JP4893642B2

JP4893642B2 - 自動露出制御装置

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Publication number: JP4893642B2
Application number: JP2008012635A
Authority: JP
Inventors: 宏古田
Original assignee: JVCKenwood Corp
Current assignee: JVCKenwood Corp
Priority date: 2008-01-23
Filing date: 2008-01-23
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2028-01-23
Also published as: JP2009177399A

Description

本発明は自動露出制御装置に係り、特に中央部重点測光により露出制御を行うビデオカメラの自動露出制御装置に関する。

ビデオカメラにおいて、通常、撮影したい対象物（被写体）は、画面の中央付近に位置することが多い。そのため、一般的には、ビデオカメラの自動露出制御装置は、被写体以外の周辺部（背景）に散在する輝度分布の影響を抑えて被写体の露出を補正に近付けるようにするために、図４に示すようなテーブルを用いて、画面中央部付近の測光の重み付けを増やし、画面の左右へ行くに従ってその重みを減らし、画面上部に関しては、アウトドアでの空、室内での照明を考慮して、それらの影響を極力排除する目的で重み付けを軽く設定した、中央部重点測光方式による露出制御を行う。なお、図４に示す重み付けテーブルは、画面を横方向８つ、縦方向７つのブロック（エリア）に分割したときの、各ブロックの測光値の重み付け値を示す。

図５は従来の自動露出制御装置の一例の動作説明用フローチャートを示す。この従来の自動露出制御装置では、基本的には、中央部重点測光より得られた輝度の評価値を使用して、それが予め設定された目標値に近付くように、自動露出制御の各パラメータ（アイリス、ＡＧＣ、電子シャッタ）を制御する。

すなわち、まず、一画面の画面領域を予め設定した複数に分割して各分割領域毎に撮像信号の輝度分布データを取得する（ステップＳ１）。続いて、中央部重点測光方式に基づく分割輝度分布データの重み付け処理を行う（ステップＳ２）。続いて輝度の評価値を算出する（ステップＳ３）。ここで、評価値とは、重み付けした輝度レベルの積算値である。

次に、目標値が評価値よりも大であるか否かを判定する（ステップＳ４）。ここで、目標値とは、適正露出となる設定値のことである。そして、ステップＳ４で目標値が評価値よりも大ではないと判定したときは、過順光であると判断して露出を下げる制御を行う（ステップＳ５）。露出を下げる制御としては、アイリスによる絞り値を大とする（アイリスを絞る）アイリス制御、撮像素子から出力される撮像信号の信号レベルを一定とする自動利得制御（ＡＧＣ制御）、電子シャッタのシャッタ速度を高速側にするシャッタ制御などがある。

一方、ステップＳ４で目標値が評価値よりも大であると判定したときは、逆光であると判断して露出を上げる制御を行う（ステップＳ６）。露出を上げる制御としては、アイリスによる絞り値を小とする（アイリスを開ける）アイリス制御、撮像素子から出力される撮像信号の信号レベルを一定とする自動利得制御（ＡＧＣ制御）、電子シャッタのシャッタ速度を低速側にするシャッタ制御などがある。

また、従来のビデオカメラの自動露出制御装置では、逆光時には中央に設定した枠内の暗い部分に重点をおいた露出制御を行うものがある（例えば、特許文献１参照）。また、パターン認識による露出補正を行う自動露出制御装置もある。例えば、図６に示すように、画面１の中央部に位置する被写体部分２が、それ以外の背景部分３の太陽光を背後から受けているように、被写体部分２とそれ以外の背景部分３との間に大きな輝度差が存在すると、背景部分３の輝度レベルの影響を受けた形で画面全体の露出が決定されるため、撮影目標である被写体部分２の露出が必ずしも適正にならない状況が発生する（露出アンダーの逆光、或いは露出オーバーの過順光）。

このことを避けるため、パターン認識による露出補正では、被写体部分２の輝度レベルと背景部分３の輝度レベルとを比較することにより、逆光或いは過順光状態にあることを認識して、それを補正するために露出シフトを行い被写体部分２の露出を適正化している。

特開平５−２０７３６１号公報

しかしながら、ビデオカメラを固定して撮影していても、被写体が画面中央部で静止している状態は稀である。これはビデオカメラがスチルカメラと異なる最大のポイントで、ビデオカメラは過渡的な動きの記録がメインとなる。画面の中央付近にいると仮定した被写体の露出を最適にする目的で、中央部重点測光における画面中央付近の重み付けの割合をより大きくすると、被写体が画面中央から外れたときの露出のずれ量は拡大する。このことは、画面全体に占める被写体の大きさが小さくなるほど、また、逆光、或いは、過順光（スポット光）の状況下で、顕著となる。逆に被写体の位置変動による露出のずれ量を抑えるために、中央部重点測光における画面中央部分の重み付けの割合を弱めると、背景の明暗に左右されやすい露出制御となる。

また、パターン認識による露出補正を行う従来の自動露出制御装置では、例えば、図７（Ａ）に示すように、画面中央の被写体部分は人を含めた植木部分で、輝度が低いのに対して、画面の大部分を占める背景部分はその周りの高輝度の空が大分を占めている画像に対して露出制御を行うと、露出制御により適切な画像が得られない。

すなわち、従来の自動露出制御装置は、この図７（Ａ）に示す画像に対して、被写体部分と背景部分との輝度差の結果に基づいて逆光状態を認識して、それを補正するために露出シフトを行うと、露出制御後の画像は図７（Ｂ）に示すように、沈みがちだった被写体部分の露出は持ち上がるが、肝心の被写体である人の顔等は白飛びした画像となってしまう。

本発明は以上の点に鑑みなされたもので、被写体の画面内の移動に左右されない安定な露出制御ができ、また、逆光状態あるいは過順光状態にある目的の被写体の露出を適正に制御し得る自動露出制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、ビデオカメラの撮像素子の撮像画面領域を複数に分割し、撮像画面の中央部分の分割領域の重み付けを撮像画面の周辺部分の分割領域の重み付けよりも大に設定して重み付けした各分割領域毎の撮像信号に基づき、露出制御部により露出を制御する中央部重点測光方式による自動露出制御装置において、
撮像画面をそれぞれ複数の分割領域からなる予め設定した被写体総合エリアと、それ以外の背景エリアとに分割し、それぞれのエリアについて中央部重点測光方式で重み付けした各分割領域毎の撮像信号を積算して評価値を算出する評価値算出手段と、評価値算出手段により算出した被写体総合エリアの評価値と、背景エリアの評価値とを比較する第１の比較手段と、被写体総合エリアの中をそれぞれ複数の分割領域からなる複数の被写体分割エリアに細分化し、各被写体分割エリア毎の撮像信号を積算して各被写体分割エリア毎に被写体分割エリア評価値を算出する被写体分割エリア評価値算出手段と、第１の比較手段により被写体総合エリアの評価値の方が背景エリアの評価値よりも大である比較結果が得られたときは、複数の被写体分割エリア評価値のそれぞれについて被写体分割エリア評価値から背景エリアの評価値を差し引いた第１の差分を求め、一つ以上の第１の差分が第１のしきい値よりも大である状態が設定時間継続した時に過順光フラグをセットする過順光フラグ設定手段と、第１の比較手段により被写体総合エリアの評価値が背景エリアの評価値以下である比較結果が得られたときは、複数の被写体分割エリア評価値のそれぞれについて背景エリアの評価値から被写体分割エリア評価値を差し引いた第２の差分を求め、一つ以上の第２の差分が第２のしきい値よりも大である状態が設定時間継続した時に逆光フラグをセットする逆光フラグ設定手段と、過順光フラグがセットされたときは、露出制御部により被写体分割エリアの評価値と背景エリアの評価値との差分に応じた露出補正量だけ、露出を下げる制御を行わせ、逆光フラグがセットされたときは、露出制御部により被写体分割エリアの評価値と背景エリアの評価値との差分に応じた露出補正量だけ、露出を上げる制御を行わせる第１の制御手段とを有することを特徴とする。

この発明では、第１の比較手段による被写体総合エリアの評価値と背景エリアの評価値との比較結果に基づいて、被写体が過順光気味であるか逆光気味であるかを粗く判断し、更に、その判断結果に基づいて被写体総合エリアを分割した複数の被写体分割エリアのそれぞれの評価値と背景エリアの評価値との差分に基づいて過順光か逆光かを判断して過順光フラグ又は逆光フラグをセットし、その過順光フラグ又は逆光フラグに応じて露出制御を行う。

また、上記の目的を達成するため、第２の発明は、上記の第１の発明において、各分割領域毎の輝度信号を積算して輝度の評価値を算出する輝度の評価値算出手段と、各分割領域毎に、その分割領域を構成する複数の画素のうち予め設定した第３のしきい値より大か又は小である輝度レベルの画素数をカウントしたピークヒストグラムを求め、そのピークヒストグラムから被写体の黒つぶれ又は白飛びの有無を検出する検出手段と、輝度の評価値と適正露出となる設定値である目標値とを比較する第２の比較手段と、第２の比較手段により目標値が輝度の評価値より小である比較結果が得られ、かつ、検出手段により被写体の黒つぶれが検出されないときは、露出制御部により被写体分割エリアの評価値と背景エリアの評価値との差分に応じた露出補正量だけ、露出を下げる制御を行わせ、第２の比較手段により目標値が輝度の評価値より大である比較結果が得られ、かつ、検出手段により被写体の白飛びが検出されないときは、露出制御部により被写体分割エリアの評価値と背景エリアの評価値との差分に応じた露出補正量だけ、露出を上げる制御を行わせる第２の制御手段とを更に有することを特徴とする。

この発明では、被写体の位置変動を逆利用して、目標値と変化する輝度の評価値との差分が、それぞれ逆光を補正する方向の制御、過順光を補正する方向の制御にしか生かされないように、露出制御の方向を限定する。また、この発明では、白飛び、黒つぶれの状況をピークヒストグラムに基づいて監視して、白飛び、黒つぶれがないときには、更に露出制御を上げる方向又は下げる方向に継続して行う。

更に、上記の目的を達成するため、第３の発明は、上記の第２の発明において、第２の比較手段による目標値が輝度の評価値より小である比較結果と、検出手段による被写体の黒つぶれ無しの検出結果とのうちのどちらか一方が得られないときは、露出制御部による露出制御を変更することなく維持するか又は露出を上げる処理を行わせ、第２の比較手段による目標値が輝度の評価値より大である比較結果と、検出手段による被写体の白飛び無しの検出結果とのうちのどちらか一方が得られないときは、露出制御部による露出制御を変更することなく維持するか又は露出を下げる処理を行わせる第３の制御手段を更に有することを特徴とする。

この発明では、黒つぶれ又は白飛びが発生した時は、露出制御を今までとは逆方向に制御するか、露出制御を現在の状態にそのまま維持する。

本発明によれば、被写体と背景を分離して露出制御を行うことにより、被写体の位置変動に左右されない安定した露出制御が実現できる。また、本発明によれば、逆光時や過順光時に被写体変動があっても、安定した露出が得られ、逆光時の露出補正、過順光時の露出補正の性能向上が図れる。更に、本発明によれば、白飛び、黒つぶれの状況を監視して、その監視結果を露出制御に反映することで、目的の被写体を適正な露出に制御することができる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明になる自動露出制御装置の一実施の形態のブロック図を示す。同図に示すように、本実施の形態の自動露出制御装置１０は、ビデオカメラに搭載されており、レンズ１１、アイリス１２、マイクロコンピュータ１３、ＣＣＤ駆動用ＩＣ（Integrated Circuit:半導体集積回路）１４、固体撮像素子の一例としてのＣＣＤ（Charge Coupled Device:電荷結合素子）１５、増幅器１６、Ａ／Ｄ変換器１７、信号処理プロセスＬＳＩ(Large Scale Integrated circuit:大規模半導体集積回路)１８から構成される。信号処理プロセスＬＳＩは、ＤＳＰ（Digital Signal Processor:ディジタル信号処理プロセッサ）により構成されている。

マイクロコンピュータ１３は、入出力制御部１３１と演算処理部１３２とを有する。入出力制御部１３１は、（１）アイリス１２の絞り値を制御するアイリス制御と、（２）ＣＣＤ駆動用ＩＣ１４を介してＣＣＤ１５の動作を制御することにより電子シャッタのシャッタ速度を制御するＣＣＤ駆動制御と、（３）増幅器１６の出力信号レベルが一定となるよう増幅器１６の利得を制御するＡＧＣ(Auto Gain Control:自動利得制御)制御と、（４）信号処理プロセスＬＳＩ１８の動作を制御する信号処理プロセス制御とを自動露出制御用プログラムに基づいて行う。

また、演算処理部１３２は、（１）中央部重点処理、（２）明暗判断処理、（３）被写体・背景分離処理、（４）露出制御量決定処理を自動露出制御用プログラムに基づいて行う。マイクロコンピュータ１３は、信号処理プロセスＬＳＩ１８で作成された画面分割輝度情報を入出力制御部１３１が取得し、演算処理部１３２で算出された露出制御量に従って、入出力制御部１３１がアイリス１２の絞り値、ＣＣＤ駆動制御信号による電子シャッタ速度、増幅器１６へのＡＧＣ制御信号をそれぞれ可変して、適正露出を得る。

この実施の形態では、レンズ１１により収束された被写体（図示せず）からの入射光は、アイリス１２によりその光量が絞り値に応じて制限されてＣＣＤ１５の受光面に結像して光電変換される。ＣＣＤ１５は、その電荷転送動作などがＣＣＤ駆動用ＩＣ１４からの駆動信号により制御されることで電子シャッタ速度が制御される。ＣＣＤ１５から出力された撮像信号は、増幅器１６により増幅され、更にＡ／Ｄ変換器１７によりディジタル信号に変換された後信号処理プロセスＬＳＩ１８に供給されて公知の所定の信号処理が行われる。なお、信号処理プロセスＬＳＩ１８は、入力された信号に基づいて、画面分割輝度情報を生成する。この実施の形態の自動露出制御装置は、ビデオカメラの撮像素子であるＣＣＤ１５の入射露光量を入射光量に応じて自動的に制御する。

次に、本実施の形態における自動露出制御動作について、図２及び図３のフローチャートと共に詳細に説明する。マイクロコンピュータ１３は自動露出（ＡＥ）制御を一定周期（例えば、１フィールド周期）で開始する（図２のステップＳ１１）。これにより、まず、入出力制御部１３１が信号処理プロセスＬＳＩ１８で作成された画面分割輝度情報を取得する（図２のステップＳ１２）。ここで、上記の画面分割輝度情報は、一画面の画面領域を予め設定した複数の分割領域に分割し、各分割領域毎の輝度情報から構成される一画面分のデータ、すなわち分割輝度分布データのことである。

続いて、演算処理部１３２が、上記の分割輝度分布データに基づいて、撮像画面を被写体が位置すると予測される予め設定された「被写体総合エリア」と、それ以外の「背景エリア」とに分割し、更にそれぞれのエリアについて中央部重点測光方式で重み付けした分割輝度分布データに基づいて評価値を算出する（図２のステップＳ１３）。ここで、「被写体総合エリア」は、撮像画面の中央部分の予め定めた複数の分割領域からなるエリアである。また、「背景エリア」は被写体総合エリア以外の複数の分割領域からなるエリアである。これらのエリアはいずれも実際の被写体位置とは関係なく固定である。また、評価値とは、前述したように、中央部重点測光方式で重み付けした分割輝度分布データの積算値である。

続いて、演算処理部１３２が、ステップＳ１３で算出した被写体総合エリアの評価値（被写体評価値）と、ステップＳ１３で算出した背景エリアの評価値（背景評価値）とを比較する（図２のステップＳ１４）。演算処理部１３２は、ステップＳ１４により被写体評価値が背景評価値よりも大である比較結果が得られたときは、過順光気味であると判断し、被写体総合エリアの中を更に複数の被写体分割エリアに細分化し、各被写体分割エリアのそれぞれについて中央部重点測光方式で重み付けした分割輝度分布データに基づいて評価値を算出する（図２のステップＳ１５）。ここで、各被写体分割エリアは、それぞれ前述した分割領域が複数個からなる領域である。なお、隣接する被写体分割エリア同士の一部が重複していてもよい。

続いて、演算処理部１３２は、ステップＳ１５で算出した各被写体分割エリア毎の分割輝度分布データの積算値である評価値のそれぞれについて、各被写体分割エリアの評価値から背景評価値を差し引いた差分を算出し、更にそれらの差分のうち、予め設定したしきい値より大である差分が一つでもあるかどうかを判定する（図２のステップＳ１６）。演算処理部１３２は、上記の差分が１つ以上あり（図２のステップＳ１６のＹ）、かつ、その状態が例えば２秒間以上継続したときは（図２のステップＳ１７のＹ）、過順光であると判断して過順光フラグをセットする（図２のステップＳ１８）。

一方、ステップＳ１６で予め設定したしきい値より大である差分が１つも無いと判定したとき、あるいは、ステップＳ１７で２秒間以上継続しないと判定したとき、あるいは、ステップＳ１８で過順光フラグをセットした時は、続いて過順光でない状態が例えば２秒間以上継続するかどうか判定する（図２のステップＳ１９）。ステップＳ１９で２秒間以上継続したと判定した時は、過順光フラグをクリアする（図２のステップＳ２０）。また、演算処理部１３２は、ステップＳ１９で２秒間以上継続しないと判定したとき、又はステップＳ２０で過順光フラグをクリアした時は、続いて図３に示す自動露出制御を開始する（図２のステップＳ２７）。

他方、演算処理部１３２は、ステップＳ１４により被写体評価値が背景評価値以下である比較結果が得られたときは、逆光気味であると判断し、被写体総合エリアの中を更に複数の被写体分割エリアに細分化し、各被写体分割エリアのそれぞれについて中央部重点測光方式で重み付けした分割輝度分布データに基づいて評価値を算出する（図２のステップＳ２１）。

続いて、演算処理部１３２は、ステップＳ２１で算出した各被写体分割エリア毎の評価値のそれぞれについて、背景評価値から各被写体分割エリアの評価値を差し引いた差分を算出し、更にそれらの差分のうち、予め設定したしきい値より大である差分が一つでもあるかどうかを判定する（図２のステップＳ２２）。演算処理部１３２は、上記の差分が１つ以上あり、かつ、その状態が例えば２秒間以上継続したときは（図２のステップＳ２３のＹ）、逆光であると判断して逆光フラグをセットする（図２のステップＳ２４）。

一方、ステップＳ２２で予め設定したしきい値より大である差分が１つも無いと判定したとき、あるいは、ステップＳ２３で２秒間以上継続しないと判定したとき、あるいは、ステップＳ２４で逆光フラグをセットした時は、続いて逆光でない状態が例えば２秒間以上継続するかどうか判定する（図２のステップＳ２５）。ステップＳ２５で２秒間以上継続したと判定した時は、逆光フラグをクリアする（図２のステップＳ２６）。また、演算処理部１３２は、ステップＳ２５で２秒間以上継続しないと判定したとき、又はステップＳ２６で逆光フラグをクリアした時は、続いて図３に示す自動露出制御を開始する（図２のステップＳ２７）。

次に、演算処理部１３２は、逆光フラグと過順光フラグの両方が共にセットされていない（Ｌレベルである）かどうかを判定する（図３のステップＳ２８）。逆光フラグと過順光フラグの両方が共にセットされていないときは、演算処理部１３２は、一定以上の逆光でも過順光でもない状態と判断し、被写体の位置が多少変化しても、露出の変動にはさほど影響がないと考えられるため、意図的な露出補正は行わず、図５のステップＳ２に進んで、従来の中央部重点測光方式による露出制御を行う。

他方、演算処理部１３２は、ステップＳ２８で逆光フラグと過順光フラグのどちらか一方がセットされていると判定したときは、従来と同様に中央部重点測光方式に基づく分割輝度分布データの重み付け処理を行った後（図３のステップＳ２９）、輝度の評価値を算出する（図３のステップＳ３０）。ここで、評価値とは、前述したように重み付けした輝度レベルの積算値である。

続いて、逆光フラグがセットされているかどうかを判定する（図３のステップＳ３１）。逆光フラグがセットされていないと判定したときは、過順光フラグがセットされている場合であるので、過順光状態と判断し、その判断が今回最初であるかどうか判定し（図３のステップＳ３２）、最初であれば、過順光の度合いに応じた最初の露出制御を実施する（図３のステップＳ３３）。すなわち、過順光に対する最初の露出制御時には、露出を下げる制御（アイリスを絞る制御、電子シャッタ速度の高速側への制御、ＡＧＣのゲインダウン制御）を実施する。露出補正量は、被写体分割エリアの評価値と背景エリアの評価値との差分に応じて増減させる（差分が大きい程、補正量を増やす。）。

他方、ステップＳ３１で逆光フラグがセットされていると判定したときは、逆光状態と判断し、その判断が今回最初であるかどうか判定し（図３のステップＳ３８）、最初であれば、逆光の度合いに応じた最初の露出制御を実施する（図３のステップＳ３９）。すなわち、逆光に対する最初の露出制御時には、露出を上げる制御（アイリスを開ける制御、電子シャッタ速度の低速側への制御、ＡＧＣのゲインアップ制御）を実施する。露出補正量は、被写体分割エリアの評価値と背景エリアの評価値との差分に応じて増減させる（差分が大きい程、補正量を増やす。）。

次に、演算処理部１３２は、ステップＳ３３の過順光の最初の露出制御の開始後、又はステップＳ３２で最初の露出制御ではなく、露出制御中であると判断した時は、以下の例外処理を行う。例外処理においては、まず、ピークヒストグラムデータより、被写体の黒つぶれの有無を判断する（図３のステップＳ３４）。ここで、ピークヒストグラムデータは、演算処理部１３２が、入出力制御部１３１を介して信号処理プロセスＬＳＩ１８から取得する分割輝度分布データに基づいて各分割領域毎に生成するデータで、輝度レベルに対して、しきい値を設定し、そのしきい値以上の（あるいはしきい値未満の）輝度レベルの画素の数をカウントしたデータである。

このピークヒストグラムデータからしきい値以上の（あるいはしきい値未満の）輝度レベルの大きさ、その輝度レベルの画面内の面積が分かるので、ピークヒストグラムデータに基づいて、画面上の必要とする被写体部位の露出オーバー（アンダー）を認識することができる。輝度レベルのしきい値を適切に設定することにより、被写体（例えば人物の顔の一部分）が白飛び（黒つぶれ）している状況を把握できる。

続いて、演算処理部１３２は、ステップＳ３０で算出した評価値が目標値よりも大で、かつ、黒つぶれがない状態であるかどうかを判定する（図３のステップＳ３５）。評価値が目標値よりも大で、かつ、黒つぶれがない状態であるときは、過順光の露出制御中であるが黒つぶれがないので、更に過順光の露出制御が可能であるので、露出を下げる制御（アイリスを絞る制御、電子シャッタ速度の高速側への制御、ＡＧＣのゲインダウン制御）を実施する（図３のステップＳ３７）。露出補正量は、被写体分割エリアの評価値と背景エリアの評価値との差分に応じて増減させる（差分が大きい程、補正量を増やす。）。

一方、演算処理部１３２は、ステップＳ３５で評価値が目標値以下であり、輝度レベルが過順光露出制御により被写体の黒つぶれへ移行すると予測されるレベルに到達していると判定したときは、過順光の露出補正を増大させない目的で、その時点の露出制御を維持する（図３のステップＳ３６）。また、光源や画角の変化等により、ピークヒストグラムデータが規定レベルの範囲内で被写体の黒つぶれが存在するとステップＳ３５で判定したときは、過順光の露出補正が過渡に行われていると判断して、過順光補正動作を軽減する方向の露出を上げる制御（アイリスを開く制御、電子シャッタ速度の低速側への制御、ＡＧＣのゲインアップ制御）を実施する（図３のステップＳ３６）。

他方、演算処理部１３２は、ステップＳ３９の逆光時の最初の露出制御の開始後、又はステップＳ３８で最初の露出制御ではなく、露出制御中であると判断した時も、以下の例外処理を行う。このときの例外処理においては、まず、ピークヒストグラムデータより、被写体の白飛びの有無を判断する（図３のステップＳ４０）。

続いて、演算処理部１３２は、ステップＳ３０で算出した評価値が目標値よりも小で、かつ、白飛びがない状態であるかどうかを判定する（図３のステップＳ４１）。評価値が目標値よりも小で、かつ、白飛びがない状態であるときは、逆光の露出制御中であるが白飛びがないので、更に逆光の露出制御が可能であるので、露出を上げる制御（アイリスを開ける制御、電子シャッタ速度の低速側への制御、ＡＧＣのゲインアップ制御）を実施する（図３のステップＳ４３）。露出補正量は、被写体分割エリアの評価値と背景エリアの評価値との差分に応じて増減させる（差分が大きい程、補正量を増やす。）。

一方、演算処理部１３２は、ステップＳ４１で評価値が目標値以上であり、輝度レベルが逆光露出制御により被写体の白飛びへ移行すると予測されるレベルに到達していると判定したときは、逆光の露出補正を増大させない目的で、その時点の露出制御を維持する（図３のステップＳ４２）。また、光源や画角の変化等により、ピークヒストグラムデータが規定レベルの範囲内で被写体の白飛びが存在するとステップＳ４１で判定したときは、逆光の露出補正が過渡に行われていると判断して、逆光補正動作を軽減する方向の露出を下げる制御（アイリスを絞る制御、電子シャッタ速度の高速側への制御、ＡＧＣのゲインダウン制御）を実施する（図３のステップＳ４２）。

なお、図３では省略したが、ピークヒストグラムデータが規定レベル以上の白飛びまたは黒つぶれ状態の数値を発生させ、これが一定時間継続した場合には、一連の逆光補正又は過順光補正動作を解除する。

このように、本実施の形態では、逆光フラグ又は過順光フラグがセットされている場合は、まず逆光または過順光と判断された最初に逆光、過順光の度合いに応じた露出補正を実施する。中央部重点の重み付けも、そこから作成する評価値も従来の制御アルゴリズムと変わりはないが、被写体の位置変動を逆利用して、目標値と変化する評価値との差分が、それぞれ逆光を補正する方向の制御、過順光を補正する方向の制御にしか生かされないように、露出制御の方向を限定する。すなわち、過順光フラグがセットされた場合は、その後に輝度の評価値が目標値以下になっても露出を下げる処理は行わず（図３のステップＳ３５、Ｓ３６）、また、逆光フラグがセットされた場合は、その後に輝度の評価値が目標値以上になっても露出を上げる処理は行わない（図３のステップＳ４１、Ｓ４２）。

これにより、一度バランスした逆光補正、または過順光補正の露出レベルは、減少する方向には戻らず、以降被写体の位置が変動しても、目的の露出が安定する制御が達成される。また、露出補正量は、被写体分割エリアの評価値と背景エリアの評価値との差分に応じて増減させる（差分が大きい程、補正量を増やす。）。

また、本実施の形態によれば、逆光補正中や過順光補正中も目標値と評価値との比較結果に基づいて逐次露出制御を行うようにしたため、逆光時や過順光時に被写体変動があっても、安定した露出が得られ、逆光時の露出補正、過順光時の露出補正の性能向上が図れる。

更に、本実施の形態によれば、白飛び、黒つぶれの状況をピークヒストグラムに基づいて監視して、その監視結果に基づいて露出制御するようにしている。すなわち、過順光フラグがセットされた場合であっても、その後に黒つぶれが発生したことを検出した場合は露出を上げて露出補正を軽減する処理を行い（図３のステップＳ３５、Ｓ３６）、また、逆光フラグがセットされた場合であっても、その後に白飛びが発生したことを検出した場合は露出を下げて露出補正を軽減する処理を行う（図３のステップＳ４１、Ｓ４２）。

これにより、図７（Ａ）に示したように、実際に露出補正を行いたい人物等の被写体とそれ以外の被写体の区別がつきにくく機械的に補正を行うと過度の露出補正制御になってしまうような場合であっても、図７（Ｂ）のような被写体の顔等が白飛びすることはなく、目的の被写体が適正な露出になるように露出制御することができる。

なお、以上の実施の形態では、画面水平方向の画素による評価値やピークヒストグラムについて説明したが、本発明は、画面垂直方向についても同様に画面垂直方向の画素による評価値やピークヒストグラムに基づいて自動露出制御を行う。

また、本発明は以上の実施の形態に限定されるものではなく、例えば、図２のステップＳ１７、Ｓ１９、Ｓ２６、Ｓ２５では２秒間所定の状態が継続しているかどうかを監視しているが、その判定の時間は任意に設定可能であり、２秒に限定されるものではない。また、図２のステップＳ１５（Ｓ２１）の処理を先に行ってからステップＳ１４の比較判定を行ってもよい。更に、露出を制御する手段として、アイリス値の制御、電子シャッタのシャッタ速度の制御、増幅器１６の利得制御について説明したが、これら３つの制御を行わず、このうちのどれか一種類又は二種類の制御を行うようにしても構わない。

本発明になる自動露出制御装置の一実施の形態のブロック図である。図１の動作説明用フローチャート（その１）である。図１の動作説明用フローチャート（その２）である。中央部重点測光方式における重み付けのテーブルの一例を示す図である。従来の自動露出制御装置の一例の動作説明用フローチャートである。パターン認識による逆光判断の一例の説明図である。パターン認識利用による逆光判断の不具合の一例を示す図である。

符号の説明

１０自動露出制御装置
１２アイリス
１３マイクロコンピュータ
１４ＣＣＤ駆動用ＩＣ
１５ＣＣＤ
１６増幅器
１７Ａ／Ｄ変換器
１８信号処理プロセスＬＳＩ（ＤＳＰ）
１３１入出力制御部
１３２演算処理部

Claims

ビデオカメラの撮像素子の撮像画面領域を複数に分割し、前記撮像画面の中央部分の分割領域の重み付けを前記撮像画面の周辺部分の分割領域の重み付けよりも大に設定して重み付けした各分割領域毎の撮像信号に基づき、露出制御部により露出を制御する中央部重点測光方式による自動露出制御装置において、
前記撮像画面をそれぞれ複数の前記分割領域からなる予め設定した被写体総合エリアと、それ以外の背景エリアとに分割し、それぞれのエリアについて前記中央部重点測光方式で重み付けした前記各分割領域毎の撮像信号を積算して評価値を算出する評価値算出手段と、
前記評価値算出手段により算出した前記被写体総合エリアの評価値と、前記背景エリアの評価値とを比較する第１の比較手段と、
前記被写体総合エリアの中をそれぞれ複数の前記分割領域からなる複数の被写体分割エリアに細分化し、各被写体分割エリア毎の撮像信号を積算して各被写体分割エリア毎に被写体分割エリア評価値を算出する被写体分割エリア評価値算出手段と、
前記第１の比較手段により前記被写体総合エリアの評価値の方が前記背景エリアの評価値よりも大である比較結果が得られたときは、複数の前記被写体分割エリア評価値のそれぞれについて被写体分割エリア評価値から前記背景エリアの評価値を差し引いた第１の差分を求め、一つ以上の前記第１の差分が第１のしきい値よりも大である状態が設定時間継続した時に過順光フラグをセットする過順光フラグ設定手段と、
前記第１の比較手段により前記被写体総合エリアの評価値が前記背景エリアの評価値以下である比較結果が得られたときは、複数の前記被写体分割エリア評価値のそれぞれについて前記背景エリアの評価値から前記被写体分割エリア評価値を差し引いた第２の差分を求め、一つ以上の前記第２の差分が第２のしきい値よりも大である状態が設定時間継続した時に逆光フラグをセットする逆光フラグ設定手段と、
前記過順光フラグがセットされたときは、前記露出制御部により前記被写体分割エリアの評価値と前記背景エリアの評価値との差分に応じた露出補正量だけ、露出を下げる制御を行わせ、前記逆光フラグがセットされたときは、前記露出制御部により前記被写体分割エリアの評価値と前記背景エリアの評価値との差分に応じた露出補正量だけ、露出を上げる制御を行わせる第１の制御手段と
を有することを特徴とする自動露出制御装置。
前記中央部重点測光方式で重み付けした前記各分割領域毎の輝度信号を積算して輝度の評価値を算出する輝度の評価値算出手段と、
前記各分割領域毎に、その分割領域を構成する複数の画素のうち予め設定した第３のしきい値より大か又は小である輝度レベルの画素数をカウントしたピークヒストグラムを求め、そのピークヒストグラムから被写体の黒つぶれ又は白飛びの有無を検出する検出手段と、
前記輝度の評価値と適正露出となる設定値である目標値とを比較する第２の比較手段と、
前記第２の比較手段により前記目標値が前記輝度の評価値より小である比較結果が得られ、かつ、前記検出手段により前記被写体の黒つぶれが検出されないときは、前記露出制御部により前記被写体分割エリアの評価値と前記背景エリアの評価値との差分に応じた露出補正量だけ、露出を下げる制御を行わせ、前記第２の比較手段により前記目標値が前記輝度の評価値より大である比較結果が得られ、かつ、前記検出手段により前記被写体の白飛びが検出されないときは、前記露出制御部により前記被写体分割エリアの評価値と前記背景エリアの評価値との差分に応じた露出補正量だけ、露出を上げる制御を行わせる第２の制御手段と
を更に有することを特徴とする請求項１記載の自動露出制御装置。
前記第２の比較手段による前記目標値が前記輝度の評価値より小である比較結果と、前記検出手段による前記被写体の黒つぶれ無しの検出結果とのうちのどちらか一方が得られないときは、前記露出制御部による露出制御状態を維持するか又は露出を上げる処理を行わせ、前記第２の比較手段による前記目標値が前記輝度の評価値より大である比較結果と、前記検出手段による前記被写体の白飛び無しの検出結果とのうちのどちらか一方が得られないときは、前記露出制御部による露出制御状態を維持するか又は露出を下げる処理を行わせる第３の制御手段を更に有することを特徴とする請求項２記載の自動露出制御装置。