JP3831934B2 - カメラの自動露出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカメラの自動露出装置に係り、特に特定の測光領域における光量情報と被写体像における最大光量情報とを比較して露出値を補正して撮影するカメラの自動露出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の自動露出制御装置における露出決定方式には、平均測光、中央重点測光、スポット測光、マルチパターン測光等の方式がある。平均測光方式は、画像全体の輝度信号の平均値が予め定められた規定の値になる露光量が得られる露出を適正露出とする方式である。中央重点測光は、平均測光方式において画像の輝度信号の平均値を得る際に画像の中央付近の領域に重み付けする測光方式である。スポット測光方式は、画像のごく狭い領域を撮影者が選択し、その領域の輝度信号の平均値が規定の値になるように制御する方式である。マルチパターン測光は、画像を複数の領域に分割し、マイクロコンピュータによるパターン認識処理を行って、最も重要視される領域を予想し、その領域の輝度信号の平均値が規定の値になるように制御するものである。
【０００３】
そして、輝度の最大値をダイナミックレンジの７０〜１００％に設定する露出制御方法が特開平７−２７４０６２号の公報に示されている。
【０００４】
また、画像の色成分を検出して露出制御する方法が特開平６−２８１９９４号の公報に示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平７−２７４０６２号の公報に示されている輝度の最大値をダイナミックレンジの７０〜１００％に設定する露出制御方法では、撮像素子のサチュレーションを防止するための意味合いが強いので、主要被写体に露出を合わせるという肝心な要素が失われてしまっている。また、入力画像の中心領域と周辺領域との輝度比によって逆光状態を判断する方法も同時に提案されているが、画角の微小な変化で露光制御量が大きく変化してしまうという不具合があった。更に、画像の輝度信号で露出補正をかけているが、制御対象が彩度の高い被写体の場合には各色成分の信号がダイナミックレンジを越えてしまう可能性が大きくなるという不具合も発生する。
【０００６】
また、特開平６−２８１９９４号の公報に示されている画像の色成分を検出して露出制御する方法では、各色ごとの信号に重み付けをしているに過ぎないので、白い被写体を白く撮影するように露出を定めることはできなかった。
【０００７】
従来の自動露出制御装置における平均測光方式では、画像全体の輝度信号の平均値で露出を決定している。したがって、画像の中央部分に存在する被写体に露出を合わせたいが、暗い背景に明るい小さな被写体が含まれている場合には周囲の明るさの影響を受けて被写体全体が露出オーバーになり、希望する明るさが得られないことと、被写体全体が白っぽい場合には反射率１８％程の灰色として露出を合わせてしまうという不具合があった。
【０００８】
また、中央重点測光では画像の輝度信号の平均値を得る際に画像の中央付近の領域に重み付けをして測光するので、平均測光を行った場合のように周囲の明るさの影響を受けて中央部に存在する被写体に露出が合わないという不具合は解消されるが、重み付けが重くかかっている中央部分の被写体が白い場合には、この中央部分を反射率１８％程の灰色として露出を合わせてしまうので、白い被写体が灰色に記録されてしまうという不具合が生じていた。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、撮影される画像のダイナミックレンジを有効に生かした撮影を可能にし、白い被写体であっても撮影画像が暗くなることを防止するカメラの自動露出装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決する為の手段】
前記目的を達成するために、本発明に係るカメラの自動露出装置は、被写体を複数の領域に分割し、該複数の領域毎に測光値を測定する測光手段と、前記複数の領域の測光値に基づいて被写体の第１の露出値を算出する露出算出手段と、前記複数の領域における測光値のうちの最大値を検出する最大値検出手段と、前記検出した最大値と前記算出した第１の露出値との差を求める演算手段と、前記求めた差が規定値以下の場合にその差に応じて前記第１の露出値を補正し、該第１の露出値よりも明るく撮影するための第２の露出値を求める補正手段と、前記求めた差が規定値以上の場合には前記第１の露出値に基づいて露出を制御し、前記求めた差が規定値以下の場合には前記第２の露出値に基づいて露出を制御する露出制御手段とを備え、前記測光手段は、前記複数の領域毎に１つ又は複数の色成分毎の測光値を求め、前記最大値検出手段は、前記複数の領域の１つ又は複数の色成分の測光値のうちの最大値を求めることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、撮影される画像のダイナミックレンジを有効に生かした撮影が可能となり白い被写体であっても撮影画像が暗くなることを防止することが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るカメラの自動露出装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１３】
図１は本発明に係るカメラの自動露出装置が適用された電子カメラの第１の実施の形態を示すブロック図である。
【００１４】
電子カメラ１０の光学系は、フォーカスの調節が可能な撮影レンズ１２と、光量を調節する絞り１４と、被写体１５の映像を電気信号に変換する固体撮像素子（ＣＣＤ）１６とを備えている。ＣＣＤ１６によって得られたＲ、Ｇ、Ｂの撮像信号をＹ、Ｃｒ、Ｃｂの輝度信号と色差信号のビデオ信号に変換するマトリックス回路１８と、該ビデオ信号を表示したり記録する装置である画像表示／記録装置２０と、前記ビデオ信号のＹ、Ｃｒ、Ｃｂのうちの少なくとも１つの信号から撮影画像を複数の所定の領域に分割して積算し、被写体の輝度レベルを取得する領域分割器２２と、前記分割した各領域内における各々の輝度の中から最大輝度の領域と最大輝度値とを検出する最大値検出手段２４と、撮影時の露出を決定する際に領域分割器２２で領域分割した輝度信号に対して中央重点測光等の重み付けを行うための重み付けテーブル２６と、領域分割した輝度信号と重み付けテーブル値と最大輝度信号とを演算して得た被写体の輝度レベルから撮影に必要な露出を演算するとともにＣＣＤ１６の露出制御や絞り１４の露出制御を行う露出制御手段２８とが設けられている。
【００１５】
上記のとおり構成された電子カメラ１０の主な画像信号処理について説明する。
【００１６】
撮影する被写体１５の像は、撮影レンズ１２及び絞り１４を介して固体撮像素子（ＣＣＤ）１６の受光面に結像される。そしてこの結像した被写体像はＣＣＤ１６内の各光電変換素子によって光の入射光量に応じた量の電荷信号に光電変換される。図示しない制御部から出力された信号をもとにＣＣＤ駆動回路からタイミングパルスが出力され、これによってＣＣＤ１６に蓄積された電荷信号は順次出力されてマトリックス回路１８に転送される。マトリックス回路１８では画像データのＲ、Ｇ、Ｂ信号の増幅やノイズの低減処理を行い、次にＡ／Ｄ変換してデジタルデータを得る。そして、前記Ａ／Ｄ変換されたＲ、Ｇ、Ｂ信号は一旦一時記憶メモリに格納されると同時に、図示しない高周波成分抽出回路に伝達されてオートフォーカスを行う場合のピントを判断するために用いられる。また、一時記憶メモリに格納された画像データは必要に応じて抽出され、Ｙ、Ｃｒ、Ｃｂの信号にＹＣ変換されてマトリックス回路１８から出力される。
【００１７】
マトリックス回路１８から出力されたＹ、Ｃｒ、Ｃｂのデータは、必要に応じて画像表示／記録装置２０にて表示又は記録される。
【００１８】
領域分割して得た各領域毎の輝度情報に対して、必要に応じて重み付けテーブル２６を用いて重み付けを行う。図２は、測光手段として平均測光を指定した場合の重み付けテーブル２６における定数の配列を示す図である。同図によれば、領域分割して得た各領域毎の輝度情報（測光値）に対して全て１／１６の係数をかけて露出制御手段２８に対して第１の露出値を算出して出力する。したがって、全ての領域に対して均等に露出が決定されるので平均測光となる。
【００１９】
図３は、測光手段として中央重点測光を指定した場合の重み付けテーブル２６における定数の配列例を示す図である。同図によれば、主に撮影を希望する被写体の占める割合が高い中央部分（図１に示した重み付けテーブル２６のｆ、ｇ、ｊ、ｋの領域の部分）に１３／６４という大きな係数をかけて露出制御手段２８に対して第１の露出値を算出して出力する。したがって、主に中央の領域に対して露出値が設定される。
【００２０】
図４は、測光手段として下方優先測光を指定した場合の重み付けテーブル２６における定数の配列例を示す図である。同図によれば、被写体の占める割合が高い中央部分（図１に示した重み付けテーブル２６のｆ、ｇ、ｊ、ｋの領域の部分）に１０／６４という大きな係数をかけ、被写体の中央部を除く下半分には比較的高い３／６４という係数をかけて露出制御手段２８に対して第１の露出値を算出して出力する。被写体の下半分に大きな重みを置く理由は、風景の撮影では一般に被写体の上半分が明るい空となって算出した露出値が要求する露出に対してアンダーになることを防止するためである。
【００２１】
なお、上記の例では画像を分割して測光する際に縦横均等に長方形の領域に分割した例で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、円、楕円、矩形、半月形状等、自由な形状の組み合わせであっても本発明の目的は達成される。
【００２２】
本発明では、白い被写体を白く撮影するために上記のような分割測光方式で求めた第１の露出値を、被写体画像内の最大輝度に応じて適切に補正している。以下にその方法を示す。
【００２３】
主に撮影を希望する被写体の位置は中央付近にある場合が多いので、本実施例では比較する被写体画像の中央の領域における被写体輝度情報を採用する例で説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、画像中のいかなる部分の輝度情報でもよいし利用者が特定の輝度情報の位置を指定してもよい。
【００２４】
図５に本発明に係るカメラの自動露出装置を用いて第１の露出値を補正して撮影する被写体画像の例を示す。
【００２５】
同図の被写体画像４０には、撮影の目標物である白色のビル４２と、空４４と濃い灰色のビル４６、４８が存在している。白色のビル４２は順光が当たっているので、空４４よりも＋２ＥＶ程明るく見える被写体である。被写体画像４０には、測光を行うために領域分割した領域ａ〜ｐの名称と、各々の領域の平均ＥＶ値が併せて示されている。この被写体画像４０において図２に示した重み付けを行う平均測光方式を用いて第１の露出値を求めると、露出ＥＶ値はＥＶｏｌｄ≒１３．８ＥＶとなる。実際に１５ＥＶの測光値の白いビル４２を白く写そうとすると１３ＥＶで露出しなくてはならないが、平均測光で求めたＥＶｏｌｄ≒１３．８ＥＶで露光すると灰色っぽく写ってしまう。また、被写体画像４０を図３に示した重み付けを行う中央重点測光方式を用いて第１の露出値を求めると、ＥＶｏｌｄ≒１４．７ＥＶとなる。また、図４に示した重み付けを行う下方優先測光方式を用いて第１の露出値を求めても、ＥＶｏｌｄ≒１４．３ＥＶとなり、撮影した画像から得られる白いビル４２の色は灰色となってしまう。すなわち、中央重点測光等を用いて計算された露出ＥＶ値は、最大輝度を一般には反射率１８％の規定の明るさに撮影することとなり、撮影された画像は暗く撮影される。これは、撮影した画像データのヒストグラムが出力の小さいほうに偏ることとなり、撮影画像のデジタルデータのダイナミックレンジを十分に使わず、画像のためのデータを無駄にしていることになる。
【００２６】
そこで本実施例では、被写体画像４０の分割した領域における被写体輝度情報の最大値をｍａｘＥｖとし、前記露出ＥＶ値であるＥＶｏｌｄを用いて、露出制御手段２８にて以下の演算を行い第２の露出値である撮影露出ｒｅｃＥｖを算出する。図５に示す被写体画像４０に対して図３に示した中央重点測光を行うと、ＥＶｏｌｄは１４．７ＥＶで、中央の領域のｆ、ｇ、ｊ、ｋに被写体輝度情報の最大値ｍａｘＥｖ＝１５ＥＶが存在している。
【００２７】
【数１】
ｍａｘＥｖ−ＥＶｏｌｄ＞ｋ の場合、ｒｅｃＥｖ＝ＥＶｏｌｄ…（１）
但し、
ｍａｘＥｖ：被写体画像の中における被写体輝度情報の最大値
ＥＶｏｌｄ：指定された測光方式で求めた露出ＥＶ値（第１の露出値）
ｋ ：露出定数
ｒｅｃＥｖ：撮影露出（第２の露出値）
【００２８】
【数２】
ｍａｘＥｖ−ＥＶｏｌｄ≦ｋ の場合、
ΔＥｖ＝（ｋ−（ｍａｘＥｖ−ＥＶｏｌｄ））×ｎ …（２）
【００２９】
【数３】
ｒｅｃＥｖ＝ＥＶｏｌｄ−ΔＥｖ …（３）
但し、
ΔＥｖ ：露出補正量
ｎ ：露出補正係数
なお、露出定数は使用する環境に応じてｋ＝２程度の数値（好ましくは１〜３ＥＶの範囲の数値）を、露出補正係数にはｎ＝１近くの数値を代入しておくとよい。なお、ｎ（露出補正係数）は、第１の露出を求める際に測光した分割領域における光量の平均値と最大値との差に応じて決める値であり、例えば分割領域が広い場合にはｎの値を小さく設定する。これらの定数を設定し、図５に示した被写体画像４０の撮影露出ｒｅｃＥｖを求める。まず、上記の式（２）、（３）を用いてΔＥｖ＝１．７ＥＶが求まり、このΔＥｖ値を用いて第１の露出値を１．７ＥＶ下げてｒｅｃＥｖを１３ＥＶに下げる補正を行うことにより、被写体１５中の目標物である白いビル４２を白く撮影することが可能となる。
【００３０】
図６に被写体画像４０と同じアングルで撮影した逆光の被写体画像５０を示す。
【００３１】
同図の被写体画像５０には、逆光のために灰色に見えるビル５２と夕日５４とが存在している。被写体画像５０には、測光を行うために領域分割した領域ａ〜ｐと、各々の領域の平均ＥＶ値が併せて示されている。この被写体画像５０において図２に示した平均測光方式を用いて第１の露出値を求めると、約１１．３ＥＶとなる。実際に１０ＥＶの測光値の灰色に見えるビル５２を見たとおりの灰色に写そうとすると１０ＥＶ〜１１ＥＶ程度で露出しなくてはならないので、平均測光で求めた１１．３ＥＶで露光するとほぼ見たとおりの灰色に写る。また、被写体画像５０を図３に示した中央重点測光方式を用いて第１の露出値を求めると、約１０．３ＥＶとなり、図４に示した下方優先測光方式を用いて第１の露出値を求めても、約１０．４ＥＶとなり、灰色に見えるビル５２の色は見たとおりの灰色となる。
【００３２】
本実施例では、被写体画像５０における被写体輝度情報の最大値をｍａｘＥｖとして前記露出ＥＶ値を用いて計算している。したがって、図６に示す被写体に中央重点測光を行った場合には前記のとおりＥＶｏｌｄ＝１０．３ＥＶで、領域ｃにおいてｍａｘＥｖ＝１６ＥＶが存在しているので、第２の露出値である撮影露出値を求めるには上記式（１）を用いることになる。従ってｒｅｃＥｖ＝１０．３ＥＶと算出されるので灰色に見えるビル５２は見たとおりの灰色に記録される。
【００３３】
すなわち、式（１）〜（３）に示す被写体像内の輝度に応じて第１の露出値を補正することによって、白い被写体を白く撮影するとともに適切な露出を行うことが可能となる。
【００３４】
以下添付図面に従って本発明に係るカメラの自動露出装置の第２の実施の形態について詳説する。
【００３５】
前記第１の実施の形態では各領域における輝度信号の最大値で第１の露出値の補正を行っていたが、彩度が高く色が濃い被写体の場合には過補正となりアナログ回路中の色成分の信号や撮影画像の色成分データがダイナミックレンジを越えてしまう可能性がある。これは、補正量を輝度信号のみで評価していることに起因する。輝度信号Ｙは一般に緑（Ｇ）、赤（Ｒ）、青（Ｂ）の三原色により以下の式（４）で表される。
【００３６】
【数４】
Ｙ＝０．５９Ｇ＋０．３Ｒ＋０．１１Ｂ…（４）
但し、
Ｙ：輝度信号の輝度レベル
Ｇ：緑色信号の彩度レベル
Ｒ：赤色信号の彩度レベル
Ｂ：青色信号の彩度レベル
上記の式（４）で被写体の赤（Ｒ）成分が多く、緑（Ｇ）の成分が少ない場合にはＹ信号のレベルが小さくなり、Ｒ（赤）色の成分だけでＹ信号を２倍にしようとするとＲ（赤）成分を３倍とした時にＹ信号はようやく２倍となり、輝度としては適正となる。このようにＲ（赤）のみで輝度を補正しようとするとＲ（赤）のダイナミックレンジを越えてしまい、赤のグラデーションが無くなってしまう可能性がある。
【００３７】
図７に白い被写体を撮影する場合の彩度と輝度のレベルを、図８に赤い被写体を撮影する場合の彩度と輝度のレベルとの関係を示す。
【００３８】
図７によれば、ＣＣＤ１６から出力される赤色のダイナミックレンジ６０と、緑色のダイナミックレンジ６２と、青色のダイナミックレンジ６４と、輝度のダイナミックレンジ６６と、露出制御手段２８とが記載されている。各ダイナミックレンジは近年よく用いられている８ビット（２５６）の階調で表しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、７ビット、１０ビット又は１２ビット等の階調で表現してもよい。
【００３９】
全体が白い被写体で輝度Ｙ＝１００／２５５である場合には、ＲＧＢ各色の彩度は１００／２５５となり上記式（４）より、下式（５）が得られる。
【００４０】
【数５】
但し、
Ｇ：緑色信号の彩度レベル＝１００／２５５
Ｒ：赤色信号の彩度レベル＝１００／２５５
Ｂ：青色信号の彩度レベル＝１００／２５５
上記式（５）で２倍に露出補正を行うと、Ｙ＝２００／２５５となるとともに、各色の彩度レベルも全て２００／２５５となるが、各彩度と輝度ダイナミックレンジは２５５まであるので飽和はしない。
【００４１】
ところが図８に示す、全体に赤味を帯びていて輝度Ｙ＝１００／２５５の被写体の例の場合には上記式（４）から下式（６）が得られる。
【００４２】
【数６】
但し、
Ｇ：緑色信号の彩度レベル＝ ７０／２５５
Ｒ：赤色信号の彩度レベル＝１５９／２５５
Ｂ：青色信号の彩度レベル＝１００／２５５
上記式（６）で２倍に露出補正を行うと、Ｙ＝２００／２５５となるとともに、緑色信号の彩度レベルは１２４／２５５、赤色信号の彩度レベルは３１８／２５５青色信号の彩度レベルは２００／２５５となってしまい、赤色の彩度レベルがダイナミックレンジの最大値である２５５を越えてしまうので、色が正しく再現されなくなってしまうという不具合が生じる。
【００４３】
この不具合は、赤色信号の彩度レベルは大きいが、輝度信号のレベルは低いために赤色に対して過補正がかかるためである。そこで本発明に係る第２の実施の形態では、補正する基準として、各色信号を領域分割した中の最大値を用いている。
【００４４】
図９は本発明に係るカメラの自動露出装置が適用された電子カメラの第２の実施の形態を示すブロック図である。
【００４５】
電子カメラ１１の構成のうち、先の図１に示した電子カメラ１０と共通の部分については説明を省略する。電子カメラ１１のＣＣＤ１６から得られるＲ、Ｇ、Ｂの彩度信号をマトリックス回路１８とＲＧＢ領域分割器２３に伝達する。ＲＧＢ領域分割器２３では、ＲＧＢ各信号ごとに領域分割を行って測光を行うブロックである。ＲＧＢ領域分割器２３では、前記Ｒ、Ｇ、Ｂの彩度信号のうちの少なくとも１つの信号から撮影画像を複数の所定の領域に分割して積算し、被写体の彩度レベルを取得する。最大値検出手段２４では、前記分割した各領域内における各々の彩度の中から最大彩度の領域と最大彩度値とを検出する。
【００４６】
露出制御手段２８は、領域分割した彩度信号と重み付けテーブル値と最大輝度信号とを演算して得た被写体の輝度レベルから撮影に必要な露出を演算するとともにＣＣＤ１６の露出制御や絞り１４の露出制御を行う。
【００４７】
上記のとおり構成された電子カメラ１１の特徴となる画像信号処理部分について説明する。
【００４８】
結像した被写体像はＣＣＤ１６内の各光電変換素子によって光の入射光量に応じた量の電荷信号に光電変換される。図示しない制御部から出力された信号をもとにＣＣＤ駆動回路２２からタイミングパルスが出力され、これによってＣＣＤ１６に蓄積された電荷信号は順次出力されてマトリックス回路１８とＲＧＢ領域分割器２３に転送される。ＲＧＢ領域分割器２３に転送されたＲ、Ｇ、Ｂ信号の彩度のうちの少なくとも１つを領域ごとに分割する。そして、各領域ごとに平均又は最大の彩度を算出して、領域分割器２２と重み付けテーブルで求めた露出ＥＶ値とを比較する。該比較の結果、下式（７）に基づいて最大彩度ｍａｘＤｉを算出して第２の露出値である撮影露出ｒｅｃＤｉを前記式（１）、（２）、（３）を変形した式（８）、（９）、（１０）より求める。但し、単位は（ＥＶ）ではなく（彩度レベル）と（輝度レベル）を用いている。
【００４９】
【数７】
ｍａｘＤｉ＝ＭＡＸ（ｍａｘＲ，ｍａｘＧ，ｍａｘＢ）…（７）
但し、
ＭＡＸ（Ａ，Ｂ，Ｃ）：Ａ，Ｂ，Ｃの内から最大値を抽出してｍａｘＤｉに代入する関数を表す。
【００５０】
ｍａｘＤｉ：被写体画像における被写体彩度の最大値
ｍａｘＲ ：領域分割したＲ（赤）の彩度信号の最大値
ｍａｘＧ ：領域分割したＧ（緑）の彩度信号の最大値
ｍａｘＢ ：領域分割したＢ（青）の彩度信号の最大値
【００５１】
【数８】
ｌｏｇ2 （ｍａｘＤｉ／Ｄｉｏｌｄ）＞ｋｄ
の場合、ｒｅｃＤｉ＝Ｄｉｏｌｄ…（８）
但し、
ｍａｘＤｉ：被写体画像の中における彩度情報の最大値
Ｄｉｏｌｄ：指定された測光方式で求めた撮影時の彩度又は輝度信号の値（第１の露出値）
ｋｄ ：露出定数
ｒｅｃＤｉ：撮影時の彩度または輝度信号の値（第２の露出値）
【００５２】
【数９】
ｌｏｇ2 （ｍａｘＤｉ／Ｄｉｏｌｄ）≦ｋｄ の場合、
ΔＤｉ＝（ｋｄ−ｌｏｇ2 （ｍａｘＤｉ／Ｄｉｏｌｄ））×ｎｄ …（９）
但し、
ΔＤｉ ：露出補正量（ＥＶ）
ｎｄ ：露出補正係数
【００５３】
【数１０】
ｒｅｃＤｉ＝Ｄｉｏｌｄ×２ＥＸＰ（ΔＤｉ） …（１０）
但し、２ＥＸＰ（ΔＤｉ）は、２のΔＤｉ乗を示す。
【００５４】
なお、露出定数は使用する環境に応じてｋｄ＝１程度の数値を、露出補正係数にはｎｄ＝１近くの数値を代入しておくとよい。これらの定数を設定し、図７に示した白い被写体を撮影する実施例では、ｍａｘＤｉ＝１００／２５５であり、Ｄｉｏｌｄ＝１００／２５５なので式（９）を用いてΔＤｉ＝１（ＥＶ）が求まり、このようにして得た補正値を用いて露光量を上げる（露出値を下げることに相当している）。そして撮影時の輝度ｒｅｃＤｉ値（２００／２５５）を式（１０）から求めることができる。従って輝度が高くなるので白い被写体を白く撮影することが可能となる。
【００５５】
一方、図８に示した赤味がかった被写体を撮影する実施例では、ｍａｘＲ＝１５９／２５５であるので、式（７）よりｍａｘＤｉ＝１５９／２５５となる。また、Ｄｉｏｌｄ＝１００／２５５なので式（９）を用いてΔＤｉ＝０．３３（ＥＶ）が求まり、このΔＤｉ値を用いて僅かに露光量を上げる（露出値を下げることに相当している）。すなわち、各彩度信号に２ＥＸＰ（ΔＤｉ）＝２0.33≒１．２６をかけると新たな赤色の露光量２００／２５５（ｍａｘＲ×１．２６＝１５９／２５５×１．２６≒２００／２５５）の値が求まる。このようにして僅かに露出の補正を行うので、赤味を帯びた色を正確に再現するとともに光量を補正することが可能となる。ちなみにこの場合の新たな緑色の露光量は８８／２５５（ｍａｘＧ×１．２６＝７０／２５５×１．２６≒８８／２５５）、新たな青色の露光量は１２６／２５５（ｍａｘＢ×１．２６＝１００／２５５×１．２６＝１２６／２５５）、新たな輝度の露光量は１２６／２５５（ｍａｘＹ×１．２６＝１００／２５５×１．２６＝１２６／２５５）となる。
【００５６】
なお、上記の説明では露出補正量ΔＥｖ又はΔＤｉを求めるのに（ｍａｘＥｖ−ＥＶｏｌｄ）又は、（ｍａｘＤｉ−Ｄｉｏｌｄ）の１次関数として求める例で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、２次関数以上の多次の関数や対数等の関数で表しても本発明の目的は達成される。
【００５７】
また上記の説明では、式（９）に用いられているｎｄ（露出補正係数）を一つの定数として表している例で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、最大値を示した色成分に応じてｎｄ（露出補正係数）を変化させてもよい。例えば上記式（７）と（９）の例で、もし青色の彩度が最大値を示した場合にはｍａｘＤｉ＝ｍａｘＢとなるので露出補正係数はｎｄ＝ｎｄＢ＝０．４と置き、もし赤色の彩度が最大値を示した場合にはｍａｘＤｉ＝ｍａｘＲとなるので露出補正係数はｎｄ＝ｎｄＲ＝０．５と置き、もし緑色の彩度が最大値を示した場合にはｍａｘＤｉ＝ｍａｘＧとなるので露出補正係数はｎｄ＝ｎｄＧ＝０．６と置いてΔＤｉを算出して露出値の補正を行う。このように最大彩度を示した色成分に応じて露出補正係数を変化させることによって、露出の過補正を防止することができる。
【００５８】
また、上記の実施の形態では電子カメラおける露出補正の実施の形態の例で説明したが、輝度や色を領域に分割して測光する測光手段を備えていれば電子カメラに限らず銀塩カメラでも本発明に係るカメラの自動露出装置を用いて適切に露出補正を行うことが可能である。
【００５９】
上記式（７）ではＲＧＢの三原色を用いて最大彩度ｍａｘＤｉを求める例で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の色情報を追加してもよいし、係数の大きなＧ信号だけを用いてもよい。また、下式（１１）に示すように最大輝度Ｙをパラメータとして入れても本発明の目的は達成される。
【００６０】
【数１１】
ｍａｘＤｉ＝ＭＡＸ（ｍａｘＲ，ｍａｘＧ，ｍａｘＢ，ｍａｘＹ）…（１１）
但し、
ＭＡＸ（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）：Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの内から最大値を抽出してｍａｘＤｉに代入する関数を表す。
【００６１】
ｍａｘＹ：領域分割したＹ（輝度）信号の最大値
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るカメラの自動露出装置によれば、撮影される画像のダイナミックレンジを有効に生かした撮影が可能となり白い被写体であっても撮影画像が暗くなることを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るカメラの自動露出装置が適用された電子カメラの第１の実施の形態を示すブロック図
【図２】平均測光を指定した場合の重み付けテーブルにおける定数の配列を示す図
【図３】中央重点測光を指定した場合の重み付けテーブルにおける定数の配列例を示す図
【図４】下方優先測光を指定した場合の重み付けテーブルにおける定数の配列例を示す図
【図５】本発明に係るカメラの自動露出装置を用いて第１の露出値を補正して撮影する被写体画像の例を示す図
【図６】被写体画像４０と同じアングルで撮影した逆光の被写体画像５０を示す図
【図７】白い被写体を撮影する場合の彩度と輝度のレベルを示す図
【図８】赤い被写体を撮影する場合の彩度と輝度のレベルとの関係を示す図
【図９】本発明に係るカメラの自動露出装置が適用された電子カメラの第２の実施の形態を示すブロック図
【符号の説明】
１０…電子カメラ、１１…電子カメラ、１２…レンズ、１４…絞り、１６…ＣＣＤ（固体撮像素子）、１８…マトリックス回路、２２…領域分割器、２３…ＲＧＢ領域分割器、２４…最大値検出手段、２６…重み付けテーブル、２８…露出制御手段、６０…赤色のダイナミックレンジ、６２…緑色のダイナミックレンジ、６４…青色のダイナミックレンジ、６６…輝度のダイナミックレンジ、
【発明の属する技術分野】
本発明はカメラの自動露出装置に係り、特に特定の測光領域における光量情報と被写体像における最大光量情報とを比較して露出値を補正して撮影するカメラの自動露出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の自動露出制御装置における露出決定方式には、平均測光、中央重点測光、スポット測光、マルチパターン測光等の方式がある。平均測光方式は、画像全体の輝度信号の平均値が予め定められた規定の値になる露光量が得られる露出を適正露出とする方式である。中央重点測光は、平均測光方式において画像の輝度信号の平均値を得る際に画像の中央付近の領域に重み付けする測光方式である。スポット測光方式は、画像のごく狭い領域を撮影者が選択し、その領域の輝度信号の平均値が規定の値になるように制御する方式である。マルチパターン測光は、画像を複数の領域に分割し、マイクロコンピュータによるパターン認識処理を行って、最も重要視される領域を予想し、その領域の輝度信号の平均値が規定の値になるように制御するものである。
【０００３】
そして、輝度の最大値をダイナミックレンジの７０〜１００％に設定する露出制御方法が特開平７−２７４０６２号の公報に示されている。
【０００４】
また、画像の色成分を検出して露出制御する方法が特開平６−２８１９９４号の公報に示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平７−２７４０６２号の公報に示されている輝度の最大値をダイナミックレンジの７０〜１００％に設定する露出制御方法では、撮像素子のサチュレーションを防止するための意味合いが強いので、主要被写体に露出を合わせるという肝心な要素が失われてしまっている。また、入力画像の中心領域と周辺領域との輝度比によって逆光状態を判断する方法も同時に提案されているが、画角の微小な変化で露光制御量が大きく変化してしまうという不具合があった。更に、画像の輝度信号で露出補正をかけているが、制御対象が彩度の高い被写体の場合には各色成分の信号がダイナミックレンジを越えてしまう可能性が大きくなるという不具合も発生する。
【０００６】
また、特開平６−２８１９９４号の公報に示されている画像の色成分を検出して露出制御する方法では、各色ごとの信号に重み付けをしているに過ぎないので、白い被写体を白く撮影するように露出を定めることはできなかった。
【０００７】
従来の自動露出制御装置における平均測光方式では、画像全体の輝度信号の平均値で露出を決定している。したがって、画像の中央部分に存在する被写体に露出を合わせたいが、暗い背景に明るい小さな被写体が含まれている場合には周囲の明るさの影響を受けて被写体全体が露出オーバーになり、希望する明るさが得られないことと、被写体全体が白っぽい場合には反射率１８％程の灰色として露出を合わせてしまうという不具合があった。
【０００８】
また、中央重点測光では画像の輝度信号の平均値を得る際に画像の中央付近の領域に重み付けをして測光するので、平均測光を行った場合のように周囲の明るさの影響を受けて中央部に存在する被写体に露出が合わないという不具合は解消されるが、重み付けが重くかかっている中央部分の被写体が白い場合には、この中央部分を反射率１８％程の灰色として露出を合わせてしまうので、白い被写体が灰色に記録されてしまうという不具合が生じていた。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、撮影される画像のダイナミックレンジを有効に生かした撮影を可能にし、白い被写体であっても撮影画像が暗くなることを防止するカメラの自動露出装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決する為の手段】
前記目的を達成するために、本発明に係るカメラの自動露出装置は、被写体を複数の領域に分割し、該複数の領域毎に測光値を測定する測光手段と、前記複数の領域の測光値に基づいて被写体の第１の露出値を算出する露出算出手段と、前記複数の領域における測光値のうちの最大値を検出する最大値検出手段と、前記検出した最大値と前記算出した第１の露出値との差を求める演算手段と、前記求めた差が規定値以下の場合にその差に応じて前記第１の露出値を補正し、該第１の露出値よりも明るく撮影するための第２の露出値を求める補正手段と、前記求めた差が規定値以上の場合には前記第１の露出値に基づいて露出を制御し、前記求めた差が規定値以下の場合には前記第２の露出値に基づいて露出を制御する露出制御手段とを備え、前記測光手段は、前記複数の領域毎に１つ又は複数の色成分毎の測光値を求め、前記最大値検出手段は、前記複数の領域の１つ又は複数の色成分の測光値のうちの最大値を求めることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、撮影される画像のダイナミックレンジを有効に生かした撮影が可能となり白い被写体であっても撮影画像が暗くなることを防止することが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るカメラの自動露出装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１３】
図１は本発明に係るカメラの自動露出装置が適用された電子カメラの第１の実施の形態を示すブロック図である。
【００１４】
電子カメラ１０の光学系は、フォーカスの調節が可能な撮影レンズ１２と、光量を調節する絞り１４と、被写体１５の映像を電気信号に変換する固体撮像素子（ＣＣＤ）１６とを備えている。ＣＣＤ１６によって得られたＲ、Ｇ、Ｂの撮像信号をＹ、Ｃｒ、Ｃｂの輝度信号と色差信号のビデオ信号に変換するマトリックス回路１８と、該ビデオ信号を表示したり記録する装置である画像表示／記録装置２０と、前記ビデオ信号のＹ、Ｃｒ、Ｃｂのうちの少なくとも１つの信号から撮影画像を複数の所定の領域に分割して積算し、被写体の輝度レベルを取得する領域分割器２２と、前記分割した各領域内における各々の輝度の中から最大輝度の領域と最大輝度値とを検出する最大値検出手段２４と、撮影時の露出を決定する際に領域分割器２２で領域分割した輝度信号に対して中央重点測光等の重み付けを行うための重み付けテーブル２６と、領域分割した輝度信号と重み付けテーブル値と最大輝度信号とを演算して得た被写体の輝度レベルから撮影に必要な露出を演算するとともにＣＣＤ１６の露出制御や絞り１４の露出制御を行う露出制御手段２８とが設けられている。
【００１５】
上記のとおり構成された電子カメラ１０の主な画像信号処理について説明する。
【００１６】
撮影する被写体１５の像は、撮影レンズ１２及び絞り１４を介して固体撮像素子（ＣＣＤ）１６の受光面に結像される。そしてこの結像した被写体像はＣＣＤ１６内の各光電変換素子によって光の入射光量に応じた量の電荷信号に光電変換される。図示しない制御部から出力された信号をもとにＣＣＤ駆動回路からタイミングパルスが出力され、これによってＣＣＤ１６に蓄積された電荷信号は順次出力されてマトリックス回路１８に転送される。マトリックス回路１８では画像データのＲ、Ｇ、Ｂ信号の増幅やノイズの低減処理を行い、次にＡ／Ｄ変換してデジタルデータを得る。そして、前記Ａ／Ｄ変換されたＲ、Ｇ、Ｂ信号は一旦一時記憶メモリに格納されると同時に、図示しない高周波成分抽出回路に伝達されてオートフォーカスを行う場合のピントを判断するために用いられる。また、一時記憶メモリに格納された画像データは必要に応じて抽出され、Ｙ、Ｃｒ、Ｃｂの信号にＹＣ変換されてマトリックス回路１８から出力される。
【００１７】
マトリックス回路１８から出力されたＹ、Ｃｒ、Ｃｂのデータは、必要に応じて画像表示／記録装置２０にて表示又は記録される。
【００１８】
領域分割して得た各領域毎の輝度情報に対して、必要に応じて重み付けテーブル２６を用いて重み付けを行う。図２は、測光手段として平均測光を指定した場合の重み付けテーブル２６における定数の配列を示す図である。同図によれば、領域分割して得た各領域毎の輝度情報（測光値）に対して全て１／１６の係数をかけて露出制御手段２８に対して第１の露出値を算出して出力する。したがって、全ての領域に対して均等に露出が決定されるので平均測光となる。
【００１９】
図３は、測光手段として中央重点測光を指定した場合の重み付けテーブル２６における定数の配列例を示す図である。同図によれば、主に撮影を希望する被写体の占める割合が高い中央部分（図１に示した重み付けテーブル２６のｆ、ｇ、ｊ、ｋの領域の部分）に１３／６４という大きな係数をかけて露出制御手段２８に対して第１の露出値を算出して出力する。したがって、主に中央の領域に対して露出値が設定される。
【００２０】
図４は、測光手段として下方優先測光を指定した場合の重み付けテーブル２６における定数の配列例を示す図である。同図によれば、被写体の占める割合が高い中央部分（図１に示した重み付けテーブル２６のｆ、ｇ、ｊ、ｋの領域の部分）に１０／６４という大きな係数をかけ、被写体の中央部を除く下半分には比較的高い３／６４という係数をかけて露出制御手段２８に対して第１の露出値を算出して出力する。被写体の下半分に大きな重みを置く理由は、風景の撮影では一般に被写体の上半分が明るい空となって算出した露出値が要求する露出に対してアンダーになることを防止するためである。
【００２１】
なお、上記の例では画像を分割して測光する際に縦横均等に長方形の領域に分割した例で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、円、楕円、矩形、半月形状等、自由な形状の組み合わせであっても本発明の目的は達成される。
【００２２】
本発明では、白い被写体を白く撮影するために上記のような分割測光方式で求めた第１の露出値を、被写体画像内の最大輝度に応じて適切に補正している。以下にその方法を示す。
【００２３】
主に撮影を希望する被写体の位置は中央付近にある場合が多いので、本実施例では比較する被写体画像の中央の領域における被写体輝度情報を採用する例で説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、画像中のいかなる部分の輝度情報でもよいし利用者が特定の輝度情報の位置を指定してもよい。
【００２４】
図５に本発明に係るカメラの自動露出装置を用いて第１の露出値を補正して撮影する被写体画像の例を示す。
【００２５】
同図の被写体画像４０には、撮影の目標物である白色のビル４２と、空４４と濃い灰色のビル４６、４８が存在している。白色のビル４２は順光が当たっているので、空４４よりも＋２ＥＶ程明るく見える被写体である。被写体画像４０には、測光を行うために領域分割した領域ａ〜ｐの名称と、各々の領域の平均ＥＶ値が併せて示されている。この被写体画像４０において図２に示した重み付けを行う平均測光方式を用いて第１の露出値を求めると、露出ＥＶ値はＥＶｏｌｄ≒１３．８ＥＶとなる。実際に１５ＥＶの測光値の白いビル４２を白く写そうとすると１３ＥＶで露出しなくてはならないが、平均測光で求めたＥＶｏｌｄ≒１３．８ＥＶで露光すると灰色っぽく写ってしまう。また、被写体画像４０を図３に示した重み付けを行う中央重点測光方式を用いて第１の露出値を求めると、ＥＶｏｌｄ≒１４．７ＥＶとなる。また、図４に示した重み付けを行う下方優先測光方式を用いて第１の露出値を求めても、ＥＶｏｌｄ≒１４．３ＥＶとなり、撮影した画像から得られる白いビル４２の色は灰色となってしまう。すなわち、中央重点測光等を用いて計算された露出ＥＶ値は、最大輝度を一般には反射率１８％の規定の明るさに撮影することとなり、撮影された画像は暗く撮影される。これは、撮影した画像データのヒストグラムが出力の小さいほうに偏ることとなり、撮影画像のデジタルデータのダイナミックレンジを十分に使わず、画像のためのデータを無駄にしていることになる。
【００２６】
そこで本実施例では、被写体画像４０の分割した領域における被写体輝度情報の最大値をｍａｘＥｖとし、前記露出ＥＶ値であるＥＶｏｌｄを用いて、露出制御手段２８にて以下の演算を行い第２の露出値である撮影露出ｒｅｃＥｖを算出する。図５に示す被写体画像４０に対して図３に示した中央重点測光を行うと、ＥＶｏｌｄは１４．７ＥＶで、中央の領域のｆ、ｇ、ｊ、ｋに被写体輝度情報の最大値ｍａｘＥｖ＝１５ＥＶが存在している。
【００２７】
【数１】
ｍａｘＥｖ−ＥＶｏｌｄ＞ｋ の場合、ｒｅｃＥｖ＝ＥＶｏｌｄ…（１）
但し、
ｍａｘＥｖ：被写体画像の中における被写体輝度情報の最大値
ＥＶｏｌｄ：指定された測光方式で求めた露出ＥＶ値（第１の露出値）
ｋ ：露出定数
ｒｅｃＥｖ：撮影露出（第２の露出値）
【００２８】
【数２】
ｍａｘＥｖ−ＥＶｏｌｄ≦ｋ の場合、
ΔＥｖ＝（ｋ−（ｍａｘＥｖ−ＥＶｏｌｄ））×ｎ …（２）
【００２９】
【数３】
ｒｅｃＥｖ＝ＥＶｏｌｄ−ΔＥｖ …（３）
但し、
ΔＥｖ ：露出補正量
ｎ ：露出補正係数
なお、露出定数は使用する環境に応じてｋ＝２程度の数値（好ましくは１〜３ＥＶの範囲の数値）を、露出補正係数にはｎ＝１近くの数値を代入しておくとよい。なお、ｎ（露出補正係数）は、第１の露出を求める際に測光した分割領域における光量の平均値と最大値との差に応じて決める値であり、例えば分割領域が広い場合にはｎの値を小さく設定する。これらの定数を設定し、図５に示した被写体画像４０の撮影露出ｒｅｃＥｖを求める。まず、上記の式（２）、（３）を用いてΔＥｖ＝１．７ＥＶが求まり、このΔＥｖ値を用いて第１の露出値を１．７ＥＶ下げてｒｅｃＥｖを１３ＥＶに下げる補正を行うことにより、被写体１５中の目標物である白いビル４２を白く撮影することが可能となる。
【００３０】
図６に被写体画像４０と同じアングルで撮影した逆光の被写体画像５０を示す。
【００３１】
同図の被写体画像５０には、逆光のために灰色に見えるビル５２と夕日５４とが存在している。被写体画像５０には、測光を行うために領域分割した領域ａ〜ｐと、各々の領域の平均ＥＶ値が併せて示されている。この被写体画像５０において図２に示した平均測光方式を用いて第１の露出値を求めると、約１１．３ＥＶとなる。実際に１０ＥＶの測光値の灰色に見えるビル５２を見たとおりの灰色に写そうとすると１０ＥＶ〜１１ＥＶ程度で露出しなくてはならないので、平均測光で求めた１１．３ＥＶで露光するとほぼ見たとおりの灰色に写る。また、被写体画像５０を図３に示した中央重点測光方式を用いて第１の露出値を求めると、約１０．３ＥＶとなり、図４に示した下方優先測光方式を用いて第１の露出値を求めても、約１０．４ＥＶとなり、灰色に見えるビル５２の色は見たとおりの灰色となる。
【００３２】
本実施例では、被写体画像５０における被写体輝度情報の最大値をｍａｘＥｖとして前記露出ＥＶ値を用いて計算している。したがって、図６に示す被写体に中央重点測光を行った場合には前記のとおりＥＶｏｌｄ＝１０．３ＥＶで、領域ｃにおいてｍａｘＥｖ＝１６ＥＶが存在しているので、第２の露出値である撮影露出値を求めるには上記式（１）を用いることになる。従ってｒｅｃＥｖ＝１０．３ＥＶと算出されるので灰色に見えるビル５２は見たとおりの灰色に記録される。
【００３３】
すなわち、式（１）〜（３）に示す被写体像内の輝度に応じて第１の露出値を補正することによって、白い被写体を白く撮影するとともに適切な露出を行うことが可能となる。
【００３４】
以下添付図面に従って本発明に係るカメラの自動露出装置の第２の実施の形態について詳説する。
【００３５】
前記第１の実施の形態では各領域における輝度信号の最大値で第１の露出値の補正を行っていたが、彩度が高く色が濃い被写体の場合には過補正となりアナログ回路中の色成分の信号や撮影画像の色成分データがダイナミックレンジを越えてしまう可能性がある。これは、補正量を輝度信号のみで評価していることに起因する。輝度信号Ｙは一般に緑（Ｇ）、赤（Ｒ）、青（Ｂ）の三原色により以下の式（４）で表される。
【００３６】
【数４】
Ｙ＝０．５９Ｇ＋０．３Ｒ＋０．１１Ｂ…（４）
但し、
Ｙ：輝度信号の輝度レベル
Ｇ：緑色信号の彩度レベル
Ｒ：赤色信号の彩度レベル
Ｂ：青色信号の彩度レベル
上記の式（４）で被写体の赤（Ｒ）成分が多く、緑（Ｇ）の成分が少ない場合にはＹ信号のレベルが小さくなり、Ｒ（赤）色の成分だけでＹ信号を２倍にしようとするとＲ（赤）成分を３倍とした時にＹ信号はようやく２倍となり、輝度としては適正となる。このようにＲ（赤）のみで輝度を補正しようとするとＲ（赤）のダイナミックレンジを越えてしまい、赤のグラデーションが無くなってしまう可能性がある。
【００３７】
図７に白い被写体を撮影する場合の彩度と輝度のレベルを、図８に赤い被写体を撮影する場合の彩度と輝度のレベルとの関係を示す。
【００３８】
図７によれば、ＣＣＤ１６から出力される赤色のダイナミックレンジ６０と、緑色のダイナミックレンジ６２と、青色のダイナミックレンジ６４と、輝度のダイナミックレンジ６６と、露出制御手段２８とが記載されている。各ダイナミックレンジは近年よく用いられている８ビット（２５６）の階調で表しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、７ビット、１０ビット又は１２ビット等の階調で表現してもよい。
【００３９】
全体が白い被写体で輝度Ｙ＝１００／２５５である場合には、ＲＧＢ各色の彩度は１００／２５５となり上記式（４）より、下式（５）が得られる。
【００４０】
【数５】
Ｇ：緑色信号の彩度レベル＝１００／２５５
Ｒ：赤色信号の彩度レベル＝１００／２５５
Ｂ：青色信号の彩度レベル＝１００／２５５
上記式（５）で２倍に露出補正を行うと、Ｙ＝２００／２５５となるとともに、各色の彩度レベルも全て２００／２５５となるが、各彩度と輝度ダイナミックレンジは２５５まであるので飽和はしない。
【００４１】
ところが図８に示す、全体に赤味を帯びていて輝度Ｙ＝１００／２５５の被写体の例の場合には上記式（４）から下式（６）が得られる。
【００４２】
【数６】
Ｇ：緑色信号の彩度レベル＝ ７０／２５５
Ｒ：赤色信号の彩度レベル＝１５９／２５５
Ｂ：青色信号の彩度レベル＝１００／２５５
上記式（６）で２倍に露出補正を行うと、Ｙ＝２００／２５５となるとともに、緑色信号の彩度レベルは１２４／２５５、赤色信号の彩度レベルは３１８／２５５青色信号の彩度レベルは２００／２５５となってしまい、赤色の彩度レベルがダイナミックレンジの最大値である２５５を越えてしまうので、色が正しく再現されなくなってしまうという不具合が生じる。
【００４３】
この不具合は、赤色信号の彩度レベルは大きいが、輝度信号のレベルは低いために赤色に対して過補正がかかるためである。そこで本発明に係る第２の実施の形態では、補正する基準として、各色信号を領域分割した中の最大値を用いている。
【００４４】
図９は本発明に係るカメラの自動露出装置が適用された電子カメラの第２の実施の形態を示すブロック図である。
【００４５】
電子カメラ１１の構成のうち、先の図１に示した電子カメラ１０と共通の部分については説明を省略する。電子カメラ１１のＣＣＤ１６から得られるＲ、Ｇ、Ｂの彩度信号をマトリックス回路１８とＲＧＢ領域分割器２３に伝達する。ＲＧＢ領域分割器２３では、ＲＧＢ各信号ごとに領域分割を行って測光を行うブロックである。ＲＧＢ領域分割器２３では、前記Ｒ、Ｇ、Ｂの彩度信号のうちの少なくとも１つの信号から撮影画像を複数の所定の領域に分割して積算し、被写体の彩度レベルを取得する。最大値検出手段２４では、前記分割した各領域内における各々の彩度の中から最大彩度の領域と最大彩度値とを検出する。
【００４６】
露出制御手段２８は、領域分割した彩度信号と重み付けテーブル値と最大輝度信号とを演算して得た被写体の輝度レベルから撮影に必要な露出を演算するとともにＣＣＤ１６の露出制御や絞り１４の露出制御を行う。
【００４７】
上記のとおり構成された電子カメラ１１の特徴となる画像信号処理部分について説明する。
【００４８】
結像した被写体像はＣＣＤ１６内の各光電変換素子によって光の入射光量に応じた量の電荷信号に光電変換される。図示しない制御部から出力された信号をもとにＣＣＤ駆動回路２２からタイミングパルスが出力され、これによってＣＣＤ１６に蓄積された電荷信号は順次出力されてマトリックス回路１８とＲＧＢ領域分割器２３に転送される。ＲＧＢ領域分割器２３に転送されたＲ、Ｇ、Ｂ信号の彩度のうちの少なくとも１つを領域ごとに分割する。そして、各領域ごとに平均又は最大の彩度を算出して、領域分割器２２と重み付けテーブルで求めた露出ＥＶ値とを比較する。該比較の結果、下式（７）に基づいて最大彩度ｍａｘＤｉを算出して第２の露出値である撮影露出ｒｅｃＤｉを前記式（１）、（２）、（３）を変形した式（８）、（９）、（１０）より求める。但し、単位は（ＥＶ）ではなく（彩度レベル）と（輝度レベル）を用いている。
【００４９】
【数７】
ｍａｘＤｉ＝ＭＡＸ（ｍａｘＲ，ｍａｘＧ，ｍａｘＢ）…（７）
但し、
ＭＡＸ（Ａ，Ｂ，Ｃ）：Ａ，Ｂ，Ｃの内から最大値を抽出してｍａｘＤｉに代入する関数を表す。
【００５０】
ｍａｘＤｉ：被写体画像における被写体彩度の最大値
ｍａｘＲ ：領域分割したＲ（赤）の彩度信号の最大値
ｍａｘＧ ：領域分割したＧ（緑）の彩度信号の最大値
ｍａｘＢ ：領域分割したＢ（青）の彩度信号の最大値
【００５１】
【数８】
ｌｏｇ2 （ｍａｘＤｉ／Ｄｉｏｌｄ）＞ｋｄ
の場合、ｒｅｃＤｉ＝Ｄｉｏｌｄ…（８）
但し、
ｍａｘＤｉ：被写体画像の中における彩度情報の最大値
Ｄｉｏｌｄ：指定された測光方式で求めた撮影時の彩度又は輝度信号の値（第１の露出値）
ｋｄ ：露出定数
ｒｅｃＤｉ：撮影時の彩度または輝度信号の値（第２の露出値）
【００５２】
【数９】
ｌｏｇ2 （ｍａｘＤｉ／Ｄｉｏｌｄ）≦ｋｄ の場合、
ΔＤｉ＝（ｋｄ−ｌｏｇ2 （ｍａｘＤｉ／Ｄｉｏｌｄ））×ｎｄ …（９）
但し、
ΔＤｉ ：露出補正量（ＥＶ）
ｎｄ ：露出補正係数
【００５３】
【数１０】
ｒｅｃＤｉ＝Ｄｉｏｌｄ×２ＥＸＰ（ΔＤｉ） …（１０）
但し、２ＥＸＰ（ΔＤｉ）は、２のΔＤｉ乗を示す。
【００５４】
なお、露出定数は使用する環境に応じてｋｄ＝１程度の数値を、露出補正係数にはｎｄ＝１近くの数値を代入しておくとよい。これらの定数を設定し、図７に示した白い被写体を撮影する実施例では、ｍａｘＤｉ＝１００／２５５であり、Ｄｉｏｌｄ＝１００／２５５なので式（９）を用いてΔＤｉ＝１（ＥＶ）が求まり、このようにして得た補正値を用いて露光量を上げる（露出値を下げることに相当している）。そして撮影時の輝度ｒｅｃＤｉ値（２００／２５５）を式（１０）から求めることができる。従って輝度が高くなるので白い被写体を白く撮影することが可能となる。
【００５５】
一方、図８に示した赤味がかった被写体を撮影する実施例では、ｍａｘＲ＝１５９／２５５であるので、式（７）よりｍａｘＤｉ＝１５９／２５５となる。また、Ｄｉｏｌｄ＝１００／２５５なので式（９）を用いてΔＤｉ＝０．３３（ＥＶ）が求まり、このΔＤｉ値を用いて僅かに露光量を上げる（露出値を下げることに相当している）。すなわち、各彩度信号に２ＥＸＰ（ΔＤｉ）＝２0.33≒１．２６をかけると新たな赤色の露光量２００／２５５（ｍａｘＲ×１．２６＝１５９／２５５×１．２６≒２００／２５５）の値が求まる。このようにして僅かに露出の補正を行うので、赤味を帯びた色を正確に再現するとともに光量を補正することが可能となる。ちなみにこの場合の新たな緑色の露光量は８８／２５５（ｍａｘＧ×１．２６＝７０／２５５×１．２６≒８８／２５５）、新たな青色の露光量は１２６／２５５（ｍａｘＢ×１．２６＝１００／２５５×１．２６＝１２６／２５５）、新たな輝度の露光量は１２６／２５５（ｍａｘＹ×１．２６＝１００／２５５×１．２６＝１２６／２５５）となる。
【００５６】
なお、上記の説明では露出補正量ΔＥｖ又はΔＤｉを求めるのに（ｍａｘＥｖ−ＥＶｏｌｄ）又は、（ｍａｘＤｉ−Ｄｉｏｌｄ）の１次関数として求める例で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、２次関数以上の多次の関数や対数等の関数で表しても本発明の目的は達成される。
【００５７】
また上記の説明では、式（９）に用いられているｎｄ（露出補正係数）を一つの定数として表している例で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、最大値を示した色成分に応じてｎｄ（露出補正係数）を変化させてもよい。例えば上記式（７）と（９）の例で、もし青色の彩度が最大値を示した場合にはｍａｘＤｉ＝ｍａｘＢとなるので露出補正係数はｎｄ＝ｎｄＢ＝０．４と置き、もし赤色の彩度が最大値を示した場合にはｍａｘＤｉ＝ｍａｘＲとなるので露出補正係数はｎｄ＝ｎｄＲ＝０．５と置き、もし緑色の彩度が最大値を示した場合にはｍａｘＤｉ＝ｍａｘＧとなるので露出補正係数はｎｄ＝ｎｄＧ＝０．６と置いてΔＤｉを算出して露出値の補正を行う。このように最大彩度を示した色成分に応じて露出補正係数を変化させることによって、露出の過補正を防止することができる。
【００５８】
また、上記の実施の形態では電子カメラおける露出補正の実施の形態の例で説明したが、輝度や色を領域に分割して測光する測光手段を備えていれば電子カメラに限らず銀塩カメラでも本発明に係るカメラの自動露出装置を用いて適切に露出補正を行うことが可能である。
【００５９】
上記式（７）ではＲＧＢの三原色を用いて最大彩度ｍａｘＤｉを求める例で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の色情報を追加してもよいし、係数の大きなＧ信号だけを用いてもよい。また、下式（１１）に示すように最大輝度Ｙをパラメータとして入れても本発明の目的は達成される。
【００６０】
【数１１】
ｍａｘＤｉ＝ＭＡＸ（ｍａｘＲ，ｍａｘＧ，ｍａｘＢ，ｍａｘＹ）…（１１）
但し、
ＭＡＸ（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）：Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの内から最大値を抽出してｍａｘＤｉに代入する関数を表す。
【００６１】
ｍａｘＹ：領域分割したＹ（輝度）信号の最大値
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るカメラの自動露出装置によれば、撮影される画像のダイナミックレンジを有効に生かした撮影が可能となり白い被写体であっても撮影画像が暗くなることを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るカメラの自動露出装置が適用された電子カメラの第１の実施の形態を示すブロック図
【図２】平均測光を指定した場合の重み付けテーブルにおける定数の配列を示す図
【図３】中央重点測光を指定した場合の重み付けテーブルにおける定数の配列例を示す図
【図４】下方優先測光を指定した場合の重み付けテーブルにおける定数の配列例を示す図
【図５】本発明に係るカメラの自動露出装置を用いて第１の露出値を補正して撮影する被写体画像の例を示す図
【図６】被写体画像４０と同じアングルで撮影した逆光の被写体画像５０を示す図
【図７】白い被写体を撮影する場合の彩度と輝度のレベルを示す図
【図８】赤い被写体を撮影する場合の彩度と輝度のレベルとの関係を示す図
【図９】本発明に係るカメラの自動露出装置が適用された電子カメラの第２の実施の形態を示すブロック図
【符号の説明】
１０…電子カメラ、１１…電子カメラ、１２…レンズ、１４…絞り、１６…ＣＣＤ（固体撮像素子）、１８…マトリックス回路、２２…領域分割器、２３…ＲＧＢ領域分割器、２４…最大値検出手段、２６…重み付けテーブル、２８…露出制御手段、６０…赤色のダイナミックレンジ、６２…緑色のダイナミックレンジ、６４…青色のダイナミックレンジ、６６…輝度のダイナミックレンジ、
Claims (5)
- 被写体を複数の領域に分割し、該複数の領域毎に測光値を測定する測光手段と、
前記複数の領域の測光値に基づいて被写体の第１の露出値を算出する露出算出手段と、
前記複数の領域における測光値のうちの最大値を検出する最大値検出手段と、
前記検出した最大値と前記算出した第１の露出値との差を求める演算手段と、
前記求めた差が規定値以下の場合にその差に応じて前記第１の露出値を補正し、該第１の露出値よりも明るく撮影するための第２の露出値を求める補正手段と、
前記求めた差が規定値以上の場合には前記第１の露出値に基づいて露出を制御し、前記求めた差が規定値以下の場合には前記第２の露出値に基づいて露出を制御する露出制御手段とを備え、
前記測光手段は、前記複数の領域毎に１つ又は複数の色成分毎の測光値を求め、
前記最大値検出手段は、前記複数の領域の１つ又は複数の色成分の測光値のうちの最大値を求めることを特徴とするカメラの自動露出装置。 - 前記測光手段は前記複数の領域毎に輝度値を求め、
前記露出算出手段は、前記領域毎の輝度値に基づいて平均測光演算、中央重点測光演算、下方優先測光演算、マルチパターン測光演算のうちの少なくとも何れか１つの演算を行い前記第１の露出値を算出することを特徴とする請求項１のカメラの自動露出装置。 - 前記色成分は少なくともＲ、Ｇ、Ｂのうちのいずれか一つの色成分の測光値を求めることを特徴とする請求項１又は２のカメラの自動露出装置。
- 前記規定値は、１〜３ＥＶの範囲の値であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のカメラの自動露出装置。
- 前記補正手段は、前記求めた差が規定値以下の場合にその差と最大値を示した色成分の種類とに応じて前記第１の露出値を補正し、該第１の露出値よりも明るく撮影するための第２の露出値を求めることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のカメラの自動露出装置。
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