JPH0556338A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】本発明は、撮影環境、撮影状況によらず常に最
適露出制御の可能なビデオカメラの自動露出制御装置を
提供する。 【構成】アイリス２，シヤツタスピード１２，ゲイン５
等の動作を行なうビデオカメラにおいて、撮影条件に応
じて前記複数の制御パラメータの制御特性を異ならせた
複数のプログラム撮影モードを選択的に設定可能となす
とともに、前記プログラム撮影モードの切り換え動作に
連動して画像信号処理手段の処理特性にその設定された
プログラム撮影モードに応じた特殊効果等を付与し得る
ように構成し、撮影状況、撮影環境に応じて常に最適な
撮影を行なうことが可能となるとともに、設定された撮
影モードに応じてカメラ信号処理、画像信号処理の特性
を変化させ、特殊効果等を付与することができ、各撮影
モードの特長を引き立たせることのできるビデオカメラ
装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はビデオカメラ等の撮像装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオカメラを初めとする映像機
器の進歩は目覚ましく、各種機能の自動化、操作性の改
善がはかられ、たとえばズームレンズの装備、自動焦点
制御、自動露出制御等の自動化は必須となつており、た
とえば自動露出制御について見れば、撮影画像の品位を
決定する需要な要素であり、あらゆる撮影環境において
も、常に安定で良好な自動露出制御が可能でなければな
らず、自動露出制御機能の重要性はきわめて高い。

【０００３】図１４は一般的なビデオカメラの露出制御
系の基本構成を示すブロツク図で、１０１は撮影レンズ
光学系、１０２は入射光量を調節するアイリス、１０３
は撮影レンズ光学系によりその撮像面に結像され且つア
イリスによつて光量を調節された画像を光電変換して撮
像信号に変換するＣＣＤ等の撮像素子、１０４は撮像素
子より出力された撮像信号に所定の信号処理を施して規
格化された映像信号に変換するカメラ信号処理回路、１
０５は映像信号出力端子、１０６はアイリス１０２を駆
動して開口量を可変するモータ、１０７はモータ１０６
を駆動制御する絞り駆動回路、１０８は撮像素子１０３
の蓄積、読み出し、リセツトタイミングを制御するとと
もに、蓄積時間（露光時間）を可変制御して所望のシヤ
ツタスピードを設定するＣＣＤ駆動回路、１０９はカメ
ラ信号処理回路より出力された輝度信号のレベルに基づ
いて、露光状態を評価し、絞り駆動回路１０７、ＣＣＤ
駆動回路１０８を制御して露光を最適に制御する自動露
出制御回路（ＡＥ回路）、１１０はキー操作の入力を受
け付けるスイツチパネルである。

【０００４】ＡＥ回路１０９による露光制御について説
明すると、カメラ信号処理回路１０４より出力された輝
度信号を積分してそのレベルが所定の範囲内に入るよう
に絞り駆動回路１０７を制御し、アイリスモータへと出
力する駆動電流を制御してアイリスの開口量を可変する
アイリス制御用の閉ループが構成されるとともに、スイ
ツチパネル１１０のキー操作に応じて、ＣＣＤ駆動回路
１０８を制御してその駆動パルスを切り換え、撮像素子
１０３の蓄積時間を可変することにより露光時間すなわ
ちシヤツタスピードを制御し、適正露光状態を得るよう
な制御系を備えている。

【０００５】またこの蓄積時間制御はいわゆる電子シヤ
ツタと称されるものであり、たとえばＮＴＳＣの場合通
常の毎画面１／６０秒の露光時間の他に、１／１００か
ら１／１００００秒程度のものまで複数段階の光蓄積時
間の選択が可能である。

【０００６】このように構成されたシステムにおいて、
高速電子シヤツタを使用すると、任意に選択した各々の
設定露光時間すなわちシヤツタスピードごとに、これを
基準として撮像光学系の絞り機構（アイリス）を制御す
る自動露光制御モードが存在することになるため、いわ
ゆるシヤツタ優先モードとなる。図１５はシヤツタ優先
モードを示し、横軸のシヤツタスピードを選択し、その
シヤツタスピードを固定して縦軸の絞り値を可変するも
のである。

【０００７】

【発明の解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たビデオカメラ装置のように、撮像信号の輝度レベルに
よるアイリス制御、シヤツタ優先モードでは、様々な撮
影環境、撮影状況において常に適切な露出制御を実現す
ることはできず、適切な露出制御ができない場合がしば
しば生じていた。

【０００８】特に銀塩カメラのように一瞬の静止画撮影
を行なうカメラにおいては、撮影の瞬間の露出制御が適
切に行なわれればよいが、ビデオカメラのように、動画
を長時間にわたつて撮影するような場合においては、撮
影中にも刻々と変化する撮影状況、撮影環境に対して自
然に追従し、常に安定で且つ最適な露出制御が行なわれ
なければならず、これらの条件を満たすビデオカメラの
露出制御装置の実現が強く望まれている。

【０００９】本発明の目的は、これらの条件をすべて満
たし、撮影環境、撮影状況によらず常に最適露出制御の
可能なビデオカメラの自動露出制御装置を提供すること
にある。

【００１０】

【問題点を解決するための手段】本発明は上述の目的を
達成するために、複数の制御パラメータを用いて露出制
御動作を行なう撮像装置において、撮影条件に応じて前
記複数の制御パラメータの制御特性を異ならせた複数の
撮影モードを選択的に設定可能となす切り換え手段と、
映像信号に所定の画像処理を施す画像信号処理手段と、
前記撮影モードの切り換え動作に連動して前記画像信号
処理手段の処理特性を該設定された撮影モードに応じて
予め設定されている状態となす制御手段とを備える。

【００１１】

【作用】これによつて、複数の制御パラメータを設定
し、撮影条件に合わせて各パラメータの制御を行なうこ
とができ、撮影状況、撮影環境に応じて常に最適な撮影
を行なうことが可能となるとともに、設定された撮影モ
ードに応じてカメラ信号処理、画像信号処理の特性を変
化させ、特殊効果等を付与することができ、各撮影モー
ドの特長を引き立たせることができる。

【００１２】

【実施例】以下本発明における撮像装置を各図を参照し
ながら、その実施例について説明する。

【００１３】図１は本発明の撮像装置をビデオカメラに
適用した一実施例の構成を示すブロツク図で、同図にお
いて、１は撮影レンズ光学系、２は入射光量を調節する
アイリス、３は撮影レンズ光学系によりその撮像面に結
像され且つアイリスによつて光量を調節された画像を光
電変換して撮像信号に変換するＣＣＤ等の撮像素子、４
は撮像素子の蓄積電荷のノイズを低減する２重相関サン
プリング回路（ＣＤＳ）、５は撮像信号のゲインを自動
調節するＡＧＣ回路、６はＡＧＣ回路５より出力された
撮像信号に所定の信号処理を施して規格化された映像信
号に変換するカメラ信号処理回路、７はカメラ信号処理
回路より出力された映像信号を、ビデオテープレコーダ
等に記録するのに適した信号に変換する画像信号処理回
路、８は磁気テープを記録媒体として用いるビデオテー
プレコーダである。

【００１４】一方、９は撮像画面上を複数画面に分割
し、任意の領域に相当する画像信号を抽出すべくＡＧＣ
回路５より出力された信号にゲートをかけるゲート回
路、１０はゲート回路９によつて選択された撮像画面内
の指定領域内に相当する撮像信号を積分してその平均光
量を求める積分器、１１は積分器より出力された信号を
後述するシステムコントロール回路によつて処理可能な
デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器である。このゲー
ト回路９による領域指定動作と積分器１０の積分動作は
撮影モードに応じた測光領域の指定および重み付け設定
に関するものであり、その選択特性については、後述の
システムコントロール回路１３より出力されるゲートパ
ルスと、積分リセツトパルスの制御によつて任意に設定
することができる。その詳しい処理については後述す
る。

【００１５】１２は撮像素子３の蓄積動作、読み出し動
作、リセツト動作等を制御するＣＣＤ駆動回路、１３は
アイリス２を駆動するアイリスモータ、１４はアイリス
モータを駆動するアイリス駆動回路、１５は後述のシス
テムコントロール回路より出力されたデジタルのアイリ
ス制御信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器、１
６はアイリスの開口量すなわち絞り値を検出するホール
素子等で構成されたアイリスエンコーダ、１７はアイリ
スエンコーダ１６の出力を増幅するアンプ、１８はアン
プ１７によつて所定レベルに増幅されたアイリスエンコ
ーダの出力を後述のシステムコントロール回路によつて
処理可能なデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器であ
る。

【００１６】１９ａ，１９ｂは露出制御用の各種データ
を記憶したデータ参照テーブル（ＬＵＴ：Look up tabl
e ）で、撮影状況に応じて複数の設定が行なわれるよ
う、本実施例では２つのテーブル（実際は後述の撮影モ
ードの数だけ設けることが望ましく、モードの数に応じ
て適宜増減する）を備えている。具体的には、複数の撮
影モードそれぞれに応じた、アイリス，シヤツタスピー
ド，ゲイン等の露出制御用のパラメータの制御特性の情
報が格納されており、設定された撮影モードに応じて必
要なデータが読み出されるようになつている。

【００１７】２０は各種操作を行なうための複数の操作
キーからなる操作部、２１はシステムコントロール回路
より出力されたデジタルのゲイン制御信号をアナログ制
御信号に変換してＡＧＣ回路へと供給するＤ／Ａ変換
器、２２，２３はそれぞれ撮影状況に応じてカメラ信号
処理、画像信号処理における各種特性を変化または修正
すべくシステムコントロール回路より出力されたデジタ
ルの制御信号をアナログ制御信号に変換して、カメラ信
号処理回路６、画像処理回路７へと供給するＤ／Ａ変換
器である。

【００１８】２５は本実施例におけるビデオカメラシス
テム全体を総合的に制御する、マイクロコンピユータに
よつて構成されたシステムコントロール回路である。

【００１９】システムコントロール回路２５は、操作部
２０によつて操作された撮影モードに応じてカメラ信号
処理回路６、画像信号処理回路７の特性を制御する制御
信号をＤ／Ａ変換器２２，２３を介して出力するととも
に、撮影モードに応じて、ゲート回路９に供給するゲー
トパルスを制御し、撮像画面上における光量検出を行な
う測光領域の設定を行なう。また積分器１０に供給する
積分リセツトパルスを制御して積分動作の選択特性を制
御する。

【００２０】たとえば、図２は撮像画面に測光領域を設
定した一例を示すものであり、同図は、撮像画面内の中
央部分に測光領域を設定し、この領域内の信号を重点的
に露出制御演算に用いる『中央部分重点測光』の領域設
定状態を示すものである。

【００２１】これは主要被写体が画面のほぼ中央に位置
する確立が高いという経験則に基づいたもので、露出演
算の際、実線で示した中央領域の内側の信号に外側の信
号よりも大きな演算係数を割り振って中央部の重み付け
を大きくした露出制御を行なうようにするものである。

【００２２】そしてゲート回路９を介して取り込まれた
測光領域内における撮像信号の撮影モードに応じた積分
値を取り込み、ＬＵＴ１９のデータを参照しながらその
撮影状況に応じたアイリス制御信号を演算し、Ｄ／Ａ変
換器１５を介してアイリス駆動回路１４へと供給すると
ともに、ＡＧＣ回路５へとＤ／Ａ変換器２１を介してゲ
イン制御信号を供給し、撮影モード、撮影状況に応じて
ＡＧＣ回路５のゲインを可変する制御を行ない、さらに
ＣＣＤ駆動回路１２へも制御信号を供給し、撮影モー
ド、撮影状況に応じて、撮像素子の蓄積時間（電子シヤ
ツタ）、読み出しタイミング、リセツトタイミング等の
制御を行なう。

【００２３】またこれらの各種制御は、撮影モードによ
つてアイリスエンコーダ１６の出力を参照しながら行な
われ、各種の制御パラメータを算出、設定され、上述の
各制御を選択的に、または同時に、または適宜組み合わ
せて実行される。

【００２４】このようにシステムコントロール回路２５
は、上述したような、積分値によるアイリス制御、ゲイ
ン制御、撮像素子の駆動制御（たとえば蓄積時間制御に
よる電子シヤツタ）等を撮影モード撮影状況、アイリス
の駆動状態に基づいて同時にあるいは適宜組み合わせて
動作させることにより、あらゆる撮影状況に対して最適
露出制御を行なうものである。

【００２５】本発明における撮像装置は以上のような構
成となつており、以下その具体的な動作について順を追
って説明する。

【００２６】まず本発明装置において露出制御に用いら
れる各種制御パラメータについて説明する。 （１）アイリス開口量（パラメータＰ１） システムコントロール回路より出力されたアイリス制御
信号は、Ｄ／Ａ変換器１５によつてアナログ信号に変換
された後、アイリス駆動回路１４へと供給されて電流増
幅され、アイリスモータ１３へと供給されてこれを駆動
する。アイリスモータ１３はこれによつてアイリス２の
絞り状態を制御する。

【００２７】Ａ／Ｄ変換器１１より供給される積分器１
０の積分値が、その撮影モードに対応するＬＵＴ１９ａ
または１９ｂにて規定されている制御値よりも大であれ
ば、露出オーバーであるため、アイリス駆動回路１４を
制御してアイリスモータ１３をアイリス２を絞り込む方
向に駆動し、入射光量を減少させて結果的に積分器１０
の出力レベルを減少させる。

【００２８】逆にＬＵＴ１９にて規定された制御値より
もＡ／Ｄ変換器１１より供給される積分値が小さい場合
は、上述とは逆にアイリスモータ１３を反対方向に駆動
し、アイリス２を開いて入射光量を増大させ結果的に積
分値を増大させるように制御される。 （２）シヤツタスピード（パラメータ２）（図３を参
照） 撮像素子の蓄積時間設定信号Ｄ_t がシステムコントロー
ル回路２５よりデジタル信号の形態で出力され、これを
受けてＣＣＤ駆動回路１２はＣＣＤの各種タイミングを
決定するパルスを発生し、蓄積時間を制御する。

【００２９】この蓄積時間の設定方法及び設定範囲は撮
像素子であるＣＣＤの構造により大きく異なるので、本
実施例ではＨブランキング期間にＯＦＤ（オーバーフロ
ードレイン）に不要電荷を捨てる構造を持つＣＣＤを例
にして説明する。

【００３０】図３（ａ）はこのＣＣＤの動作を説明する
ためのものであり、設定可能な範囲は、高速側はＨブラ
ンキング内であれば撮像光量やスミヤ等の画質面で許さ
れる範囲で設定できる。実質的には１／１００００秒程
度である。低速側はＮＴＳＣの場合は１／６０秒までＨ
ブランキング周期（約６３．５μ秒）のステツプで設定
可能である。

【００３１】そして具体的な時間制御の方法としてＤ_t
をシステムコントロール回路２５が出力することによ
り、以下の演算によりシヤツタスピードＴが決定され
る。 ．Ｔ_NTSC≒（２６２．５−Ｄ_t ）＊６３．５μｓｅｃ ．Ｔ_PAL ≒（３１２．５−Ｄ_t ）＊６４．０μｓｅｃ このようにして指示を受けたＣＣＤ駆動回路１２は、電
子シヤツタ動作を実現するためにＶ_sub （垂直サブスト
レート印加電圧）に更にΔＶ_sub を加算して光電変換に
よる電荷蓄積部分の電位分布を変化させ、不要電荷を基
板方向に捨てる。このようにして任意のシヤツタスピー
ドを設定することができる。図３（ｂ）はこの動作を示
すものである。

【００３２】そしてシステムコントロール回路２５は、
現在のシヤツタスピードがＡ／Ｄ変換器１１からの積分
値に対応してＬＵＴ１９に規定されている制御値よりも
速ければシヤツタスピードを遅くすべく前記Ｄ_t を現在
の値より小さい値に変更し、逆にＬＵＴ１９に規定され
ている制御値よりも遅ければシヤツタスピードを速くす
べく前記のＤ_t を現在の値よりも大きな値に変更する。 （３）ゲイン（パラメータＰ３） Ｄ／Ａ変換器２１からは映像信号の増幅率を決定するゲ
イン設定信号を出力し、ＡＧＣ回路５へと供給する。

【００３３】ＡＧＣゲインの設定はＡＧＣＣアンプがＣ
ＤＳ４の出力信号が次段のカメラ信号処理回路６にて適
正な信号処理が施されるように設けられているもので、
従来はアイリスによるＡＥループの構成要素の一部とし
て取り扱われており、これだけを任意に制御する対象と
されているものではなかつた。

【００３４】近年ＣＣＤのＳ／Ｎが向上し、ＡＧＣのゲ
インを大きくとつて増幅率を増大しても、撮像系のノイ
ズが余り目立たなくなり、制御パラメータとしての設定
可能範囲が拡大した。

【００３５】ゲインは撮像系の中では、制御レスポンス
の速いパラメータであるので、素早い反応が要求される
場面でのＡＥ制御に適したパラメータである。

【００３６】現在のＡＧＣゲインがＡ／Ｄ変換器１１か
らの積分値に対応してＬＵＴ１９に規定されている制御
値よりも大きければ、システムコントロール回路２５
は、ＡＧＣゲインを小さくすべくゲイン設定値を更新す
る。逆に現在のＡＧＣゲインがＡ／Ｄ変換器２５からの
積分値に対応してＬＵＴ２５にて規定されている制御値
よりも小さければＡＧＣのゲインを大きくすべくゲイン
設定を更新する。

【００３７】本発明によれば、以上３つのパラメータを
用い、撮影状況、撮影モードに応じて、撮像系の適正な
露光状態を維持することを可能としたものであり、以下
上述の各パラメータを用いた露出制御について説明する
が、まず各露出制御モードに応じて変化する撮像画面上
における測光領域の設定について説明する。

【００３８】ビデオカメラで撮影する被写体は、場所、
環境、そのときの撮影状況に応じて様々に変化する。し
たがつて、これらの撮影状況において常に最適な自動露
出制御を行なうためには、撮像画面内における測光領域
の設定位置及びその測光領域の重み付け制御も適宜変更
してその状況に適した制御を行なう必要がある。

【００３９】そこで、設定した代表的な場面に応じた光
線状況を考慮して、画面内の輝度分布を想定し、露光量
決定に効果的な情報を提供してくれる画面内の領域にＡ
Ｅ（自動露出制御）演算係数を大きく割り付け、重み付
けを大きくするようにした測光領域を設定するような自
動撮影モードが必要となる。

【００４０】本実施例によれば、図４に示すように、撮
像画面を縦４分割、横６分割し、全画面を２４の小領域
に分割した例を示す（図において、説明の便宜上、各領
域には１〜２４の番号を付してある）。

【００４１】これらの分割動作は、システムコントロー
ル回路２５によつて制御されるものであり、システムコ
ントロール回路２５より出力されるゲートパルスによつ
てゲート回路９を開閉制御して、ＡＧＣ回路５の出力信
号を各領域１〜２４ごとに抽出し、各領域ごとに積分器
１０で独立した値として積分処理され、その結果はＡ／
Ｄ変換器１１によつてデジタル信号に変換された後シス
テムコントロール回路２５内に取り込まれる。システム
コントロール回路２５内では、これらの各領域における
積分値に対して前記したその撮影モードに応じてあらか
じめ設定されている重み付け係数を付与した処理を行な
う。なおこれらの処理は２４分割に対応した時分割処理
で行なうことが可能である。

【００４２】図５，図６は重み付け係数処理を行なった
撮像画面の例を示すものである。

【００４３】図５は、前述の『中央部分重点測光』を本
発明における２４分割ＡＥ方式で実現したものであり、
画面中央に相当する領域８〜１１、１４〜１７における
重み付け演算係数を１．０とし、その周囲の領域の重み
付け演算係数を０．５と設定し、中央部に重点を置いた
ＡＥ制御となる。具体的には、これらの重み付けされた
各領域の積分値を加算した値に基づいてアイリス、シヤ
ツタスピード、ゲインを制御すれば、これらの制御に上
述の重み付けを反映させることができる。

【００４４】図６は『風景撮影』等に適した測光領域の
例である。一般に風景撮影を行なう場合に地面と空を両
方同時に画面に写し込むことが多い。また空の部分は地
面の部分比較して、若干の曇天であつても非常に高輝度
であることが多い。このため従来の測光領域を考慮しな
いＡＥ制御を用いて撮影すると、地面部分あるいは空を
背景とした人物等が光量不足で黒くつぶれてしまうこと
が多かった。

【００４５】これらの不都合を解消するため、空に相当
する画面最上部の領域１〜６の重み付け係数を０．０に
して実質的に無視し、画面中央部の上方の係数を０．５
にし、画面の下半分の係数を１．０にそれぞれ設定す
る。このように演算係数を割り振ることにより、地面に
相当する画面の下方部分に重きを置いたＡＥ演算処理を
行なうことができる。

【００４６】上記２例以外にも、撮影状況に応じた撮影
モードを設定し、測光領域設定及び後述する撮影状況に
応じた撮影プログラムを適宜選択できるようにしておけ
ば、種々のＡＥ特性の設定が可能である。

【００４７】次に前述の３つのパラメータを用いて撮影
状況に応じた実際のＡＥ制御について説明する。前述し
た通り、様々な撮影状況に適応した撮影を行なうために
は、従来のアイリス制御だけでは対応しきれないため、
本発明では更に多くのパラメータを用意し、これらを最
適制御可能とした。

【００４８】すなわち本発明では、幾つかの代表的な撮
影状況を想定してそれぞれをその状況に最適な条件にて
自動調整しながら撮影が可能となるような『プログラム
・モード』と称する撮影制御方式を発明した。そしてこ
れらのプログラム・モードは、操作部２０のキー操作に
よつて任意に選択設定可能である。

【００４９】ビデオ撮影の様々な場所、様々な状況下に
おいて、常に良好な撮影を行なうためには、撮影状況に
応じて代表的な場面を設定し、場面において最適化をは
かるためには複数の自動撮影（露出制御）モードを備え
る必要がある。

【００５０】この問題を解決するため、複数のパラメー
タ制御のための制御関数を格納したルツクアツプテーブ
ル（ＬＵＴ）を少なくとも２つ以上設定し、図１に示す
ようにＬＵＴ１９ａ，ＬＵＴ１９ｂの２枚のテーブル
（実際は撮影モードの数だけ設けられる）がＲＯＭ等の
メモリによつて準備されており、システムコントロール
回路２５から選択的に読み取り可能に構成されており、
この選択は、操作部２０のキー操作によつて行なわれ
る。

【００５１】このＬＵＴ１９ａ，ＬＵＴ１９ｂから読み
取ったデータにより制御される各パラメータの制御特性
の例を図７，図８に示す。

【００５２】図７は、パラメータ（２）のシヤツタスピ
ードを可能なかぎり１／１００秒に設定できるように
し、入力パラメータの輝度情報の変化に対しては、パラ
メータ（１）のアイリスあるいはパラメータ（３）のＡ
ＧＣゲインを可変することによつて適正露出制御を行な
うようにしたプログラム制御の動作を示すプログラム線
図であり、これはたとえばＬＵＴ１９ａ内に格納されて
いる。

【００５３】このプログラムモードは、電源周波数が５
０Ｈｚの地域でＮＴＳＣ方式のビデオカメラを使用した
ときに発生する蛍光灯のフリツカを抑制するためのもの
であり、いわば『室内撮影モード』と称することができ
る。

【００５４】同図において横軸は入力パラメータとして
の被写体照度、縦軸は各パラメータの設定値である。同
図から明らかなように、各パラメータの設定範囲は、入
力パラメータすなわち被写体照度に応じてＡ，Ｂ，Ｃ３
つのエリアに分割されており、各エリアの中で３つのパ
ラメータを組み合わせることにより、露出制御を行なう
ようになつている。

【００５５】すなわちエリアＡを見ると、シヤツタスピ
ード（Ｐ２）は１／１００秒に固定され、且つゲイン
（Ｐ３）も固定されており、アイリス（Ｐ１）を明るさ
に応じて制御することにより露出制御が行なわれる。こ
のエリアＡで大抵の被写体に適応することが可能であ
る。

【００５６】一方エリアＢでは照度が低くなり、アイリ
スが開放になつてしまつた状況を示しており、アイリス
は図に示すように開放値で一定となつている。したがつ
てシヤツタスピードを１／６０秒まで変化させることに
よつて、露出制御が行なわれる。すなわちＮＴＳＣ方式
では本来１／６０秒周期で蓄積、読み出しを行なってい
るため、１／６０秒は本来の動作タイミングを示す。

【００５７】またさらに照度が低下すると、エリア３に
示すように、アイリス，シヤツタが限界に達しているの
で、ゲイン（Ｐ３）を上げることにより、露出制御を行
なつている。

【００５８】このように、被写体照度を示す入力パラメ
ータの変化に応じて、制御パラメータＰ１〜Ｐ３を変化
させることにより、その撮影状況に応じた最適露出制御
を行なうことができるものである。

【００５９】また図８は、別のプログラムモードを示す
もので、たとえばＬＵＴ１９ｂ内に格納されているプロ
グラム線図で、シヤツタスピード（Ｐ２）をできるだけ
１／５００秒という高速シヤツタに設定し、動きの速い
被写体に対してブレを抑え、画面を鮮明に撮影できるよ
うに用意されたプログラムモードであり、本発明におい
ては『スポーツ撮影モード』と称することにする。

【００６０】同図から明らかなように、エリアＡ，エリ
アＢにおいてシヤツタスピードを可能な限り１／５００
秒に維持し、被写体照度の変化に対してはアイリス（Ｐ
１）とゲイン（Ｐ３）によつて露出制御を行ない、被写
体照度が低下してシヤツタスピードが維持できなくなつ
たエリアＣで初めて１／６０秒まで徐々に変化させるよ
うに動作する。

【００６１】また図９は、前述の図６に示す『風景撮影
モード』におけるプログラム線図である。実際のプログ
ラム線図は、図７，図８のようになるが、簡単のため、
図９では、アイリス，シヤツタスピード，ゲインの順に
上方より順次作動範囲を示すことにする。

【００６２】すなわち同図において、Ｉはアイリス制御
パラメータ（Ｐ１）、Ｓはシヤツタスピード制御パラメ
ータ（Ｐ２）、Ｇはゲイン制御パラメータ（Ｐ３）を示
しており、図の右方に示すように、アイリス制御パラメ
ータ（Ｐ１）はＣＬＯＳＥとＯＰＥＮの間を動作し、Ｓ
はシヤツタスピード制御パラメータ（Ｐ２）は一定、Ｇ
はゲイン制御パラメータ（Ｐ３）は、±０ｄＢの増幅率
１（入力信号をそのまま出力するのでＴＨＲＯＵＧＨと
する）から所定値Ｇ１までの間を変化することを意味し
ている。ただし、各パラメータとも可変領域内では、前
述の図７，図８のプログラム線図と同様に、入力パラメ
ータである輝度レベルに応じてその値を変化するものと
する。

【００６３】風景撮影モードでは、フリツカ、動きの速
い被写体等は存在しない場合が多いため、シヤツタスピ
ード（Ｐ２）は標準の１／６０秒に固定され、アイリス
（Ｐ１）中心の制御となり、アイリスが開放となつた
後、ゲイン（Ｐ３）の制御が行なわれる。

【００６４】すなわち同図に示すように、入力パラメー
タの被写体輝度の値に応じてパラメータの制御範囲がｙ
を境に２つのエリアに分割されている。シヤツタスピー
ド（Ｐ２）は、入力パラメータの被写体輝度の値に関係
なく１／６０秒に固定され、輝度がｙまで低下するまで
はＡＧＣゲイン（Ｐ３）は±０ｄＢに固定され、アイリ
ス（Ｐ１）のみの制御となる。輝度がｙ以下となつてア
イリスが開放となつた後は、ＡＧＣゲインを変化させて
最適露光制御を行なうように制御される。

【００６５】このように、撮影状況に応じて複数のプロ
グラム・モードを用意しておき、これを操作部２０のキ
ー操作で適宜選択することによつて、あらゆる撮影状況
に対しても最適な露出制御を行なうことができる。

【００６６】なお、操作部２０で撮影プログラムモード
を切り換える際、前述したように撮像画面における測光
領域の設定も同時に連動して切り換える。たとえば図７
の室内撮影モード、図８のスポーツ撮影モードでは通常
人物等の画面中央に位置させる被写体を撮ることが多い
ため、図５に示す『中央部分重点測光』画面とする。ま
た図９の風景撮影モードについても、この撮影モードに
切り換える動作に連動して撮像画面における測光領域を
図６に示す『風景撮影モード』用の測光領域に切り換え
る。

【００６７】ところで、上述した各プログラム線図にお
ける各パラメータの制御には、以下に示す特徴がある。

【００６８】すなわち、図７，図８等から明らかなよう
に、各制御パラメータを複数のエリア（本実施例では
Ａ，Ｂ，Ｃの３エリア）に分割し、入力パラメータすな
わち被写体照度の変化に応じて各エリアが選択されるよ
うになされ、且つ各エリアごとに見ると、いずれもＡＥ
制御に用いる可変のパラメータが１つだけ指定され、他
の２つは固定（ＦＩＸ）されている。この様子はプログ
ラム線図下方の表に示されている。

【００６９】すなわち図７では、エリアＡではパラメー
タ（Ｐ１）が可変で他は固定、すなわちアイリス制御を
行なっているときには、シヤツタスピード、ゲインは固
定されている。

【００７０】またエリアＢではパラメータ（Ｐ２）すな
わちシヤツタスピードが可変で他は固定、またエリアＣ
ではパラメータ（Ｐ３）すなわちゲインが可変で他は固
定となつている。

【００７１】この結果、３つの制御パラメータを可変し
て制御を行なうにもかかわらず、各エリア単位では、可
変するパラメータが常に１つとなり、固定されたパラメ
ータの演算処理が不要となるため、演算処理は従来の単
一パラメータ処理によるものと変わらない。

【００７２】すなわち本発明は、あらゆる撮影状況に対
応させるために制御パラメータを増やしたことによつて
当然生じる複雑な演算処理を、パラメータの設定領域を
複数の領域に分割し、その各領域で可変するパラメータ
を１つとして他を固定することにより、複雑多岐にわた
る撮影条件と複数の制御すべきパラメータの取り扱いが
簡素化でき、大規模なロジツクや大型のコンピユータを
用いることなく最適ＡＥ制御を実現することができるも
のである。

【００７３】なお、本発明は、上述の制御パラメータの
切り換え動作において、もう１つの特徴を備えている。

【００７４】すなわち本発明は、可変するパラメータを
常に１つにして他を固定することによつて演算処理の削
減をはかつているが、ビデオカメラ特有の性質として、
通常撮影の対象が動画像であり刻々と撮影条件が変化し
ていることが挙げられる。

【００７５】入力パラメータに対応して各制御パラメー
タを設定する場合、撮影条件の変化に伴い、分割した複
数のエリア間を入力パラメータの値が移動することが生
じてくる。このとき、被制御パラメータの切り換え動作
が発生するが、パラメータによつては画面上の変化の仕
方が大きく異なることがあり、この変化が頻繁に発生す
ると、画面が見ずらくなることが予想される。

【００７６】この対策として、エリア移行の際にヒステ
リシスを持たせ、エリア移行の頻度を低く抑えることが
考えられるが、切り換えが発生した場合には効果がな
く、根本的な対策には成り得ない。

【００７７】そこで、本発明では、この対策として図
７，８に示すように、隣接エリアの２つのパラメータ
を、エリアの境界付近辺の境界部分の領域Ｂ１、Ｂ２に
おいてのみ同時に変化させるように制御している。

【００７８】図７において、破線で挟まれた境界部分Ｂ
１がパラメータＰ１とＰ２とが同時に動作する境界領域
であり、同様に境界部分Ｂ２ではパラメータＰ２とＰ３
とが同時に動作されている。

【００７９】このようにして２つのパラメータを同時に
変化させることによつて、各パラメータ特有の画像変化
が同時にかつ徐々に発生して行くので、エリア間におけ
るパラメータの移動が発生した場合でも画面の変化を視
覚的に違和感のないものとすることができる。

【００８０】以上、露出を複数の撮影プログラム・モー
ドによつて制御する方法について説明したが、本発明に
よれば、上述の撮影モードの切り換えにともない、シス
テムコントロール回路２５の指令により、Ｄ／Ａ変換器
２２，２３を介して各種の画像処理や、カメラ信号処理
の各種特性を標準位置から、それぞれの撮影状況に応じ
て変化させるための制御信号が供給可能に構成されてい
る。

【００８１】すなわち撮影の行なわれる様々な場所、状
況において、各々の場面を常に最適に表現するために
は、撮影時の基本的な制御パラメータによる制御に加
え、図１に示すがカメラ信号処理回路６，画像信号処理
回路７に対する制御も効果的である。

【００８２】そこで、設定した代表的な場面に応じた撮
像画面を考慮し、設定された撮影モードに応じて、図１
のカメラ信号処理回路６では映像信号レベルの非線形変
換特性（ｋｎｅｅ特性やγ特性）を図１１に示すａ，
ｂ，ｃのように変化させたり、画像の先鋭度を変化させ
るアパーチヤ補正回路の特性等を制御可能となし、また
同図の画像信号処理回路７では、付加的な画像効果を付
与するための処理として、たとえば撮像した映像信号に
『フエード効果』や『残像効果』を与えることが考えら
れる。

【００８３】図１２図にこのような付加効果を施す機能
を備えた画像信号処理回路６の構成例を示し、以下にそ
の構成及び動作について説明する。

【００８４】色信号処理回路３０からはシステムコント
ロール回路２５からの制御信号※１によつて指定された
色信号（たとえば全面青のブルーバツクあるいは全面白
等）を発生し、その色信号と、映像出力をフイールドメ
モリ回路３２により１画面遅延した信号と、無信号の３
者択一の選択を行なう選択スイツチ３１へと供給され
る。

【００８５】この選択スイツチ３１より、システムコン
トロール回路２５の指示※２によつて選択された３者の
うちの１つの情報が、乗算器３３の入力端子へと供給さ
れる。乗算器３３は、システムコントロール回路２５の
指示※３によつて乗算係数発生器３４より出力された係
数を用いて乗算処理を実行する。その乗算結果は加算器
３５によつて、入力端子３６より入力された映像入力信
号に乗算器３８によつて同様の係数乗算処理を行なった
結果の信号と加算され、出力端子３７へと供給される。

【００８６】このような信号の処理過程において、選択
スイツチで無信号のＯＦＦ端子を選択すると加算器３５
に入力されるのは入力端子緒３６からの映像信号のみで
あるので、この映像入力信号がそのまま映像信号出力端
子３７へ（スルー）出力される。この時の乗算器３８の
係数は１．０でスルーとなつている。

【００８７】次に色信号発生器３０の出力を選択スイツ
チ３１で選択した場合には、システムコントロール回路
２５の指示（開始／終了のタイミングあるいは直接の係
数設定）に応じて乗算係数発生器３４の出力との演算を
行ない映像入力端子３６からの入力映像信号と逆動作
（係数で１の補数関係）にて一方が０→１と出現し、他
方が１→０と消滅し、結果的に色信号と入力信号が入れ
替わる。視覚的には、青画面から徐々に動画像に変化し
ていくように画面が変化する。

【００８８】またフイールドメモリの出力を選択した場
合も乗算器３８の係数の関係は前述同様に１の補数であ
る。違いは時間的な変化を伴わず、たとえば０．５等に
固定して動作させる点である。

【００８９】この場合、加算して出力した結果を１画面
遅れで所定の割合で巡回的に加算して行くので、入力画
像が時間軸方向に尾を引くように表現される。

【００９０】そしてこのような信号処理をたとえば、人
物を重点的に撮影するような所謂ポートレート撮影モー
ドにおいて動作させることにより、前述のカメラ信号処
理回路においては、アパーチヤ特性等を変化させて人間
の視覚特性の先鋭度に関与する周波数、テレビ信号にお
いては２〜３ＭＨｚ近辺の周波数レスポンスを低下させ
ることによつて画像に柔らかな感じを付与することがで
きる等、画質調節を行なうことができる。

【００９１】また上述の図１２に示すような回路を動作
させれば、画像に色フエードをかけることができる等、
特殊画像処理の効果を自動的に付与することができる。

【００９２】このポートレート撮影モードは基本的には
図５に示すような測光領域に同図のような重み付けを施
した中央重点測光による撮影モードであり、撮影プログ
ラム・モードについて示すと、そのプログラム線図は図
１３に示すように設定されている。実際のプログラム線
図は、図７，図８のようになるが、簡単のため、図９と
同様に、アイリス，シヤツタスピード，ゲインの順に上
方より順次作動範囲を示すことにする。

【００９３】すなわち同図において、Ｉはアイリス制御
パラメータ（Ｐ１）、Ｓはシヤツタスピード制御パラメ
ータ（Ｐ２）、Ｇはゲイン制御パラメータ（Ｐ３）を示
しており、図の右方に示すように、アイリス制御パラメ
ータ（Ｐ１）はＣＬＯＳＥとＯＰＥＮの間を動作し、シ
ヤツタスピード制御パラメータ（Ｐ２）はＨｉｇｈスピ
ード（Ｔ１）と標準の１／６０秒の間を変位し、ゲイン
制御パラメータ（Ｐ３）は、±０ｄＢの増幅率１（入力
信号をそのまま出力するのでＴＨＲＯＵＧＨとする）か
ら所定値Ｇ１までの間を変化することを意味している。
ただし、各パラメータとも可変領域内では、前述の図
７，図８のプログラム線図と同様に、入力パラメータで
ある輝度レベルに応じてその値を変化するものとする。

【００９４】このポートレートモードは、被写体が人物
であることを想定しており、したがつて被写界深度を浅
く撮ることを重視している。

【００９５】同図から明らかなように、横軸の被写体照
度に対してｙ１，ｙ２の２つのしきい値が設けられ、３
つのエリアに分割されている。

【００９６】アイリスはについて見ると、高輝度のエリ
アＡでは、アイリスによる制御が行なわれるが、高輝度
でＳ／Ｎを確保したいため、アイリスが開放値となるま
でＡＧＣのゲインは±０ｄＢのまま保持されるが、アイ
リスの小絞りによる回折現象からくる解像力の低下を考
慮してアイリスの制御が行なわれる。

【００９７】具体的には、入力輝度レベルがｙ１以下で
はアイリスは開放値に制御される。これによつて通常の
輝度ではアイリスは開放となり、被写界深度を最も浅く
することができる。すなわちアイリスの制御特性は、ｙ
１を境にして高輝度から低輝度までの全域を可変領域と
開放領域の２段階に切り換えられる。

【００９８】シヤツタスピードについて見ると、ｙ１以
上の高輝度領域では、通常の１／６０秒より高速の高速
シヤツタスピードＴ１に設定されており、これは小絞り
対策に加え、高輝度でもできる限り被写界深度を浅くす
るため、ある程度高めのシヤツタスピードに設定されて
いる。実際には１／２５０〜１／４０００秒程度の範囲
内で設定される。

【００９９】またこれはＳ／Ｎをかせぐため、低輝度に
なつてもＡＧＣゲインを上げずに制御できる意味もあ
る。

【０１００】ｙ１〜ｙ２のエリアにおいては、アイリス
が開放値になつており、ＡＧＣゲインもＳ／Ｎの点から
上げたくないので、シヤツタスピードを前記Ｔ１と標準
の１／６０秒の間で変化させることによつて露出制御が
行なわれる。

【０１０１】輝度レベルがｙ２以下では、シヤツタスピ
ードをテレビジヨン信号の標準値である１／６０秒（Ｎ
ＴＳＣ）に設定される。

【０１０２】この状態ではＡＧＣゲインのみによる露出
制御となり、Ｓ／Ｎの許容範囲内でゲインを上げること
により露出制御が行なわれる。

【０１０３】ＡＧＣゲインについては、上述したよう
に、輝度がｙ２以上では常に±０ｄＢに固定されてお
り、ＡＧＣ回路５自体増幅作用を持たない状態に制御さ
れ、このｙ２以上の領域が被写体照度の大部分を占める
ようにするので、全域にわたつてＳ／Ｎの良好な撮影画
像を得ることができる。

【０１０４】入力輝度レベルがｙ２以下となつて、初め
てゲインの制御が行なわれ、ゲインアツプすることによ
つてＳ／Ｎの許す範囲で露出制御が行なわれる。

【０１０５】このように、ポートレートモードにおいて
は、中央重点測光で撮影されるが、人物を基本とした撮
影が前提となるので、上述した画質調整や画像処理を併
用するときわめて有効である。

【０１０６】以上、各撮影モードにおける各制御パラメ
ータの設定、同じく撮影モードに応じた測光領域の設
定、さらに撮影モードに応じた信号処理系の特性の切り
換えについて説明したが、図１０は、たとえば図７のプ
ログラム線図を用いるプログラム撮影モードにおける、
上述のエリア境界部分のパラメータ処理を含めたパラメ
ータ設定動作を示すフローチヤートである。

【０１０７】同図において、制御をスタートすると、Ｓ
１にて電源投入を監視し、電源投入がなされるとＳ２へ
と進み、操作部２０によつて選択された撮影プログラム
・モード（Ｍ）を確認してＳ３へと進み、選択されてい
るプログラム・モード（Ｍ）に対応するＬＵＴ１９ａあ
るいは１９ｂを参照し、指定のプログラム特性を設定す
る。

【０１０８】Ｓ４では前記指定されたＬＵＴから撮像画
面上に設定された２４分割それぞれの重み付けに関する
データを読み出し、前述のように、その撮影モードに応
じた重み付けを行ない、Ｓ５へと進む。

【０１０９】Ｓ５では指定された撮影モードに応じて、
ＬＵＴより画像処理の内容及び特性を読み出し、その撮
影モードに適応した、上述の例で言えばアパーチヤ制御
による画質調整や、色フエード等による画像処理が設定
される。

【０１１０】Ｓ６では、基準パラメータ軸上における現
在のエリアすなわち入力パラメータに対応する被写体照
度から現在のエリアを確認する。

【０１１１】続いてＳ７へと進んで、現在のエリアに応
じて分岐先を決定する。

【０１１２】エリアＡと決定された場合には、Ｓ８へと
進んでアイリス制御パラメータＰ１を算出し、続いてＳ
９でエリアの境界域Ｂ１の内外の判定を行ない、境界Ｂ
１外であれば、Ｓ１０に進んでシヤツタスピード制御パ
ラメータＰ２を前置保持して固定し、Ｂ１内であればＳ
１１へと進んでシヤツタスピード制御Ｐ２を算出して更
新した後、Ｓ２１へと進み、ゲイン制御パラメータＰ３
を前置保持して固定し、Ｓ２４へと進む。

【０１１３】またＳ６でエリアＢと決定された場合は、
Ｓ１２でシヤツタスピード制御パラメータＰ２を算出
し、Ｓ１３へと進んでエリアの境界域Ｂ１，Ｂ２それぞ
れの内外の判定を行ない、Ｂ１内であつた場合はＳ１４
でアイリス制御パラメータＰ１を算出してＳ２１へと進
み、ゲイン制御パラメータＰ３を前置保持して固定した
後Ｓ２４へと進む。

【０１１４】Ｂ２内であつた場合にはＳ１６へと進んで
ゲイン制御パラメータＰ３を算出して、Ｓ２３へと進
み、アイリス制御パラメータＰ１を前置保持して固定し
た後、Ｓ２４へと進む。

【０１１５】Ｂ１にもＢ２にも属していない場合には、
Ｓ１５でアイリス制御パラメータＰ１を前置保持して固
定し、Ｓ２２でゲイン制御パラメータＰ３を固定した
後、Ｓ２４へと進む。

【０１１６】またＳ７において、エリアＣと決定された
場合には、Ｓ１７へと進んでゲイン制御パラメータＰ３
を算出し、続いてＳ１８でエリアの境界域Ｂ２の内外の
判定を行ない、境界Ｂ２外であれば、Ｓ２０に進んでシ
ヤツタスピード制御パラメータＰ２を前置保持して固定
し、Ｂ２内であればＳ１９へと進んでシヤツタスピード
制御Ｐ２を算出して更新してＳ２３へと進み、アイリス
制御パラメータＰ１を前置保持して固定した後、Ｓ２４
へと進む。

【０１１７】Ｓ２４では、前述の処理によつて設定した
各パラメータの値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３すなわちアイリス、
シヤツタスピード、ゲインの各制御値をシステムコント
ロール回路２５より出力して、アイリス２、撮像素子
３、ＡＧＣ回路５をそのプログラム・モードに応じてそ
れぞれ制御し、Ｓ２５で次の処理時間単位が来るまで待
機し（本実施例では、１フレームに１演算を基本単位と
する）、Ｓ２６で電源遮断を確認し、電源ＯＮが継続し
ていればＳ１へと戻って上述の処理を繰り返し行ない、
電源ＯＦＦが指示されていれば、処理を終了する。

【０１１８】これによつて、選択されたプログラム・モ
ードそれぞれに応じた各種パラメータの制御が可能とな
り、これに基づいて露出制御が行なわれる。

【０１１９】また撮影プログラム・モードの切り換えに
連動して撮像画面における測光領域及び画像信号処理系
の特性あるいは付加的機能もその撮影状況に適したもの
に切り換えるようになつているため、それらの各の撮影
状況に応じて常に最適な自動露出制御及び撮影を行なう
ことができる。

【０１２０】しかも撮影状況が変化してもカメラの撮影
状態が不自然に変化することがなく、最適な制御モード
切り換えを行なうことができる。

【０１２１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明における撮像
装置によれば、複数のパラメータを用いて撮影状態を制
御するようになすとともに、様々な撮影状況に応じて複
数の撮影モード（プログラム・モード）を選択できるよ
うにしたので、従来の装置に比べてよりきめ細かな制御
が可能となり、様々な撮影条件においても、撮影モード
の選択のみで最適な撮影が可能となる効果を有してい
る。

【０１２２】また撮影モードの切り換えに連動して、そ
の撮影モードにあつた画質調整、画像処理を行なうよう
にしたので、各種撮影モード特有の効果をより一層引き
立てることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における撮像装置をビデオカメラの露出
制御装置に適用した場合の構成を示すブロツク図であ
る。

【図２】中央部分重点測光における測光領域を示す図で
ある。

【図３】電子シヤツタの動作を説明するための図であ
る。

【図４】本発明における撮像画面上の領域分割状態を示
す図である。

【図５】本発明における『中央部分重点測光』の測光領
域設定及び重み付けを説明するための図である。

【図６】本発明における『風景撮影モード』の測光領域
設定及び重み付けを説明するための図である。

【図７】本発明の『室内撮影モード』に応じたパラメー
タ処理を説明するためのプログラム線図である。

【図８】本発明の『スポーツ撮影モード』に応じたパラ
メータ処理を説明するためのプログラム線図である。

【図９】本発明の『風景撮影モード』に応じたパラメー
タ処理を説明するためのプログラム線図である。

【図１０】図７，図８におけるパラメータ設定を説明す
るため処理を説明するためのフローチヤートである。

【図１１】本発明における撮影モードの切り換えに連動
して行なわれるカメラ信号処理回路の特性を示す図であ
る。

【図１２】本発明における撮影モードの切り換えに連動
して行なわれる、画像処理回路の制御を説明するための
図である。

【図１３】本発明の『ポートレート撮影モード』に応じ
たパラメータ処理を説明するためのプログラム線図であ
る。

【図１４】一般的な撮像装置をビデオカメラの露出制御
装置に適用した場合の構成を示すブロツク図である。

【図１５】シヤツタ優先モードを説明するための図であ
る。

フロントページの続き (72)発明者 田村 恭二 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の制御パラメータを用いて露出制御
   動作を行なう撮像装置において、 撮影条件に応じて前記複数の制御パラメータの制御特性
   を異ならせた複数の撮影モードを選択的に設定可能とな
   す切り換え手段と、 映像信号に所定の画像処理を施す画像信号処理手段と、 前記撮影モードの切り換え動作に連動して前記画像信号
   処理手段の処理特性を該設定された撮影モードに応じて
   予め設定されている状態となす制御手段と、 を備えたことを特徴とする撮像装置。