JPH02170780A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電子カメラ、ＶＴＲ用カメラ等の撮像装置に
関するものであり、更に詳しくは輝度差の大きいシーン
や主被写体が輝度分布内で高輝度側あるいは低輝度側の
何れか一方に遍在している場合等であっても良好な撮影
を行い得るようにするための回路技術に関する。

［従来の技術］ 近年、撮像装置を含む映像機器の普及が進み、−・般大
衆が電子カメラやＶＴＲ用カメラを用いて撮影を行うよ
うになってきた。

しかし、一般のユーザーは特別の撮影技術を有していな
いのが普通であり、また撮影条件も千差万別である。

このような背景を考慮すれば、撮像装置について、一般
ユーザーが常に良好な撮影を行い得るような工夫を施し
ておくことが望ましい。

例えば、主被写体である人物を撮影する場合、その背景
に太陽があると、逆光により人物が暗くなり主被写体で
ある人物と背景との輝度差が大になる。

一方、主被写体である人物が、輝度分布内で高輝度側に
遍在していたり、これとは逆に低輝度側に遍在している
と、白色あるいは黒色の部分につぶれが生じ、撮影シー
ンを忠実に再現することができない。

そこで、従来は撮像装置に露出補正回路を設け、前記の
ような撮影条件のもとであっても主要被写体に合せて露
出補正、即ち逆光時にはプラス側に、ハイライト時には
マイナス側に露出補正し、適正露出値にて撮影を行い得
るようにしていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、従来の撮像装置は、露出補正回路を備えてはい
るものの、露出補正量が固定されていた。

このため、前記のように輝度差が大きいシーンの場合、
更に前記のように主被写体が輝度分布内で偏っている場
合において、露出補正により主被写体を適正露出値に設
定すると、画面全体が明るくなるため明るい部分が全体
に白くなる現象、いわゆるとんだ状態になる一方で、暗
部全体が黒くなる現象、いわゆるつぶれた状態になって
しまう。

また、撮像装置において前記撮影状況を自動判別してガ
ンマ補正量を変更することができないので、折角のシャ
ッターチャンスに前記のような撮影ミスを犯してしまう
ことがあった。

本発明は、前記実状に鑑みてなされたものであり、その
目的は撮影状況を自動判別してガンマ補正を行うことに
より、良好な撮影を行い得るようにした撮像装置を提供
することにある。

［課題を解決するための手段］ このような目的を達成するために本発明は、被写体の測
光データ又は撮影画像となる撮影データを複数エリアに
多分割し、かつ所定エリアの測光データ、例えば主被写
体の測光データと背景の測光データに基づいてガンマ補
正の要、不要、更に補正程度等の撮影状況を判別するた
めの判別値を得ると共に、被写体の撮影像となる撮影デ
ータ又は測光データを複数エリアに多分割し、分割され
たエリアから最大輝度値と最小輝度値とを得て平均輝度
値を得る。そして、前記判別値および前記平均値とによ
り複数のガンマ補正曲線のうち最適ガンマ補正曲線を選
択し、前記被写体および該主被写体外を最適の露出値に
て撮影し得るように構成したものである。

［作用コ このような構成を有する本発明にあっては、被写体の撮
影データに基づいて最適露出値を設定するガンマ補正曲
線が自動的に選択されるので、主被写体とその背景との
輝度差が大であっても、常に良好な撮影を行うことがで
きる。

また、前記ガンマ補正曲線の選択は自動的に行われるの
で、撮影装置の使い勝手が向上する、等の優れた効果を
奏する。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面と共に説明する。

なお、第１図は本発明を適用した電子スチルカメラの一
例を示す回路図であり、第２図は被写体の撮影状況を示
す説明図、第３図は被写体の多分割化を示す説明図、第
４図は被写体の撮影状況と撮影データの分割とを示す説
明図、第５図はガンマ補正曲線および再生時のガンマ補
正の選択を示す特性図である。

先ず、撮像用光学系１について説明すると、オートフォ
ーカス用レンズ２、絞り機構３、集光レンズ４、ハーフ
ミラ−５、光学ローパスフィルタ６からなり、該光学系
１は固体撮像素子等のイメージセンサ−７上に被写体像
を光学的に結像する。

なお、イメージセンサ−７の前面、即ち被写体像の結像
面には、光学的色フィルタ（図示せず）が設けられてい
る。

また、測光用光学系１１はレンズ１２．１３、更にハー
フミラ−１４からなり、撮影中の画像をモニターすると
ともに、受光素子１５上に測光データとなる被写体像を
結像する。

次ぎに信号処理系について説明すると、イメージセンサ
−７は光電変換作用により被写体像の輝度及び色彩に対
応したカラー映像信号Ｖａを発生する。該映像信号Ｖａ
は微小な電圧レベルでり、プリアンプ２１によって所望
電圧レベルに増幅されろ。

色分離回路２２は、Ｒ（赤）、Ｇ（縁）、Ｂ（青）の色
信号を得るものであり、色信号Ｒ，Ｇ、Ｂはガンマ補正
回路２３と輝度検出系５１とに供給される。そして、輝
度検出系５１及び後述するＡＥ測光部１６から得られる
制御信号によりガンマ補正曲線の選択が行われるのであ
るが、このガンマ補正動作については、後に第２図以下
の各図を参照して詳述する。

マトリクス回路２４は、ガンマ補正された色信号Ｒ，Ｇ
、Ｂについて所定の信号処理を行い、輝度信号Ｙ１色差
信号Ｒ−ＹＳＢ−Ｙを得る。

また、カラーエンコーダ２５は、綜合カラー映像信号（
ＮＴＳＣ方式のカラー映像信号）、更にＹ＋Ｓ、Ｒ−Ｙ
、Ｂ−Ｙ等の各種信号を得るものであり、これらは図示
を省略したデイスプレィ装置、或は記録回路等に供給さ
れ、所望の目的に供される。

次ぎに、測光系について説明すると、ハーフミラ−５に
よって反射した被写体像はレンズ１２を介してハーフミ
ラ−１４に映し出され、この被写体像はファインダーＦ
からレンズ１３を介してモニター映像として目視するこ
とができる。また、ハーフミラ−１４を透過した被写体
像の輝度は、受光素子１５によって検出される。この受
光素子１５は、例えばシリコンフォトセルの如き光電変
換効率の優れた光電変換素子によって構成されている。

そして、本実施例では被写体像の輝度に対応した測光信
号を得るだけでなく、被写体像を多分割化して光電変換
するように構成されている。

即ち、１フレームの被写体を複数エリアに多分割し、複
数の所定エリアの輝度に対応した測光信号を個別に得る
ように構成されている。

ここで、異常光の被写体例を第２図について説明すると
、主被写体である人物Ａの背面に太陽Ｂが位置している
ので、人物Ａ（７）顔はもとより人物全体が陰になって
暗くなり、典型的な逆光状態となっている。

一方、受光素子１５について、第３図に示すように例え
ば４分割したエリアＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を構成して
おくと、第２図に示した被写体を撮影する場合、点線で
示したようにエリアＰ１に主被写体である人物Ａが位置
し、明るい背景部分がエリアＰ２　、Ｐ３　、Ｐ４に位
置するようになる。

このような逆光状態では、エリアＰ１における人物Ａ、
換言すれば主被写体の輝度は低レベルであり、その外周
囲に分割形成されたエリアＰ２〜Ｐ４の輝度は高レベル
である。

従って、受光素子１５の各エリアＰ１〜Ｐ４から、各エ
リアの輝度の差に対応したレベル差の測光信号ｖｂが得
られることになる。このようにして得られた測光信号ｖ
ｂは、ＡＥ測光部１６に供給されるのであるが、ＡＥ測
光部１６は下記のような注目すべき作用を行うものであ
る。

即ち、各エリアＰ１〜Ｐ４から得られる測光信号ｖｂを
それぞれＰｂｌ　、Ｐｂ２　、Ｐｂ３　、Ｐｂ４とする
。そして、例えばＰｂ４／Ｐｂｌの値から逆光、及びハ
イライトを判別するための基準値ｋを求める。該基準値
ｋを設定する演算は、各エリアの測光信号Ｐｂｌ〜Ｐｂ
４が人力されることにより自動的に行われる。

前記演算によりｋを求め、この演算に続いて例えばＰｂ
ｌ　−Ｐｂ４＜　ｋ　ｃＤ演算を行い、ｋがＩＥＶ以上
になったとき逆光と判別し、かつガンマ補正量を制御す
る制御信号Ｖｃをカメラ制御回路３１に供給する。尚、
測光回路１６は、前記以外に多種の演算を行い得るよう
に構成してよく、他の演算例については後述するもので
ある。

一方、判別値ｋを演算した結果、ハイライトと判別され
た場合は、この演算に続いて例えばＰｂ１−Ｐｂ４＞ｋ
の演算を行い、ｋが２８Ｖ以上になったときハイライト
と判別し、かつガンマ補正量を制御する制御信号Ｖｃを
カメラ制御回路３１に供給する。

従って、前記制御信号Ｖｃは、前記一連の演算によって
逆光とハイライトを判別し、かつガンマ補正量を制御す
る情報を有するものになる。

そして、制御信号Ｖｃはカメラ制御部３１に供給され、
カメラ制御部３１はガンマ補正回路２３を駆動して後述
のように制御信号Ｖｃに対応したガンマ補正曲線を選択
する。

しかも本実施例においては、ガンマ補正の精度を向上さ
せるため、前記ＡＥ測光部１６以外に輝度検出系５１を
設け、制御信号Ｖｃに重畳してガンマ補正曲線の選択制
御を行うように構成されている。

即ち、色分離回路２２からＲ，Ｇ、　Ｂの色信号が出力
されるが、各色信号は輝度成分を含んでいるものである
。そして、輝度成分を含んだ色信号Ｒ，Ｇ、　Ｂは、輝
度検出系５１を構成するバッファ回路５２．５３．５４
を介して輝度検出部５５に供給される。

輝度検出部５５は、第４図に一点点線で示すように１フ
レームの撮影データを複数エリアに多分割化し、しかも
分割したエリアの撮影データから最大輝度値と最小輝度
値とを検知して輝度平均値を演算し、その演算結果に基
づいた第２の制御信号Ｖｅをカメラ制御部３１に供給す
るように構成されている。

ここで第２図及び第４図に示す被写体を例に説明すると
、輝度の最大値は太陽Ａの撮影エリアであり、輝度の最
小値は主被写体の撮影エリアである。そして、主被写体
は殆どの場合、本実施例のように人物であり、人物の光
反射率は一般的に３０％程度である。

前記ＡＥ測光部１６は、Ｐ１位置にて撮影された主被写
体となる人物Ａの測光データと、位置Ｐ４の測光データ
とにより前記演算を行っているので、制御信号Ｖｃは人
物の光反射率に関連していることになる。

そして本実施例では、たまたま主被写体である人物と最
小輝度値とが一致するものの、輝度検出部５５は本来は
主被写体である人物とは関係なく、最大輝度値と最小輝
度値とにより平均値を演算し第２の制御信号Ｖｅを得る
。

この結果、カメラ制御部３１には、前記のようにして得
られた２種の制御信号Ｖ５　Ｖｅが供給され、その情報
に基づいてガンマ補正回路２３を駆動し、最適ガンマ補
正曲線を選択する。

カメラ制御回路３１はマイクロプロセッサにて構成され
、前記制御信号Ｖｃ、Ｖｅに対応してガンマ補正回路２
３を制御するのであるが、ガンマ補正回路１６には第５
図に示すような多数のガンマ補正曲線が形成されている
。

即ち、通常のガンマ補正回路は、Ｃとして示したγ＝０
．４５のガンマ補正曲線によりガンマ補正を行うように
構成されているが、本実施例においてはａＳｂ、ｄＳｅ
として示すように多数のガンマ補正曲線が形成され、こ
れらのガンマ補正曲線はカメラ制御部３１によって自動
的に選択されるように構成されている。

尚、ガンマ補正曲線の選択は、制御信号Ｖｃ。

Ｖｅに基づいて同時に行われるのであるが、説明の便宜
のため先ず制御信号Ｖｃによる選択動作を述べ、次いで
制御信号Ｖｅによる選択動作を述べる。

いま仮に、ＡＥ測光部１６が前記演算により逆光と判別
し、かつ逆光の度合に対応した制御信号Ｖｃをカメラ制
御部３１に供給したとする。

カメラ制御部３１は、制御信号Ｖｃに基づいてガンマ補
正回路２３を駆動し、逆光の度合に対応してガンマ補正
曲線ｄＳｅの何れか１を選択する。

この結果、ガンマ補正回路２３からガンマ補正されたＲ
、、Ｇ、Ｂの色信号が得られ、次段のマトリクス回路２
４に供給されることになる。

また仮に、ＡＥ測光部１６が前記演算によりハイライト
と判別し、かつハイライトの度合に対応した制御信号Ｖ
ｃをカメラ制御部３１に供給したとする。

カメラ制御部３１は、制御信号Ｖｃに基づいてガンマ補
正回路２３を駆動し、ハイライトの度合に対応してガン
マ補正曲線ａＳｂの何れか１を選択する。

この結果、ガンマ補正回路２３からガンマ補正されたＲ
、ＧＳＢＯ色信号が得られ、次段のマトリクス回路２４
に供給される。

上述のガンマ補正を行うことにより、逆光で暗くなって
いた部分の輝度が明るく補正されるようになり、第２図
を例にすれば人物への輝度が高められて非常に見やすい
映像にりこる。また、第２図で例示した場合とは逆に、
人物Ａがハイライトである場合は、その部分の輝度が暗
く補正されることになる。

次ぎに、制御信号Ｖｅによるガンマ補正曲線の選択動作
について説明する。

即ち、ｌシーンの輝度分布が大で高輝度側にずれている
場合は、第５図の下部に斜線で示すように高輝度側がつ
ぶれた映像になる。

しかし、制御信号Ｖｅは１シーンの映像の平均輝度に対
応したものであり、該制御信号Ｖｅによりガンマ補正曲
線（例えばガンマ補正曲線ｅ）を選択すると、最小輝度
Ｍｉｎから最大輝度Ｍａｘまでが矢印で示すようにラチ
チニード内に収まるようになり、前記つぶれが解消され
る。

その上、Ｘ印で示した主被写体の輝度もガンマ補正曲線
ｅの選択にともなって矢印のように変化する。従って、
ガンマ補正曲線は制御信号Ｖｃ。

Ｖｅにより高精度に選択されることになり、高輝度側の
前記つぶれを解消すると同時に、撮影された画像の輝度
のバランスを良好になすことができる。

なお、前記のように露出補正が行われた場合、再生時の
ガンマ特性図は第５図（Ｂ）に示すようになる。

即ち、ガンマ補正曲線Ｃが選択された場合は、入力対出
力の関係はＣ′に示すようにほぼ１：１になる。また逆
光に対応してガンマ補正曲線ｄ。

ｅが選択された場合の入力対出力の関係はｄ′。

・′に示すようになり、ハイライトに対応してガンマ補
正曲線ａ、　　ｄが選択された場合の入力対出力の関係
はａ　／　、　　ｂ　／に示すように変化する。

そして、露出補正にて全体をシフトさせた場合は、Ｃ′
に示すように、特性全体がシフトアップされる。

次ぎに、カメラ制御部３１に関連する他の制御系につい
て説明する。カメラ制御部３１は、カメラの中枢機能を
有しているものであり、前記ガンマ補正の制御以外に多
種の制御を行うように構成されている。レンズ３２、受
光素子３３、ＡＦ測距部３４は、オートフォーカスのた
めの距離データを得るものであって、主被写体までの距
離を測定したデータＶｄをカメラ制御部３１に供給する
。

カメラ制御部３１は、距離データＶｄに基づいてレンズ
駆動部３５に焦点合わせのための制御信号を供給する。

レンズ駆動部３５は、前記制御信号に対応してビニオン
及びラック等にて構成されたレンズ駆動機構３６を駆動
し、レンズ２を第１図で左右方向に移動せしめて自動焦
点調整を行う。

更にカメラ制御部３１は、絞り駆動部３７を駆動して絞
り機構３を制御し、最適露出制御を行う。

またカメラ制御部３１は、ＣＣＤ駆劾部３８を駆動して
イメージセンサ７を制御し、所定の撮影動作を行わしめ
る等の多種多様な動作をなす。

以上に本発明の一実施例を説明したが、本発明は前記に
限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

例えば、前記ＡＥ測光部１６における演算は、前記以外
にＰｂｌ　＋Ｐｂ２−Ｐｂ４　、Ｐｂｌ　＋Ｐｂ２　＋
Ｐｂ３−Ｐｂ４　、更にｐｂ２−Ｐｂ４　、Ｐｂ３−Ｐ
ｂ４と前記にとの比較演算を行い、前記のようにガンマ
補正を行う制御信号Ｖｃを得るように構成してよい。

また、制御信号Ｖｅについては、１シーンの全てのブロ
ックの輝度値から平均値を演算したものであってよい。

なお、前記実施例では色分離回路２２から得られる色信
号Ｒ，Ｇ、　Ｂについて平均輝度値を求め、測光信号ｖ
ｂから撮影状況を判別するようにしているが、この構成
に限定されるものではない。

即ち、測光信号ｖｂについて第４図に示すように多分割
し、平均輝度値を検出する一方、色信号Ｒ，Ｇ、　Ｂに
ついて撮影状況を判別するように構成してよい。

この場合も、前記同様の効果が得られる。

更に、制御信号Ｖｃ、Ｖｅの何れか一方、あるいは両者
をガンマ補正回路２３に直接供給し、ガンマ補正曲線を
選択するように構成してもよい。

更に、絞り機構３は、前記制御信号Ｖｃ、Ｖｅに基づい
て制御するように構成してもよい。

尚、ガンマ補正曲線の形成については、下記の如き変形
が可能である。

即ち、前記のようにガンマ補正曲線を変える場合、ガン
マ補正曲線に合わせてホワイトバランスをとる必要があ
る。多数のガンマ補正曲線を備えた場合はカメラの回路
負荷が大になるが、ガンマ補正曲線数を削減しても回路
負荷を低減したいことがある。

そしてガンマ補正を必要とする状況は逆光時に多く、ハ
イライト状況は少ないので、逆光時においてのみ前記Ａ
Ｅ測光部１６から制御信号Ｖｃを得るように構成し、前
記ガンマ補正をなすように構成してもよい。このような
構成であっても、主被写体が高輝度側、即ち前記実施例
に従えばエリアＰ４等に相当する位置に在ってもラチチ
ュード内に入り、良好な撮影を行うことができる。なお
、上述した実施例はアナログ電子スチルカメラへの適用
例を示したものであるが、本発明のは広い範囲にわたっ
て利用することができる。

即ち、ディジタル電子スチルカメラのガンマ補正に利用
することができる。

ディジタル電子スチルカメラには、イメージセンサから
得られる映像信号を前処理回路にてガンマ補正等を施す
ように構成したものがあり、この前処理回路に好適であ
る。

更に、ビデオムービーとして知られているＶＴＲ用カメ
ラのガンマ補正回路に利用することができることはいう
までもない。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明の撮像装置によれば、被写
体の測光データを又は撮影画像となる撮影データ多分割
し、かつ分割されたエリアのうち所定エリアの複数の輝
度値から撮影状況を判別する制御信号を得るとともに、
撮影画像となる撮影データ又は槽データを所望エリアに
多分割して平均輝度値を検知し、前記判別および平均輝
度値の２種の制御信号を得て、ガンマ補正回路に形成さ
れた複数のガンマ補正曲線から最適ガンマ補正曲線を自
動的に選択するように構成した。

依って、逆光、ハイライト等の異常光のもとで撮影して
も、主被写体が暗（なったり、明るくなりすぎる等の撮
影ミスが低減されると同時に、１フレームの画面全体の
階調が良好になり、画質の優れた撮影を行うことができ
る。

また、前記ガンマ補正曲線の選択は、全く自動的に行わ
れるので、撮像装置の使い勝手が向上し、撮像装置の付
加価値がより一層向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す電子スチルカメラの回
路図、 第２図は被写体の撮影状況を示す説明図、第３図は被写
体の多分割化を示す説明図、第４図は被写体の撮影状況
を示す説明図、第５図はガンマ補正曲線および再生時の
ガンマ特性図である。 図中の符号 １：撮影光学系 ７：イメージセンサ− １５：受光素子 １６：ＡＥ測光部 ２２：色分離回路 ２３：ガンマ補正回路 ２４：マトリクス回路 ２５：エンコーダ ３１：カメラ制御部 ５１：輝度検出系 ５２〜５４：バッファアンプ ５５：輝度検出部 Ｖａ：カラー映像信号 ■ｂ：測光信号 Ｖｃ、Ｖｅ：制御信号 Ｐ１〜Ｐ４：多分割された所定エリア ａＡ−ｅ：ガンマ補正曲線 Ａ：主被写体 弔 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被写体の撮影画像となる撮影データ、又は測光データの
   何れか一方について所望エリアに分割し、かつ分割しさ
   れたデータのうち主被写体データと主被写体以外のデー
   タとに基づいて演算を行ない撮影状況を判別する測光手
   段と、 前記分割対象となる以外のデータを複数エリアに多分割
   し、かつ分割されたデータから最大輝度値および最小輝
   度値を検出する輝度検出手段と、選択可能な複数のガン
   マ補正曲線を具備し、かつ前記測光手段及び前記輝度検
   出手段の制御により、前記被写体の撮影像を最適露出値
   になるための最適ガンマ補正曲線を選択するガンマ補正
   手段とを備えた撮像装置。