JPH0146856B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はテレビカメラまたは撮影機の絞りを制
御する方式に関するものである。

テレビカメラまたは８mm撮影機は、光学系の中
に絞りが配されており、被写体の輝度値（以下明
るさという）に応じて入射光量を制御する。絞り
の制御には、手で開口径を制御するマニユアル式
と、メータもしくはサーボモータを用いて自動的
に開口径を制御するオート式とがある。

このオート式の絞りでは、被写体を平均測光し
てその平均値を求め、この平均値に応じて絞りの
開口径を制御する方式が最も一般的である。この
平均値方式は、順光の場合に良好な補正を行なう
ことができるが、逆光の場合は逆方向に補正が働
いてしまい良好な補正ができないという問題があ
る。

第１図は、人物等の主要被写体と背景とに平均
的に光が当たつている順光の場合の被写体輝度分
布（明るさと面積との関係）を示すものである。
このグラフは、画面（撮影領域）を細かく分割し
た各部分の輝度値を測定することにより、該各部
分の輝度値を表わす測定信号を得、明るさ、すな
わち該測定信号の値を縦軸に、その明るさを有す
る各部分の面積の総和、すなわちその明るさに対
応する値を有する測定信号の出現頻度を横軸にと
つたものである。

順光の場合は、被写体の明るさの平均値を中心
にして、ほぼガウス状の分布をしている。このと
き、主要被写体の顔の明るさと、画面全体の明る
さの平均値とが一致している。したがつて、平均
値で絞りを制御すれば、主要被写体である人物の
顔が適正な明るさになる。

第２図は、人物が暗く背景に光が当たつている
逆光の場合の被写体輝度分布を示したグラフであ
る。この逆光のときには、撮影方向と対面した方
向すなわち主要被写体の背面方向からの照射光が
カメラレンズに対する入射光の主要部を占めるこ
とになるから、陰となる主要被写体の顔の明るさ
が画面全体の明るさの平均値に対して必ず低輝度
となつている。従つて画面全体の明るさの平均値
で絞りを制御すると背景の明るさがほぼ適正にな
るが人物の顔が暗くなつてしまう。

このような逆光の場合に、上記平均値制御では
良好な補正ができないという理由は以下のとおり
である。

すなわち、平均値制御をしているということ
は、被写体構図全体の明るさの分布曲線を、明る
さを示す軸に垂直な一本の線分で２分割し、この
線分を境にした高輝度側の面積と低輝度側の面積
とが等しくなるような輝度値を見出しこの輝度値
を有する被写体部分が適正露出されるように絞り
を制御することに外ならない。尚、上記面積は、
その明るさに対応する部分の積分値をいう場合も
ある。

一方、逆光の場合は順光の場合とくらべて明る
さと面積のグラフ（輝度分布曲線）のピーク値が
高輝度側にずれると共に主要被写体部分が光線の
影となることからその分輝度分布曲線の低輝度部
分の面積が増えて裾をひく特性を示す。

ここで、この平均値制御方式によつて上記逆光
時の被写体輝度分布曲線の全面積を高輝度側と低
輝度側に２等分したときの境界輝度値は順光の平
均値輝度よりはなお高輝度側に位置していること
が殆んどの場合を占めることが実験的に確かめら
れている。従つてこのように境界輝度値が高輝度
側に位置している場合、この境界の輝度値すなわ
ち平均値を測定値とすると被写体が明るすぎると
判断される結果、絞りが絞りこまれ、この平均値
より低輝度に位置している顔の部分（逆光下にあ
る主要被写体）に対しては、上記制御の結果さら
に暗くなる方向に露出条件を操作してしまうとい
う不都合が生ずることなる。

本発明は上記欠点を解決するもので、逆光の場
合でも主要被写体が適正な明るさになるようにし
たカメラ用絞り制御方式を提供すること、すなわ
ち順光の場合には従来の平均値測光方式並みの適
正露出が期待でき、かつ前述の逆光の場合の不都
合を解消することを目的とするものである。

上記目的を如何に達成するかという点について
検討した結果、 構図中の主要被写体や背景を含めた全体の被写
体の光の状態を大きく最高輝度レベル及びその点
の頻度、最低輝度レベル及びその点の頻度の観点
で把握すること、 上記最高輝度、最低輝度の把握は測定評価値と
しての精度を高めるため点データでなくてデータ
数を集めた結果の測定データとすること、 このようにして求めた最高輝度境界レベル、最
低輝度境界レベルの中間値を適正露出の目標値と
して制御することにより、逆光時の被写体輝度分
布曲線のピーク部分の高輝度側へのシフトの影響
を押え得ることを見出したものである。

すなわち本発明は、カメラで撮影しようとする
被写体の各部分の輝度値を連続的に測定し、得ら
れた少なくとも１画面分全体の測定信号又は画面
中央部を含む特定領域から抽出した測定信号に対
し、カメラの明暗再現可能な範囲内にある、第１
の輝度値基準レベルと該第１の輝度値基準レベル
より低輝度側に第２の輝度値基準レベルとを設
け、前記第１の輝度値基準レベル以上の輝度値を
有する前記各部分の面積の総和に対応した前記測
定信号の出現頻度と、前記第２の輝度値基準レベ
ル以下の輝度値を有する前記各部分の面積の総和
に対応した前記測定信号の出現頻度とを比較し、
両者の出現頻度が予め定めた比になるように絞り
を制御することを特徴とするものである。

この出現頻度の比は、基準レベル等に応じて実
験によつて定められる。そして基準レベルＬ１，
Ｌ２の選び方は、単純にＬ１，Ｌ２を実験的、経
験的に見定めマニユアル設定してもよいし、いわ
ゆる逆光補償撮影モードのような機能をカメラに
設けこのモードにセツトされる前の画面の撮影情
報により被写体コントラストを測定してこの測定
情報にもとづき次の画面のＬ１，Ｌ２を定めるよ
うにしてもよい。

具体例としては、両出現頻度の比を１：１に、
すなわち両出現頻度が等しくなるように絞りを制
御する。こうすると、両出現頻度が等しいかどう
かを判断するだけでよいから、装置が簡単になる
という利点がある。

以上本発明は、従来の平均値測光による絞り制
御方式や中央重点測光による絞り制御方式におい
て用いられているような主要被写体の輝度情報の
積分量を絞り制御に用いるのではなく、撮影しよ
うとする画面全体の輝度分布情報もしくは全画面
ではないが主要被写体の存在確率の高い画面中央
部を含む比較的広い領域を定め、この定めた特定
領域の光の状態すなわち輝度値分布を測定し、こ
の測定した輝度分布情報のうち、高輝度領域及び
低輝度領域の情報だけを選択的にとり出し露光量
を制御しようとするものである。

この場合主要被写体の輝度状態を含めて背景の
輝度状態を示す情報まである程度広い範囲の領域
からの輝度情報が得られる方が望ましい。

本発明の構成によれば、レベルＬ１，Ｌ２を適
正に選ぶことにより、主要被写体たとえば人物の
顔の明るさがこの画面のラチユナード範囲内の中
間的な値に管理されて適正に露光された画像が得
られることになる。また、均一輝度の被写体や低
コントラストの被写体の場合のように被写体の各
部を測定した信号が上記第１の基準レベルＬ１と
第２のの基準レベルＬ２との間に入つてしまうよ
うな場合、絞り制御は作用せず、従つてその被写
体の直前に撮影した被写体により決定された絞り
値を保持したまま変化しない。このような被写体
の場合は設定される第１の基準レベルＬ１と第２
の基準レベルＬ２の間隔をあまり大きくとらない
方が好ましい結果となる。

以下、本発明の実施例について詳細に説明す
る。

第２図で説明したように、逆光の場合には、曲
線のピークが高輝度側にずれるとともに、主要被
写体である人物の顔の明るさが、平均値よりも低
い明るさのところに位置している。したがつて絞
りを制御するレベルを平均値よりも下げて、顔の
明るさに合わせれば、主要被写体の明るさが適正
になり、望ましい絞り制御となる。

そこで本発明では、高輝度側に第１の基準レベ
ルＬ１を設定し、低輝度側に第２の基準レベルＬ
２を設定し、この第１の基準レベルＬ１以上の輝
度値を有する部分の面積に対応した、信号の出現
頻度α（以下、略して「面積α」という。）と、第
２の基準レベルＬ２以下の輝度値を有する部分の
面積に対応した、信号の出現頻度β（以下、略し
て「面積β」という。）とが等しくなるように絞
りを制御する。

すなわち、前記面積αの方が広いとき、すなわ
ち基準レベルＬ１とＬ２の中間の輝度値を有する
被写体部分がこのままではオーバー露出される状
態にあるときには絞り込み、前記面積αの方が狭
いとき、すなわち基準レベルＬ１とＬ２の中間の
輝度値を有する被写体部分がこのままではアンダ
ー露出される状態にあるときには絞りを開くよう
にする。このようにして面積αと面積βが等しく
なるように制御する。その結果、曲線と基本レベ
ルＬ１，Ｌ２との相対関係がずれて中間の輝度値
をもつ被写体部分が適正に露出されるようにな
る。

また第１図に示す順光の場合には、基準レベル
Ｌ１とＬ２の中間値が平均値と等しくなるから、
平均値制御と同じくなり、主要被写体の明るさを
適正にすることができる。また逆光の場合でも第
２図に示すように基準レベルＬ１とＬ２の中間値
が明るさの平均値よりもレベルが低くなり、顔の
明るさ（主要被写体）のレベルとほぼ等しくな
る。この結果逆光のときでも主要被写体は適正な
明るさに制御される。

つぎに本発明を実施する装置について説明す
る。第３図はテレビカメラの概略を示すものであ
る。光学系１は、ズーム部２と、結像レンズ３と
から構成されている。ズーム部２には、ズーミン
グ時に光軸方向に移動する可動レンズ４が設けら
れている。この光学系１の後方には撮像管５が配
されている。

前記結像レンズ３の間には、絞り６が配されて
おり、モータ７によつてその開口径が制御され
る。前記撮像管５から出力されたビデオ信号は、
絞り制御回路８に送られ、この絞り制御回路８か
らの出力信号でモータ７の回転が制御される。

第４図は絞り制御回路の実施例を示すものであ
る。撮像管５から出力されたビデオ信号は第１コ
ンパレータ９と第２コンパレータ１０に入力され
る。

第１コンパレータ９は、ビデオ信号が第１の基
準レベルｌ１以上であるかどうかを定するもので
あり、第２コンパレータ１０はビデオ信号が第２
の基準レベルｌ２以下であるかどうかを判定す
る。これらの第１の基準レベルｌ１、第２の基準
レベルｌ２は、ポテンシヨメータ１１，１２を調
節することにより、所望の値に設定される。

第５図はビデオ信号の波形を示すものである。
この波形図において、第１の基準レベルｌ１は高
輝度側に、２の基準レベルｌ２は低輝度側に設定
されている。尚、これらの基準レベルｌ１，ｌ２
は所望の値に固定されているが、直前の画面の撮
影情報により被写体コントラストを測定して、こ
の測定結果に基づいて次の画面のｌ１，ｌ２を設
定してもよい。

前記第１コンパレータ９は、ビデオ信号が、第
１の基準レベルｌ１以上のときに、FET等のス
イツチング素子１３をONにして、ビデオ信号を
積分回路１４に入力してコンデンサ１５を充電す
る。これにより、ビデオ信号のうち第１の基準レ
ベルｌ１以上のものが積分される。この積分値が
第１の基準レベルｌ１以上のビデオ信号の出現頻
度に対応する。尚、この積分値は厳密には出現頻
度を表わしているものではないが、実用上十分な
精度をもつて出現頻度とみなし得るものである。

第５図に示すビデオ信号の波形から分るよう
に、第２の基準レベルｌ２以下の信号には水平同
期信号も含まれてしまう。そこで、この同期信号
を除くために、第２コンパレータ１０にゲート回
路１６が接続されており、水平同期信号の期間中
は、第２コンパレータ１０の出力が「Ｈ」になつ
ても、スイツチング素子１７がONしないように
している。

第２の基準レベルｌ２以下の信号は、スイツチ
ング素子１７を通つて積分回路１８に送られ、コ
ンデンサ１９を充電する。

前記コンデンサ１５と１９には、抵抗２０，２
１がそれぞれ並列に接続されており、コンデンン
サ１５，１９の電荷を一定量ずつ放電するように
なつている。

積分回路１４，１８の出力信号は、差動増幅器
２２に入力され、その大小関係が比較される。こ
れにより、第５図に斜線で示した第１の基準レベ
ルｌ１以上の面積（ｌ１以上のビデオ信号の出現
頻度）と、第２の基準レベルｌ２以下の面積（ｌ
２以下のビデオ信号の出現頻度）とが比較され
る。

差動増幅器２２からは、その大小関係に応じた
信号が出力され、それにより絞り６を駆動するモ
ータ７の回転方向が決められる。そして差動増幅
器２２の２つの入力信号が等しくなると、モータ
７の回転が停止し、その位置に応じた絞り値に制
御する。

前記実施例ではビデオ信号を利用しているか
ら、ビデオカメラの絞りの制御に適している。８
mm撮影機でも、撮像管を特別に設置すれば、この
方式を利用することができる。しかし８mm撮影機
では、固体撮像素子（CCD）か、あるいは画面
に多数の光電素子を配して、これらの信号を直列
に取り出すことが望ましい。

第６図は画面に多数の光電素子３０ａ〜３０ｎ
を配した実施例を示すものである。この光電素子
３０ａ〜３０ｎによつて画面の各部の明るさが測
定される。これらの光電素子３０ａ〜３０ｎの出
力信号は、アナログスイツチ３１によつて直列信
号に変換され、絞り制御回路３２に入力される。

上記実施例では、画面の全体について比較を行
なつているが、主要被写体は画面の中央に位置す
ることが多いという経験則から、画面の中央の測
定信号についてだけ比較してもよい。

上記構成を有する本発明は、２つの基準レベル
を設定し、各点の測定信号のうち高輝度側の基準
レベル以上の信号の出現頻度と、低輝度側の基準
レベル以下の信号の出現頻度とを比較して、両者
が予め定めた比になるように絞りを制御するもの
であるから、逆光の場合でも主要被写体を適正な
明るさにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は順光の場合の明るさと面積の関係を示
すグラフ、第２図は逆光の場合を示すグラフ、第
３図はテレビカメラの概略図、第４図は本発明を
実施する装置を示す回路図、第５図はビデオ信号
の波形図、第６図は本発明の別の実施例に用いる
測光部を示す平面図、第７図はその電気回路の一
例を示すブロツク図である。 １……光学系、５……撮像管、６……絞り、７
……モータ、９，１０……コンパレータ、１４，
１８……積分回路、２２……差動増幅器、３０ａ
〜３０ｎ……光電素子、Ｌ１，Ｌ２……基準レベ
ル、ｌ１，ｌ２……基準レベル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ カメラで撮影しようとする被写体の各部分の
   輝度値を連続的に測定し、得られた少なくとも１
   画面分全体の測定信号又は画面中央部を含む特定
   領域から抽出した測定信号に対し、カメラの明暗
   再現可能な範囲内にある、第１の輝度値基準レベ
   ルと該第１の輝度値基準レベルより低輝度側に第
   ２の輝度値基準レベルとを設け、前記第１の輝度
   値基準レベル以上の輝度値を有する前記各部分の
   面積の総和に対応した前記測定信号の出現頻度
   と、前記第２の輝度値基準レベル以下の輝度値を
   有する前記各部分の面積の総和に対応した前記測
   定信号の出現頻度とを比較し、両者の出現頻度が
   予め定めた比になるように絞りを制御することを
   特徴とするカメラ用絞り制御方式。 ２ 前記予め定めた比が１：１であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のカメラ用絞り
   制御方式。 ３ 前記測定信号が、テレビカメラのビデオ信号
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のカメラ用絞り制御方式。 ４ 前記測定信号が、画面の各部に配置した多数
   の光電素子からの信号を直列に取り出したもので
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のカメラ用絞り制御方式。