔発明が解決しようとする課題〕
予備露光によって得られる画像情報の抽出にあたって
は輝度信号を画面内の位置によって重みづけして積分し
たり、さらに、これを行うにあたって輝度信号の振幅を
高輝度部に対して圧縮したりする事がよく行われてい
る。しかしながら、この程度であると基本的に全体的な
平均輝度を一定値に制御しようという働きになるため、
特定被写体(例えば人の顔等)に対する絶対精度として
必ずしも十分とはいえない。
また、撮像素子の露光誤差に対する許容性は極めて狭
く、特に人の顔等が被写界に入ってきた場合わずかの誤
差に対しても再生画は違和感を覚えるものとなる。
したがって、この種の撮像素子には、絶対露光精度が
要求される。
このように、撮像装置に対して要求されるのは絶対精
度であるため、従来のような被写界の輝度分布のみを単
純に分析してもこれに関する情報は得難い。
一方、撮像素子の予備露光に対する読み出し信号には
被写体の輝度情報だけでなく色情報も含まれている。
そして、一般に発光体を含まない被写体が均一な照明
条件下におかれた場合、被写体の輝度および色は被写体
の分光反射率によって決まり、通常の被写体の反射率は
最高90%(白)〜最低3%(黒)程度であり、特に最高
輝度は無彩色(白)である事が多く、無彩色の最高輝度
が検出できればその被写体の照明条件(照度)を高い精
度で求めることができる。
この照明条件をもとに露出を決定してやれば、平均輝
度を測って露出を決定するより、はるかに精度が高い。
すなわち、平均輝度を測る方法では全体の輝度レベルが
高ければ白い物も灰色にとれてしまう。
予備露光を行うに当って、本露光の適正露光近辺の露
出条件で行った場合、ダイナミックレンジの狭さから画
面内白相当の映像信号は直線性が悪くなっていたり、極
端な場合には、信号処理でクリップされていたりして、
正確な白検出が困難あるいは、不可能になったりする事
がある。
本発明は、以上のように従来の問題点を解消するため
になされたもので、被写体に適正な露光ができる撮像装
置及び撮像装置の露出制御方法の提供を目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
このため、本発明に係る撮像装置は、光学像を電気信
号に変換する撮像手段と、前記撮像手段からの信号に対
して信号処理を行う信号処理手段と、前記信号処理手段
で信号処理された信号から無彩色の輝度信号を検出する
無彩色検出手段と、予備露光のための露出条件を算出
し、算出された前記予備露光のための露出条件のもとで
前記無彩色検出手段から無彩色の最高輝度信号を検出
し、前記無彩色の最高輝度信号に基づいて、本露光のた
めの露出条件を算出する演算制御手段とを有することを
特徴とすることによって前記目的を達成しようとするも
のである。
また、撮像装置の露出制御方法であって、予備露光の
ための露出条件と算出し、算出された前記予備露光のた
めの露出条件のもとで得られた信号から無彩色の最高輝
度信号を検出し、前記無彩色の最高輝度信号に基づい
て、本露光のための露出条件を算出することによって前
記目的を達成しようとするものである。
〔作用〕
本発明は上述のような構成によって予備露光の際にお
ける白(無彩色)レベルが固体撮像素子の出力範囲の上
限とならずに撮像電気系の適正動作範囲となり、これに
よって白レベルを正確に検出することができる。
(実施例1) 以下に添付した回路図を参照にしながら本発明に係る
実施例1の内容を詳しく説明する。第1図は本発明の第
1の実施例を示す回路図、第2図は第1図の実施例のタ
イミングチャート、第3図は第1の実施例のフローチャ
ートを示す。なお、各図中、同一符号は同一(相当)構
成要素を示す。
図中、1は被写体光学像を形成するための光学系、2
は絞り、2aは絞り2を駆動する為の絞りドライバ、3は
シャッタ、3aはシャッタを駆動する為のシャッタドライ
バ、4は撮像手段としてのCCD等の撮像素子であって光
学像を電気信号に変換する。5は信号処理回路、6は記
録回路である。7は各種のタイミング信号を発生するク
ロック回路、8はクロック回路からの信号をもとに撮像
素子4を駆動するドライバ、9は信号処理回路5の中か
ら被写体輝度に相当する輝度信号のみを抜き出し、無彩
色が検出されたタイミングでの輝度信号をサンプルホー
ルドするサンプルホールド回路(S/H)である。10はク
ロック回路7からのタイミング信号やサンプルホールド
回路9等の情報をもとに撮像装置全体を制御する演算手
段としての演算制御回路である。また11は被写体のおお
よその明るさを測定する為に撮像手段と別に設けられた
予備制御手段である予備測光回路。12はA/Dコンバータ
である。13は信号処理回路から得られた2つの色差信号
(R−Y,B−Y)の絶対値のいずれもがある値以下であ
る場合無彩色であるとみなし、これを検出するための無
彩色検出回路である。無彩色検出回路13は撮像素子4か
ら読み出した被写体の映像情報が無彩色であると判断し
た時ハイレベル信号をサンプルホールド回路9、A/Dコ
ンバータ12、演算制御回路10に出力するものである。
前記無彩色検出回路13からのハイレベル信号出力に従
ってサンプルホールド回路9がその時点での輝度レベル
をサンプルホールドし、これをA/Dコンバータ12により
ディジタル信号に変換して演算制御回路10にとり込まれ
る。
上記のように本発明の第1の実施例に示す撮像装置
は、クロック回路7からの垂直同期信号をもとに駆動さ
せ光学系により形成された被写体像を電気信号に変換す
る撮像素子4と、前記撮像素子4から画像信号を読み出
す信号処理回路5と、本露光に先だって、予め被写体の
およその明るさを測定し予備露光条件とする予備測光手
段である予備測光回路11と、前記信号処理回路5から得
られる2つの色差信号から無彩色部分を検出してパルス
信号を発生する無彩色検出回路13と、前記無彩色検出回
路13のパルス信号を受けて輝度信号をサンプルホールド
するサンプルホールド回路9と、撮像装置全体を制御す
る演算制御回路10と撮像を記録する記録回路6とを具備
して構成されている。
また、第4図に第1図および第5図に示す無彩色検出
回路13の具体的な構成を示す。
図中、201〜202はコンパレータ、205は4入力アンド
ゲートである。この図からわかるようにコンパレータ20
1〜204の出力が全てハイレベル(この条件のときのみア
ンドゲート205はハイレベルを出力)となるのは色差信
号(R−Y,B−Y)が+V1以下かつ−V1以上すなわち、
両色差信号の絶対値がV1以下のときである。
つぎに第2図のタイミングチャート図第3図のフロー
チャートを併用しながら、その作用について説明する。
第2図(a)は、クロック回路7で作られる垂直同期
信号であり、これでくぎられる各フィールドをF1,F2,F3
……と名づける。垂直同期信号と非同期で時刻t1に不図
示の電源スイッチが投入される〔第2図(b),第3図
101 Yes〕と予備測光回路11が被写体輝度のおよその
値を測定する。〔第3図 102〕この値が演算制御回路1
0に入力され予備露光の露出条件を算出する。
この予備露光の露出条件は撮像素子4に対して平均輝
度のものがアンダー、白相当輝度のものが適正とする条
件で決定する。
次に時刻t'1に不図示のレリーズがなされる〔第2図
(b),第3図 103 Yes〕と、その直後の時刻t2から
時刻t3まで予備測光の情報をもとに演算制御回路10が絞
りドライバ2aにより絞り2を所定の絞り値まで絞り込む
様に駆動する。〔第2図(c),第3図 104〕絞り込
みが時刻t3で完了し、フィールドF2で絞り値A1に落ちつ
いたら次のフィールドF3で演算制御回路10がシャッタド
ライバ3aを介してシャッタ3を駆動し、撮像素子4を予
備露光する。〔第2図時刻t4〜t5、第3図 105〕 なお、ここでシャッタ3は、2枚の羽根d1,d2よりな
るフォーカルプレンシャッタとして構成されており、時
刻t4に羽根d1が走行し、時刻t5に羽根d2が走行する事に
より露出時間(t5−t4)を得る事ができる。
この露出時間は前記の予備測光の情報および絞り値に
応じて決定される。
予備露光を行った次のフィールドF4で信号処理回路5
によって撮像素子4から画像の情報を読み出し、2つの
色差信号(R−Y,B−Y)を無彩色検出回路13に入力さ
せてその両者の絶対値がともに一定値以下であれば、無
彩色であると見なし、無彩色検出回路13がハイレベルを
出力する。
なお、電源が+/−でなく片側の場合、無彩色に対す
るR−Y/B−Y信号が一定値Vα,Vβになる場合、 コンパレータ201の+入力をVα+V1, コンパレータ202の−入力をVα−V1, コンパレータ203の+入力をVβ+V1, コンパレータ204の−入力をVβ−V1, としてやれば全く同じ作用をする。
上述のように読み出し中に無彩色が検出されると無彩
色検出回路13がハイレベル信号を出力し〔第2図
(e)〕、こがサンプルホールド回路9、A/Dコンバー
タ12演算制御回路10のコントロール端子に入力され信号
処理回路5より得られた無彩色に対応する輝度信号をサ
ンプルホールド回路9でサンプルホールドしA/Dコンバ
ータ12でデイジタル信号に変換し、演算制御回路10にと
り込む。〔第2図(g)T1,第3図 106〕 このようにして、演算制御回路10に入力された無彩色
の輝度情報から最大値を演算制御回路10で求めそれを白
と見なし、予備測光回路11,絞り2,シャッタ3の誤差全
て含めて露出量が標準輝度(灰色)に対して適正である
かを演算制御回路10によって評価し〔第3図107〕、予
備露光とのずれ相当を補正するため次のフィールドF5の
時刻t10〜t11にかけて絞り2をA1からA2に修正する。
〔第2図(c),第3図 108〕時刻t11で絞り2が修正
すべき最終値A2に落ちついたら次のフィールドF6で演算
制御回路10は再びシャッタドライバ3aを介してシャッタ
3を駆動し、撮像素子4を時間(t13−t12)だけ露光
(本露光)する。〔第2図(d),第3図 109〕この
露光時間は絞り値A2および無彩色の最大輝度信号値より
演算制御回路10によって算出された値である。
さらに、次のフィールドF7において信号処理回路5お
よび記録回路6を作動させ、撮像情報を記録媒体に記録
する。〔第2図(g),(h)のT2,第3図 110〕 以上の説明では機械的なシャッタを用いた実施例であ
ったが、これを撮像素子そのものの持つシャッタ作用で
おきかえてもさしつかえないのは勿論である。
(実施例2) 次に本発明に係る第2の実施例として予備露光に機械
的なシャッタを用いず電子シャッタを用いた撮像装置を
示す。
第5図は第2の実施例の電気回路図、第6図は第2図
の実施例のフローチャートを示す。なお、各図中、同一
符号は同一(相当)構成要素を示し、重複説明は省略す
る。
まず、第5図の回路構成と第1の実施例を示す第1図
との差異点から説明すると、第1図に備えたシャッタド
ライバ3aおよびシャッタ3さらに予備測光回路11がなく
なっている。その代りに1フィールド分の輝度信号を積
分し、或は、その中の一部を重みづけして積分するため
の輝度信号積分回路14およびその積分結果をA/D変換す
るA/Dコンバータ12が付加されている。
即ち、第2の実施例に示す撮像装置は、撮像素子4
と、撮像素子4から画像を読み出す信号処理回路5と、
本露出に先だって被写体のおよその明るさを測定するた
めの予備測光手段である前記信号処理回路5からの1フ
ィールド分の輝度信号を取出し積分する輝度信号積分回
路14と、無彩色検出回路13と、サンプルホールド回路9
と、演算制御回路10と、撮像を記録する記録回路6とを
具備して構成されている。
以下、第6図のフローチャートを参照しながらその作
用について説明する。
第1の実施例と同様に、垂直同期信号と非同期時刻t1
に不図示の電源スイッチが投入される〔第2図(b),
第3図 301 Yes〕とまず最も出現確率の高い絞り2,シ
ャッタ3の組合せ〔第3図 302〕に対して絞り2を駆
動し〔第2図(c)t2〜t3相当,第6図 303〕、次に
電子シャッタ(不図示)を作動させ〔第2図t4,t5
当,第6図 304〕予備露光Aを行う。これは第1の実
施例の予備測光〔第3図 102〕にあたる。ただし、撮
像素子4のダイナミックレンジは第1図予備測光回路11
に使われている測光素子のそれに比べて極めて狭く、予
備露光Aの判定結果〔輝度信号積分回路14の出力を演算
制御回路10に入力して判定、第6図 305〕が所定範囲
内(白に対する適正が期待される値)になかった場合
〔第6図 305 No〕、絞り,シャッタ値を演算し直し
〔第6図 306〕た上で再び予備露光Aを行う。すなわ
ち第2図のフィールドF2,F3を数回くり返す。
そうしているうちに輝度信号積分値が所定範囲内に入
った場合〔第6図 305 Yes〕、再び電子シャッタを作
動させ〔第6図 307〕予備露光Bを行う。その予備露
光Bは第3図の予備露光に相当し、本実施例の場合、予
備露光Aの最終回の露光(輝度信号に対して適正露光)
と兼用してもよい。
予備露光Bにおいては、第1の実施例と全く同様の方
法で無彩色(白)検出を行う。〔第6図 308〕それだ
けでなく白相当部の信号レベルが適正が期待される値で
あるかを判定し(309)適正値でなければ(No)修正し
て(310)再露光を行う。このようにして適正であれ
ば、(309 Yes)標準輝度(灰色)相当に対して適正と
なる露光条件を算出し(311)本露光を行う。その作用
は第1の実施例と全く同様であるため、説明を省略す
る。
上記に示す実施例1,2の構成により、予備露光で得ら
れた被写体輝度信号から無彩色検出回路や演算制御回路
算で無彩色の最高輝度を検出し、これをもとに最適な露
出条件が設定できる。
とくに、第1の実施例の撮像装置は撮像素子よりダイ
ナミックレンジが広い受光素子を使用し、撮像素子を働
かせることなく被写体輝度のおよその値を測定できる。
また、第2の実施例の撮像装置は予備露光で複雑なメ
カニックを動かすという制約がないため、この予備露光
を何度でも行う事ができ、予備測光回路も省略できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、予備露光にお
ける白(無彩色)レベルを正確に検出することができ、
この検出結果に基づいて本露光の露出条件を設定するた
めに白いものは白く、黒いものは黒く、また人肌の色合
いも適正に撮影することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る第1の実施例の電気回路図、第2
図は第1の実施例のタイミングチャート、第3図は第1
の実施例のフローチャート、第4図は本発明に係る第1
の実施例の無彩色検出回路、第5図は本発明に係る第2
の実施例の電気回路図、第6図は第2の実施例のフロー
チャートである。 なお、各図中、同一符号は同一(相当)構成要素を示
す。 4……撮像素子 5b……信号処理回路 6……記録回路 7……クロック回路 9……サンプルホールド回路 10……演算制御回路 11……予備測光回路 12……A/Dコンバータ 13……無彩色検出回路

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光学像を電気信号に変換する撮像手段と、 前記撮像手段からの信号に対して信号処理を行う信号処
    理手段と、 前記信号処理手段で信号処理された信号から無彩色の輝
    度信号を検出する無彩色検出手段と、 予備露光のための露出条件を算出し、算出された前記予
    備露光のための露出条件のもとで前記無彩色検出手段か
    ら無彩色の最高輝度信号を検出し、前記無彩色の最高輝
    度信号に基づいて、本露光のための露出条件を算出する
    演算制御手段と、 を有することを特徴とする撮像装置。
  2. 【請求項2】撮像装置の露出制御方法であって、 予備露光のための露出条件と算出し、算出された前記予
    備露光のための露出条件のもとで得られた信号から無彩
    色の最高輝度信号を検出し、前記無彩色の最高輝度信号
    に基づいて、本露光のための露出条件を算出することを
    特徴とする撮像装置の露出制御方法。
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