JPH04167771A - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置

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JPH04167771A
JPH04167771A JP2291816A JP29181690A JPH04167771A JP H04167771 A JPH04167771 A JP H04167771A JP 2291816 A JP2291816 A JP 2291816A JP 29181690 A JP29181690 A JP 29181690A JP H04167771 A JPH04167771 A JP H04167771A
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Hirofumi Takei
竹井 浩文
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/70Circuitry for compensating brightness variation in the scene
    • H04N23/71Circuitry for evaluating the brightness variation
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/70Circuitry for compensating brightness variation in the scene
    • H04N23/75Circuitry for compensating brightness variation in the scene by influencing optical camera components

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、例えばビデオ・カメラ等に用いて好適な自動
露出制御装置に関する。
[従来の技術] 従来よりビデオ・カメラ等には露出を常に最適状態に保
つため、自動露出制御装置が設けられている。
これらの自動露出制御装置では、通常、出力映像信号レ
ベルが一定になるように、光学系の絞り及び映像信号レ
ベルを制御する。絞りや映像信号レベルを制御するため
の測光回路としては、従来、1画面内の全体について平
均化を行う回路が用いられたが、被写体と背景との輝度
差が大きい場合には、逆光であれば被写体が黒くつぶれ
、順光であれば被写体が白くとんでしまい、共に不自然
な画像になる。
これを防ぐために、画面の一部分、例えば被写体の位置
している確率の高い中央部分の枠内を重点的に測光する
方式が提案された。この測光方式では、測光枠の位置が
画面内で固定されているので、以下、固定枠重点測光方
式と呼ぶ。
第7図は、一般的な民生用ビデオ・カメラの固定枠重点
測光方式による、従来の自動露出制御装置の構成ブロッ
ク図を示したものである。10は撮像光学系、12は入
射光量を規制する絞り、14は撮像素子、16はバッフ
ァアンプ、18はAGC(オート・ゲイン・コントロー
ル)回路、20は絞り12を制御するための測光回路、
22は測光回路20の出力に従い絞り12を駆動する絞
り駆動回路、24はAGC回路18の利得を制御するた
めの測光回路、26は測光回路20.24の測光枠を指
示する枠信号を出力する固定測光枠信号発生回路、28
は映像信号出力端子、30は複合同期信号入力端子であ
る。
上述の如く、測光回路20は撮像素子14の出力レベル
が一定になるように、絞り駆動回路22を介して絞り1
2を制御し、また、測光回路24はAGC回路18の出
力信号レベルが一定になるように、AGC回路18の利
得を制御する。
第8図は測光回路20の構成例を示したものである。測
光回路24も同様の構成である。31はアナログ・スイ
ッチ、32.34はロー・バス・フィルタ(LPF) 
、36.38は抵抗、40はバッファアンプである。バ
ッファアンプ16の出力映像信号はLPF32に直接及
びアナログ・スイッチ31を介してLPF34に印加さ
れる。アナログ・スイッチ31は固定測光枠信号発生回
路26の出力する枠信号により開閉制御され、映像信号
の測光枠内に相当する部分では閉成状態になる。
つまり、LPF32は画面全体についての平均信号を出
力し、LPF34は測光枠内について平均信号を出力す
る。これらの平均信号をそれぞれ抵抗36.38で重み
付けした後、加算し、バッファアンプ40から出力する
。LPF32の出力の重み付けが大きければ、全面平均
測光に近くなり、その逆ならば測光枠内の重点測光に近
くなる。
[発明が解決しようとしている課題] しかしながら、上記の従来例の固定枠重点測光方式では
以下のような問題点があった。例えば、屋外撮影では、
画面上部に空が入る逆光状態がしばしば生じるが、これ
に対して被写体を重点測光し、被写体の黒つぶれを回避
した場合には、重点測光枠は第9図(a)に示すような
ものが望ましい。しかし、第9図(b)に示すように、
被写体が低輝度の服(例えば、学生服やコート等)を着
た人物であるような場合、測光枠内に低輝度の服が入っ
ているため、平均輝度が低くなり、それに合わせて絞り
の制御が行われるので、被写体の顔が白くとんでしまう
また、第9図(c)に示すように、人物の顔の部分だけ
が特に明るい場合(スポット光を浴びた人物)にも、平
均輝度は低くなり、被写体の顔が白くとんでしまう。
従って、本発明の自動露出制御装置は、上述の問題点に
鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、
被写体の条件に応じた適正な露出制御を行うことができ
る自動露出制御装置を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 上述の課題を解決し、目的を達成するために、本発明の
自動露出制御装置は、画面内の所定の位置に設定された
測光領域に対して重点測光する測光手段と、前記画面内
に設定された複数の検出領域それぞれにおける映像信号
中の輝度成分のレベルと色度成分のレベルを検出して評
価し、被写体に追従して該被写体の撮影状態を判別する
判別手段と、該判別手段の判別結果に応じて前記測光手
段の測光制御信号を補正する補正手段とを備えたもので
ある。
また詳しくは、前記判別手段は、被写体の光線状態が通
常状態か非通常状態かを少なくとも評価するとともに、
該被写体に、ある特定の色を有する部分があるか否かを
評価し、それらの評価情報から前記被写体の撮影状態を
判別するように構成され、前記補正手段は、前記判別手
段により、前記被写体の撮影状態が、非通常状態の光線
状態で、且つ、該被写体に前記特定の色を有する部分が
あると判別された時、該特定の色を有する部分を含む前
記検出領域が適性露出となるように、前記測光手段に補
正情報を供給するようにしたものである。
[作用] 上記の構成において、本発明の自動露出制御装置は、被
写体の輝度情報と色度情報を評価しながら露出制御を行
い、撮影状況、即ち、被写体の条件に応じた適正な露出
制御を行なうように働(。
[実施例] 以下、本発明の好適な一実施例について、図面を参照し
て詳細に説明する。
第1図は一実施例における自動露出制御装置の構成を示
すブロック図である。前述の第7図と同一構成要素につ
いては同一符号を付し、その説明を省略する。
第1図において、42は画面の逆光、過順光等の状態を
判別して補正信号を発生するための露出補正信号発生回
路である。露出補正信号発生回路42は、複合同期信号
にしたがって撮像画面を複数領域に分割設定し、各領域
の輝度情報と色度情報にもとづき、撮像画面内の被写体
位置を実質的に追尾して、各位置における輝度情報と色
度情報を的確に検出し、所定の演算を行い、露出を補正
するための補正信号を発生する。詳細は後述する。
44は、撮像画面上に固定の測光領域(測光枠)を設定
する固定測光枠信号発生回路26から出力された固定枠
信号、及び露出補正信号発生回路42から出力された補
正信号に従い、バッファアンプ16の出力の出力レベル
にもとづいて測光を行う測光回路である。また、46は
測光回路44と実質的に同様の構成を有し、バッファア
ンプ16の信号から色差信号R−Y、B−Y、輝度信号
Yを分離し、オートゲインコントロールを行なう色分離
AGC回路19からの輝度信号Yの出力レベルにもとづ
いて測光を行う測光回路である。
29はエンコーダで、その出力として標準テレビジョン
信号が得られる。
次に、第1図に示す自動露出制御装置の動作について説
明する。被写体からの光は撮像光学系10に入射し、絞
り12により光量を制限された後、撮像素子14の撮像
面上に結像する。撮像素子14の出力はバッファアンプ
16を介して、色分離AGC回路19及び測光回路44
に印加される。色分離AGC回路19の各出力は、エン
コーダ29へ供給される。一方、色分離AGC回路19
の輝度信号出力Yは、測光回路46及び露出補正信号発
生回路42にも印加されている。また、露出補正信号発
生回路42へは、色分離AGC回路19からの色差信号
出力R−Y、B−Yも印加される。
測光回路44.46は固定測光枠信号発生回路26から
の固定枠信号及び露出補正信号発生回路42からの補正
信号にもとづいて人力輝度信号レベルを検出し、測光回
路44は絞り駆動回路22を介して絞り12の開口量を
制御し、測光回路46は色分離AGC回路19の利得を
制御する。これによって映像信号レベルを一定に保つ。
尚、バッファアンプ16と色分離AGC回路19との間
には、所謂γ処理回路が接続されることがあるが、一般
的に信号レベルは上記のような絞り制御及びAGC制御
ループによって制御される。
露出補正信号発生回路42の具体的構成の詳細を第2図
に示す。同図において、色分離AGC回路19から出力
される輝度信号Yはゲートスイッチ50を介して積分回
路53に印加される。A/D変換器56は積分回路53
の積分出力をディジタル値に変換し、制御用マイクロコ
ンピュータ59へと供給する。制御用マイクロコンピュ
ータ59は、1フイールド(1画面)毎にA/D変換器
56の出力を取り込み、積分回路53をフィールド周期
でリセットする。
同様にして、色分離AGC回路19から出力される色差
信号R−Y、B−Yは、それぞれゲートスイッチ51.
52を介して積分回路54.55に印加される。A/D
変換器57.58はそれぞれ積分回路54.55の積分
出力をディジタル値に変換し、制御用マイクロコンピュ
ータ59へと供給する。制御用マイクロコンピュータ5
9は1フィールド毎にA/D変換器57.58の出力を
取り込み、積分回路54.55をフィールド周期でリセ
ットする。
制御用マイクロコンピュータ59の制御動作について詳
細は後述するが、その概略動作について説明する。制御
用マイクロコンピュータ59は画面を複数の領域に分割
すべく、その分割位置を示す信号を画面分割信号発生回
路60に印加する。
画面分割信号発生回路60は、この分割位置信号と、入
力端子30より入力される映像信号の複合同期信号とか
らゲートスイッチ50,51.52の開閉を制御する画
面分割信号を発生する。
これにより、スイッチ50,51.52はそれぞれ輝度
信号Y9色差信号R−Y  、  色差信号B−Yの中
の分割枠内に相当する部分にっていは、閉成されて、そ
れぞれ接点a、b、cに接続され、分割枠外に相当する
部分については解放され、接点a、b、cとは接続され
ないので、積分回路53,54.55は分割枠内に相当
する信号成分のみ積分することができる。制御用マイク
ロコンピュータ59は、その各分割枠内の積分情報より
画面の逆光、過順光状態を判別し、D/A変換器61へ
露出補正データを出力する。
次に、第3図(a)、(b)を用いて画面を複数の領域
に分割する動作について説明する。第3図(a)は、た
とえば画面を10分割してその各分割領域の輝度レベル
(積分値)を評価し、画面の状況を判別する場合を説明
するものである。輝度信号Yは第3図(a)の番号順に
各フィールド毎に分割される。ここで、分割領域Y7.
Y8゜Y9.YIOの輝度信号レベルの平均値は、被写
体周辺部の輝度レベルとして用いる。また、画面の中央
部近傍の分割領域Yl、Y2.Y3.Y4、Y5.Y6
のうちどれか1つを被写体の輝度レベルとして用いる。
第3図(b)は、たとえば画面を12分割して、その各
分割領域の色度レベルR−Y、B−Y(積分値)を評価
し、画面の状況を判別する場合を説明するものである。
色差信号R−Y、B−Yは、第3図(1))の番号順に
各フィールド毎に分割される。ここで、色差信号の分割
領域c1〜C12は、第3図(a)の中央部近傍の分割
領域Y1〜¥6と全体の位置は同じであるが、個々の位
置は異なり、大きさも色差信号の分割領域の方が細か(
なっている。これは、中央部近傍の色度情報をより詳し
く得るためである。
次に、本発明の装置における逆光状態の判別方法を説明
する。
逆光状態の判別には主要被写体周辺部の輝度レベルY 
AVRと、主要被写体の輝度レベルYMINによって算
出される両者の差Y9UBと、比YEVを用いる。ここ
で、Yll、Nは分割枠Yl、Y2.Y3、Y4.Y5
.Y6のうちの最小輝度レベルである。
以下に、これらの数値の関係を式で示す。
Ysua :YAvRYMIN    (1−1)Y 
EN  =Y AVR/ YMIN(12)そして、こ
のY suBとYEVが一定閾値を越えて太き(なった
場合に、逆光状態と判断する。
次に、逆光状態と判断した場合の補正方法を第4図、第
5図を用いて説明する。
逆光状態と判別した場合、色差信号の分割領域の中で、
肌色の部分がある場合とそうでない場合とでは補正方法
は異なる。肌色を判別するには、色差信号分割領域C1
〜C12の中で、R−YとB−Yの値が第4図斜線部に
示すような関係にある場合に、その分割領域は肌色であ
ると判別する。
第5図(a)は肌色を含まない逆光シーンにおける被写
体と輝度信号分割領域の関係図、第5図(a゛)は同シ
ーンでの被写体と色差信号分割領域の関係図である。こ
のように、色差信号分割領域に肌色が存在しない逆光の
場合は、YMIN(この場合、分割枠Y5の輝度レベル
がYMINとなる)が、適正露出量となるように露出補
正量をマイクロコンピュータ59が演算し、D/Aコン
バータ61から逆光補正信号を出力する。逆光補正信号
は、測光回路44.46に印加され、測光回路44は絞
り制御回路22を介して絞り12を制御し、測光回路4
6は色分解AGC回路19を制御して、入射光量を増大
させる。
第5図(b)は、低輝度の服(例えば、黒い学生服やコ
ート等)を着た人物の居るシーンにおける被写体と輝度
信号分割領域の関係図、第5図(b’)は同シーンでの
被写体と色差信号分割領域の関係図である。このような
シーンでは、被写体の背景が白壁等のような場合は、あ
まり強い逆光でな(でもYMIN(この場合、分割枠Y
5の輝度レベルがYMINとなる)が、背景に比べかな
り小さ(なるため、式(1−1)、(1−2)の値が逆
光条件に入ってしまう。
この場合、Y MINが適正露出量となるように逆光補
正を行なうと、人物の顔の部分(肌色の部分)は露出オ
ーバーになり、白とびとなってしまう。これを防ぐため
、逆光と判断された場合、色差信号分割領域に肌色が存
在する場合、肌色の存在する色差信号分割枠を含む輝度
信号分割枠の値が適正露出となるように、露出補正信号
発生回路42が補正信号を出力する。
ここで、第5図(b゛)では、人物の顔(肌色)が分割
枠C1,C2,C3,C4,C5,C6、C8に存在す
るが、このような場合は各分割枠の中で最も肌色が多く
含まれる色差信号分割枠(第4図の肌色レベルが最大の
分割枠)を含む輝度信号分割枠が適正露出となるように
する。第5図(b゛)で、肌色レベルが第4図の肌色領
域内にある分割枠はC2とC5である。
ここで、それぞれの分割枠の肌色レベルを第4図内に示
すと、C2の値は点Qとなり、C5の値は点Pとなる。
よって、点Pの方が肌色レベルが大きいため、分割枠C
5を含む輝度信号分割枠Y2の値が適正露出となるよう
に露出補正信号発生回路42が補正信号を出力する。
第5図(b)のシーンでは、固定測光枠により、分割枠
Y5の近傍を重点測光しているため、露出補正信号発生
回路42からの補正信号が無いような無補正状態でも、
顔の部分が露出オーバーとなってしまうため、露出補正
信号発生回路42は、逆光補正とは逆に絞り121色分
離AGC回路19を制御して入射光量を減少するような
補正信号を出力する。
ただし、固定測光枠により重点測光を行なわないシステ
ムでは、無補正状態では顔の部分が露出不足となってし
まうため、逆光補正信号を出力し、入射光量を増大させ
なければいけない。
一方、第5図(c)の状態のように分割枠Y7、Y8.
Y9.YIOの輝度レベルが低く、分割枠Yl、Y2.
Y3.Y4.Y5.Y6の中に輝度レベルが一定閾値を
越えるような被写体(この場合は人物の顔の部分)のあ
る場合は、あきらかに過順光状態と判断される。このよ
うな場合も、色差信号分割枠内に肌色が存在する場合は
、肌色の存在する色差信号分割枠を含む輝度信号分割枠
の輝度レベル(この場合Y2の値)が適正露出となるよ
うに、逆光補正とは逆に絞り12.色分離AGC回路1
9を制御して入射光量を減少するような補正信号を出力
する。
また、第5図(d)のように、被写体が移動して撮像画
面内における位置が変化した場合でも¥111Nは分割
枠Yl、Y2.Y3.Y4.Y5.Y6の最小値として
いるので(この場合、分割枠Y6の値がY MINとな
る)、これらの分割領域の範囲内で新たにY MINが
被写体輝度となり、実質的に被写体を追尾して、逆光補
正を行なう。また、同様に肌色を含む輝度信号分割枠も
、常に最大の肌色レベルが存在する色差信号分割枠を含
むものとしているため、実質的に被写体を追尾して適正
露出となるように制御することができる(この場合、分
割枠Y3の値を適正露出にするように働()。
この追尾動作は、過順光の被写体に対しても、同様に行
なうことができる。例えば、輝度信号分割枠Yl、Y2
.Y3.Y4.Y5.Y6の輝度レベルの最大値Y M
AXを常に一定閾値と比較し、もしその時、色差信号分
割領域内に、肌色と判別される分割枠がある場合、その
色差信号分割枠を含む輝度信号分割枠が適正露出となる
ように制御すればよい。
ここで、測光回路44の構成を第6図にブロック図で示
す。測光回路46の構成も測光回路44と同じであるた
め、測光回路44についてのみ説明する。同図において
、60は加算器である。測光回路44.46の構成は基
本的に第8図の構成と類似しており、第8図の構成要素
と同一機能を有する要素については同一符号を付しであ
る。また、露出補正信号発生回路42からの補正信号電
圧をVa、バッファアンプ40からの電圧をViとし、
加算器60からの出力信号を■i′とする。
露出補正信号発生回路42が逆光補正信号Va(Va<
Vi)を出力すると、加算器6oはバッファアンプ40
の出力(測光信号)に補正信号Vaの電圧を加算する。
加算後の■i′はVi′<Viとなる。露出制御はその
低下分Vi−Vi′を補うように働(ので映像信号レベ
ルが増加し、逆光補正が行われ、被写体の黒っぷれが補
正される。
また、露出補正信号発生回路42が過順光補正信号Va
′ (Va′>Vi)を出力すると、加算器60はバッ
ファアンプ40の出力(測光信号)に補正信号Va′の
電圧を加算する。加算後の■i′はVi’ >Viとな
る。露出制御はその増加分Vi′−Viを補うように働
くので映像信号レベルが低下し、過順光補正が行われる
以上説明したように、本実施例においては、被写体を複
数の輝度信号検出領域と色差信号検出領域に分割し、そ
れぞれの領域から得られる輝度成分と色度成分のレベル
を検出して評価し、被写体位置の変化に追従しながら画
面の逆光状態、又は過順光状態を判別し、露出を最適補
正しているので重点測光方式であっても誤判別を生じる
ことがな(、また、肌色を検出しているため、特に人物
の撮影において適正な露出での撮影が可能になる。
なお、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で上記実施
例を修正もしくは、変形したものに適用可能である。
例えば、第6図の構成では電圧加算による制御を行って
いるが、電流加算などの方法でも良いことは言うまでも
ない。
また、本実施例では、色差信号検出領域で肌色を検出し
制御していたが、人物に重みを置かない場合は特に肌色
でなくても良く、例えば、緑色を検出し制御することに
より、植物の緑が適正露出となるようなシステムにする
こともできる。
[発明の効果] 以上述べたように、本発明の自動露出制御装置において
は、被写体の輝度情報と色度情報を評価しながら露出制
御を行い、撮影状況、即ち、被写体の条件に応じた適正
な露出制御を行なうことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の自動露出制御装置の一実施例を示すブ
ロック図、 第2図は第1図における露出補正回路の構成を示すブロ
ック図、 第3図は輝度信号分割領域と色差信号分割領域を説明す
るための図、 第4図は肌色領域を示すためのベクトル図、第5図は被
写体と輝度信号分割領域との関係、被写体と色差信号分
割領域との関係を説明するための図、 第6図は測光回路の構成を示すブロック図、第7図は一
般的な自動露出制御装置の一例を示すブロック図、 第8図は第7図中の測光回路の構成を示すブロック図、 第9図は被写体と固定測光枠との関係を説明するための
図である。 図中、10・・・撮像光学系、12・・・絞り、14・
・・撮像素子、16・・・バッファアンプ、18・・・
AGC回路、19・・・色分離AGC回路、20・・・
測光回路、21・・・映像信号出力端子、22・・・絞
り駆動回路、24・・・測光回路、26・・・固定測光
枠信号発生回路、28・・・映像信号出力端子、29・
・・エンコーダ、30・・・複合同期信号入力端子、3
1・・・アナログスイッチ、32・・・ローパスフィル
タ、34・・・ローパスフィルタ、36・・・抵抗、3
8・・・抵抗、40・・・バッファアンプ、42・・・
露出補正信号発生口路、44・・・測光回路、46・・
・測光回路、50・・・スイッチ、51・・・スイッチ
、52・・・スイッチ、53・・・積分器、54・・・
積分器、55・・・積分器、56・・・A/Dコンバー
タ、57・・・A/Dコンバータ、58・・・A/Dコ
ンバータ、59・・・制御用マイクロコンピユータ、6
0・・・画面分割信号発生回路、61・・・D/Aコン
バータである。 Δ (Q) 第5 (q′) 図 (C) 第 (C′) 5図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)画面内の所定の位置に設定された測光領域の信号
    を用いて測光する測光手段と、前記画面内に設定された
    複数の検出領域それぞれにおける映像信号中の輝度成分
    のレベルと色度成分のレベルを検出して評価し、被写体
    に追従して該被写体の撮影状態を判別する判別手段と、
    該判別手段の判別結果に応じて前記測光手段の測光制御
    信号を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする自
    動露出制御装置。
  2. (2)前記判別手段は、被写体の光線状態が通常状態か
    非通常状態かを少なくとも評価するとともに、該被写体
    に、ある特定の色を有する部分があるか否かを評価し、
    それらの評価情報から前記被写体の撮影状態を判別する
    ように構成され、前記補正手段は、前記判別手段により
    、前記被写体の撮影状態が、非通常状態の光線状態で、
    且つ、該被写体に前記特定の色を有する部分があると判
    別された時、該特定の色を有する部分を含む前記検出領
    域が適正露出となるように、前記測光手段に補正情報を
    供給することを特徴とする請求項第1項に記載の自動露
    出制御装置。
  3. (3)前記非通常状態とは、逆光状態あるいは、過順光
    状態であることを特徴とする請求項第2項に記載の自動
    露出制御装置。
  4. (4)前記判別手段は、映像信号中の輝度成分レベルの
    分布状態から撮像画面内の被写体領域と該被写体領域の
    周辺領域における輝度成分のレベルを検出し、該被写体
    領域の輝度成分のレベルと周辺領域の輝度成分のレベル
    の差情報と比情報を用いて、前記被写体の光線状態を評
    価するように構成されていることを特徴とする請求項第
    2項に記載の自動露出制御装置。
  5. (5)前記輝度成分のレベルを検出するための複数の検
    出領域の位置及び大きさと、前記色度成分のレベルを検
    出するための複数の検出領域の位置及び大きさとを異な
    らせたことを特徴とする請求項第1項に記載の自動露出
    制御装置。
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