JP4003307B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオカメラ等の撮像装置に関し、特に撮像出力の輝度成分レベルを自動的に適切に制御できる撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオカメラなどの撮像装置は、被写体の持つ雰囲気を損なわないように撮像するために、撮像出力の輝度成分レベルを適正に設定する必要がある。
従来、この輝度成分レベルの適正な設定を自動化するための数々の技術が提案され、且つ、実用化されている。
【０００３】
図３は、従来の撮像装置の構成例を示すブロック図である。
この撮像装置は、撮影レンズ１、アイリス２、撮像素子３、サンプルホールド回路４、ＡＧＣ回路５、ローパスフィルタ６、輝度信号検波回路７、制御マイコン８、ＤＡコンバータ９、およびアイリスドライバ１０などから構成されている。
【０００４】
撮影レンズ１は被写体像を撮像素子３上に結像させるものである。
アイリス２は、絞り開口の大きさを変化させることにより撮像素子３に到達する光の量を制限するものである。
撮像素子３は、ＣＣＤ等により構成され、撮影レンズ１により結像された被写体像を映像信号に変換して撮像出力を得るものである。
サンプルホールド回路４は、前記映像信号をサンプルし、ホールド処理するものである。
ＡＧＣ回路５は、そのゲインを自動調整することにより、撮像出力の輝度成分レベルを調整するものである。
【０００５】
ローパスフィルタ６は、前記撮像出力の通過帯域外の成分を抑制し、輝度信号を生成するものである。
輝度信号検波回路７は、輝度信号レベルに応じた検波出力を得るものである。制御マイコン８は、アイリス２の絞り開口の大きさを制御し、かつＡＧＣ回路５に対するゲインを制御するものである。
ＤＡコンバータ９は、制御マイコン８から出力されたＡＧＣ回路５のゲインを自動調整するためのディジタル信号をアナログ信号に変換するものである。
アイリスドライバ１０は、制御マイコン８から出力された制御信号をもとにアイリス２の絞り開口の大きさを調整するものである。
【０００６】
次に、動作について説明する。
この撮像装置では、撮影レンズ１により撮像された被写体像を撮像素子３に結像し、これにより撮像素子３から出力される撮像出力はサンプルホールド回路４、ＡＧＣ回路５を介してローパスフィルタ６に送られて輝度信号が生成される。生成された輝度信号は輝度信号検波回路７に送られる。輝度信号検波回路７の出力は輝度信号レベルに応じた検波出力として制御マイコン８に送られる。
撮影レンズ１のアイリス２は、制御マイコン８から出力される制御信号によりアイリスドライバ１０を介して制御することで撮像素子３に到達する光の量を調節する。また、ＡＧＣ回路５は、ＤＡコンバータ９を介して制御マイコン８から供給される制御信号により、そのゲインを制御する。
【０００７】
このように撮像装置では、輝度信号検波出力が所定値になるように、制御マイコン８によりアイリス２の絞り開口の大きさと、ＡＧＣ回路５のゲインとが制御され、撮像出力の輝度成分レベルが適正に調整される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、同一照度下で得られる輝度レベルは、被写体の色合いや彩度（色の飽和度）により異なる。
例えば、白い被写体は全ての光を反射するため輝度レベルは高いが、非常に彩度の高い（原色信号レベルの高い）青や赤の被写体は、かなりの光を吸収してしまうため輝度レベルは低い。つまり適正露出では、白の輝度レベルは高く、青や赤の輝度レベルは低い。
しかしながら、従来の撮像装置では、上述したように被写体の色によらず輝度信号レベルが所定値になるように制御を行なっているため、彩度の高い青や赤の被写体を撮影した場合、輝度信号レベルが実際よりも不必要に高くなるため、不自然なものとなる課題があった。
すなわち、従来の撮像装置では、被写体の色にかかわらず輝度によって映像出力の輝度信号レベルが制御されるので、被写体の色によっては適切でない輝度レベルとなってしまい、不自然な画像となる課題があった。
【０００９】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、被写体の色合い、および彩度に応じて撮像出力の輝度成分レベルを設定できるようにして、様々な場面での被写体を自然な雰囲気で撮像できる撮像装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る撮像装置は、被写体を光学像として取り出す光学系と、前記光学系により取り出された光学像の輝度レベルを検出する輝度レベル検出手段と、前記光学系により取り出された光学像から、光学像に含まれる色成分を検出し出力する色成分検出手段と、前記色成分検出手段により検出された色成分から、適正露出値を決定する決定手段と、前記輝度レベル検出手段により検出された輝度レベルと、前記決定手段により決定された適性露出値に応じて前記光学系の絞りを制御する制御手段とを備え、前記決定手段は、前記検出された色成分の色空間における位置が無彩色から離れるにつれ、前記適正露出値を小さくするように前記露出補正値を決定するようにしたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の撮像装置は、被写体を撮像することにより得られた撮像出力から赤、緑、青の各色信号を分離し、該分離した各色信号から前記撮像出力の各色成分を検出する。そして、前記検出した各色成分に応じた適正輝度レベルを算出し、撮像出力の輝度成分レベルが適正輝度レベルになるように光学系の絞りや変換手段により変換された画像電気信号のゲインを制御し、被写体の色に応じて撮像出力の輝度成分レベルを適正に制御する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態について説明する。
図１は、本実施の形態を示す撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
この撮像装置は、撮影レンズ（光学系）１、アイリス（光学系の絞り）２、撮像素子（変換手段）３、サンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路４、ＡＧＣ回路５、ローパスフィルタ（輝度レベル検出手段）６、輝度信号検波回路（輝度レベル検出手段）７、制御マイコン（演算手段，制御手段）８、ＤＡコンバータ（制御手段）９、アイリスドライバ（制御手段）１０と、色分離回路（色分離手段，色成分検出手段）１１、三原色要素Ｒ，Ｇ，ＢのＲ検波回路（色信号レベル出力手段，色成分検出手段）１２，Ｇ検波回路（色信号レベル出力手段，色成分検出手段）１３，Ｂ検波回路（色信号レベル出力手段，色成分検出手段）１４などから構成されている。
【００１３】
撮影レンズ１は被写体像を撮像素子３上に結像させるものである。
アイリス２は、撮影レンズ１の絞り開口の大きさを変化させることにより、撮像素子３に到達する光の量を制限するものである。
撮像素子３は、ＣＣＤ等により構成され、撮影レンズ１により結像された被写体像を映像信号に変換して撮像出力を得るものである。
サンプルホールド回路４は、前撮像素子３からの映像信号をサンプルしホールド処理するものである。
ＡＧＣ回路５は、そのゲインの自動調整することにより、撮像出力の輝度成分レベルを調整するものである。
【００１４】
ローパスフィルタ６は、前記撮像出力の通過帯域外の成分を抑制し、輝度信号を生成するものである。
輝度信号検波回路７は、輝度信号レベルに応じた検波出力を得るものである。制御マイコン８は、前記輝度信号検波回路７および色分離回路１１，１２，１３の検波出力をもとにアイリス２の絞り開口の大きさを制御し、ＡＧＣ回路５に対するゲインを制御する。
ＤＡコンバータ９は、制御マイコン８から出力されたＡＧＣ回路５のゲインを自動調整するためのディジタル信号をアナログ信号に変換するものである。
【００１５】
アイリスドライバ１０は、制御マイコン８から出力された制御信号をもとにアイリス２の絞り開口の大きさを調整するものである。
色分離回路１１は、ホワイトバランスの取れた３原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の色信号を生成し出力するものである。
Ｒ検波回路１２は、色分離回路１１から出力された三原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の色信号を検波し、映像信号の三原色のＲ（赤）色成分に応じた検波出力を生成し出力するものである。
Ｇ検波回路１３は、同様に映像信号の三原色のＧ（緑）色成分に応じた検波出力を生成し出力するものである。
Ｂ検波回路１４は、同様に映像信号の三原色のＢ（青）色成分に応じた検波出力を生成し出力するものである。
【００１６】
次に、動作について説明する。
撮影レンズ１により撮像された被写体像をＣＣＤ等の撮像素子３に結像し、これにより撮像素子３から出力される撮像出力をサンプルホールド回路４からＡＧＣ回路５を介してローパスフィルタ６に送り輝度信号を生成するとともに、ＡＧＣ回路５の出力を色分離回路１１に送り、ホワイトバランスの取れた３原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の色信号を生成して、これら輝度信号と色信号をそれぞれ後段の回路へ供給する。
前記輝度信号は輝度信号検波回路７において検波され、輝度成分レベルを示す検波出力として制御マイコン８に送られる。
【００１７】
撮影レンズ１のアイリス２は、制御マイコン８からアイリスドライバ１０に出力される制御信号により、絞り開口の大きさを変えて撮像素子３に到達する光の量を制限する。
【００１８】
また、色分離回路１１から出力される三原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の色信号は、それぞれ各Ｒ，Ｇ，Ｂ検波回路１２，１３，１４で検波され、映像信号の三原色の色成分に応じた検波出力となり、制御マイコン８に送られる。
制御マイコン８では、この検波出力から演算により適正輝度レベルを算出する。適正輝度レベルの算出には、例えば図２に示すような適正輝度値テーブルＴＢＬを用いる。この適正輝度値テーブルＴＢＬは横軸に赤信号と緑信号の成分比（Ｒ／Ｇ）、縦軸に青信号と緑信号の成分比（Ｂ／Ｇ）をパラメータとして適正輝度レベル値を表したものである。この適正輝度値テーブルＴＢＬを用いることで各色成分の検波出力から適正輝度レベルを算出することが出来る。
【００１９】
例えば、ある被写体のＲ／Ｇ比が２．０、Ｂ／Ｇ比が１．０の場合、適正輝度レベルは「５０」であると知ることが出来る。そして、撮像出力の輝度成分レベルである輝度信号検波出力値が、前記算出された適性輝度レベルになるように、制御マイコン８はアイリスドライバ１０を介してアイリス２を制御し、またＤＡコンバータ９を介してＡＧＣ回路５の設定ゲインを制御する。
【００２０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、被写体の色に応じて適正な撮像出力の輝度成分レベルが自動的に設定されるので、使用者にわずらわしい設定操作を強いることなく、様々な場面で被写体を自然な雰囲気の画像として撮像することが可能となる。
【００２１】
なお、以上説明した実施の形態においては、三原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の色信号を用いてアイリス制御やＡＧＣ制御を行なったが、補色信号や色差信号を用いて同様に制御することも可能である。
【００２２】
また、以上説明した実施の形態においては、被写体像の撮像出力を撮撮像装置素子３により画像電気信号に変換し、この画像電気信号から色分離回路１１とＲ検波回路１２，Ｇ検波回路１３，Ｂ検波回路１４により、映像信号の三原色のＲ，Ｇ，Ｂ色成分に応じた検波出力を生成し出力する構成にしたが、色分離プリズムを用いて、被写体を赤、緑、青成分の光学像として取り出す色分離光学系を用いることも可能であり、前記色分離光学系により取り出された各色成分の光学像を各色信号に変換する構成であってもよく、前記実施の形態と同様な効果を奏する。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、光学像に含まれる色成分を検出し、検出された色成分に応じて、撮像出力の輝度成分レベルを制御する。従って、被写体の色に応じて適正な撮像出力の輝度成分レベルを設定でき、様々な場面で被写体を自然な雰囲気の画像として撮像できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態における適正輝度レベルを、各色成分比から算出するためのテーブルである。
【図３】従来の撮像装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１……撮影レンズ（光学系）、２……アイリス（光学系の絞り）、３……撮像素子（変換手段）、６……ローパスフィルタ（輝度レベル検出手段）、７……輝度信号検波回路（輝度レベル検出手段）、８……制御マイコン（演算手段，制御手段）、９……ＤＡコンバータ（制御手段）、１０……アイリスドライバ（制御手段）、１１……色分離回路（色分離手段，色成分検出手段）、１２……Ｒ検波回路（色信号レベル出力手段，色成分検出手段）、１３……Ｇ検波回路（色信号レベル出力手段，色成分検出手段）、１４……Ｂ検波回路（色信号レベル出力手段，色成分検出手段）、ＴＢＬ……適正露出値テーブル。

Claims (7)

1. 被写体を光学像として取り出す光学系と、
   前記光学系により取り出された光学像の輝度レベルを検出する輝度レベル検出手段と、
   前記光学系により取り出された光学像から、光学像に含まれる色成分を検出し出力する色成分検出手段と、
   前記色成分検出手段により検出された色成分から、適正露出値を決定する決定手段と、
   前記輝度レベル検出手段により検出された輝度レベルと、前記決定手段により決定された適性露出値に応じて前記光学系の絞りを制御する制御手段と、を備え、
   前記決定手段は、前記検出された色成分の色空間における位置が無彩色から離れるにつれ、前記適正露出値を小さくするように前記露出補正値を決定する
   ことを特徴とする撮像装置。
2. 前記色成分検出手段は、赤、緑、青に関する色成分を検出して出力し、前記色空間は赤、緑、青に関する色空間であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記色成分検出手段は、被写体取出光学系により取り出された光学像を、輝度信号および原色信号を含む画像電気信号に変換する変換手段と、前記変換手段により変換された前記画像電気信号から赤、緑、青の各色信号を分離する色分離手段と、前記色分離手段により分離された各色信号のレベルを検出し出力する色信号レベル出力手段とを備え、
   前記決定手段は、前記色信号レベル出力手段から出力された前記各色信号のレベルをもとに適正露出値を決定し、
   前記制御手段は、輝度レベル検出手段により検出された輝度レベルと、前記決定手段により決定された適性露出値に応じて前記被写体取出光学系の絞りを制御する、
   ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
4. 前記制御手段は、前記決定手段により決定された適性露出値と、輝度レベル検出手段により検出された輝度レベルとをもと被写体取出光学系の絞り、および変換手段により変換された画像電気信号のゲインを制御することを特徴とする請求項３記載の撮像装置。
5. 前記色成分検出手段は、色分離プリズムを用いて、被写体を赤、緑、青成分の光学像として取り出す色分離光学系と、
   前記色分離光学系により取り出された各色成分の光学像を各色信号に変換する色信号変換手段と、前記色信号変換手段により変換された前記各色信号から、被写体取出光学系により取り出された光学像に含まれる各色成分を検出し出力する色成分出力手段とを備えていることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
6. 前記決定手段は、前記色成分検出手段により検出された色成分に基づき、赤信号と緑信号の比、および青信号と緑信号の比を用いて前記適正露出値を決定することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
7. 前記決定手段は、赤信号と緑信号の比、および青信号と緑信号の比に対する適正露出値をあらかじめ設定した適正露出値テーブルを備え、前記赤信号と緑信号の比、および前記青信号と緑信号の比をもとに前記適正露出値テーブルを参照し適正露出値を決定することを特徴とする請求項６記載の撮像装置。

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