JPH0575920A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 逆光時のような広いダイナミックレンジを持
つ被写体に対しても白飛びが起こり難く、かつ、主要被
写体の黒つぶれが無く、また、被写体の状況に応じてス
イッチなどを切り換えること無くダイナミックレンジの
改善が行える。 【構成】 絞りの検波特性をピーク検波側にすることで
白飛びを抑えると共に、逆光時によくあるコントラスト
の強い被写体の撮像パターンに対応した、複数種類の画
面２分割パターンを設定し、それぞれのパターンについ
て画面分割パルスにより撮像信号を２分割し、分割され
た２つの領域についてそれぞれ平均の明るさを求め差を
取り、設定した複数種類の画面２分割パターンそれぞれ
の差分検出結果に基づき、コントラストの強い被写体の
検出を行い、撮像信号の利得を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は撮像装置に関し、特に
ビデオカメラ等のダイナミックレンジ改善に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図５は例えば特開平１ー２９８８７８号
公報に示された従来の撮像装置の構成を示すブロック図
である。図において、１はレンズ、２は光量を制限する
絞り機構、３は撮像素子、４はプリアンプ、３１は図６
に示す屋外撮影用の測光範囲指示信号Ｓ１を出力する第
１の測光範囲設定回路、３２は図７に示す屋内撮影用の
測光範囲指示信号Ｓ２を出力する第２の測光範囲設定回
路、３３は屋外撮影か屋内撮影かに応じて第１、第２の
測光範囲設定回路３１、３２の出力信号を切り換えるス
イッチ、３４はプリアンプ４の出力からスイッチ３３で
選ばれた測光範囲を抜き出す測光回路、５は測光回路３
４から出力され映像信号の明るさを検出する検波回路、
６は検波回路５の出力に対応して、プリアンプ４の出力
信号レベルが一定になるように絞り機構２を駆動する絞
り駆動回路、３５はカメラ信号処理回路、２１は撮像信
号出力端子である。

【０００３】次に動作について説明する。レンズ１を通
り入射した像光は、絞り機構２を通って撮像面上に結像
し、入射した像光の明るさに応じたレベルの撮像信号が
出力される。

【０００４】一方、第１の測光範囲設定回路３１は、空
などの明るい背景が画面の中心付近までくることが多い
屋外撮影の場合に適合するように、図６に示すように撮
像画面の中心部付近以下の主領域（斜線部）を測光範囲
とし、その測光範囲内はＨ（高）レベル、それ以外の周
辺領域はＬ（低）レベルの測光範囲指示信号Ｓ１を出力
する。また、第２の測光範囲設定回路３２は、蛍光灯の
明るい光源が撮像画面上方にのみあることが多い屋内撮
影の場合に適合するように、図７に示すように撮像画面
の上方の一部を周辺領域として測光範囲から除外し、測
光範囲となる主領域内はＨ（高）レベル、周辺領域はＬ
（低）レベルの測光範囲指示信号Ｓ２を出力する。

【０００５】そして撮影条件が屋外か屋内かに応じてス
イッチ３３を切り換え、屋外の場合は第１の測光範囲設
定回路３１の出力信号Ｓ１を、屋内の場合は第２の測光
範囲設定回路３２の出力信号Ｓ２を測光回路３４に与え
る。測光回路３４は、入力された測光範囲指示信号に従
ってプリアンプ４より出力される撮像信号を通過させ、
検波回路５はこの撮像信号を検波して測光範囲内、すな
わち主領域の平均の明るさに応じたレベルの測光信号を
出力する。絞り駆動回路６は、この入力される測光信号
が予め定めたレベルになるように絞り機構２を駆動し、
この結果、主領域にある主要被写体は、逆光時のような
ダイナミックレンジの広い被写体を撮像した場合におい
ても適正な露出となり、撮像素子のダイナミックレンジ
を有効に使った撮像信号がカメラ信号処理回路３５に入
力される。そしてカメラ信号処理回路３５にて種々の処
理を行った後、撮像信号出力端子２１より出力される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の撮像装置におけ
るダイナミックレンジ改善は以上のように、撮像素子の
ダイナミックレンジを主領域に着目して有効に使用する
ように構成されているので、逆光時には、周辺領域の明
るい部分に関しては撮像素子のダイナミックレンジを越
えていわゆる白飛びが多発し、また、屋内と屋外などの
被写体の状況に応じてスイッチを切り換える必要があ
り、操作が複雑になるなどの問題点があった。

【０００７】この発明は、上記のような問題を解消する
ためになされたもので、逆光時のような広いダイナミッ
クレンジを持つ被写体に対しても白飛びが起こりにく
く、かつ、主要被写体も黒つぶれを起こさない様にし、
また、被写体の状況に応じてスイッチなどを切り換える
こと無くダイナミックレンジの改善が行える撮像装置を
得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る撮像装置
は、絞りの検波特性をピーク検波側にすることで白飛び
を抑えると共に、逆光時によくあるコントラストの強い
被写体の撮像パターンに対応した、複数種類の画面２分
割パターンを設定し、それぞれのパターンについて画面
分割パルスにより撮像信号を２分割し、分割された２つ
の領域についてそれぞれ平均の明るさを求め、差を取
り、設定した複数種類の画面２分割パターンそれぞれの
差分検出結果に基づき、コントラストの強い被写体の検
出を行い、撮像信号の利得を制御するようにしたもので
ある。

【０００９】

【作用】この発明における撮像装置は、複数種類の画面
２分割パターンそれぞれについて、分割された２つの領
域の明るさの差を求め、その差が予め定めた一定レベル
以上の場合にその差に応じた電圧を出力し、この複数の
出力結果の非加算混合を行い、その結果に従って撮像信
号の利得を制御する利得制御回路の入力輝度レベルと利
得の関係を制御する。

【００１０】

【実施例】実施例１．図１において１はレンズ、２は絞
り機構、３は撮像素子、４は撮像素子３の出力を適当な
大きさまで増幅するプリアンプ、５は検波回路、６は絞
り駆動回路、７は自動利得制御回路（以下ＡＧＣ回路と
する）、８は検波回路、９はＡＧＣ回路７の利得を制御
する信号を発生するＡＧＣ制御回路、１０は画面分割用
パルスを数種類発生させる同期信号発生回路、１１〜１
３は画面分割回路、１４〜１６は差分検出回路、１７は
非加算混合回路、１８は非加算混合回路１７の出力に応
じ、制御信号を発生させる制御信号発生回路、１９は制
御信号発生回路１８より出力される制御信号により、撮
像信号の利得を制御する利得制御回路、２０は信号処理
回路、２１は信号出力端子である。

【００１１】次に動作について説明する。レンズ１を通
った光は、絞り機構２で光量を制限され撮像素子３で電
気信号に変換された後、プリアンプ４で増幅される。こ
のプリアンプ４の出力は、検波回路５で検波され、プリ
アンプ４の撮像信号レベル、すなわち被写体の明るさに
対応した直流信号となり絞り駆動回路６に入力される。
このとき検波回路５の検波特性を白飛びが多発しないよ
うにピーク検波よりに設定しておく。絞り駆動回路６で
は、入力された直流信号レベルと基準電圧とを比較し、
プリアンプ４の撮像信号レベルが一定となるように絞り
機構２を駆動する。

【００１２】一方、プリアンプ４の出力はＡＧＣ回路７
に入力される。このＡＧＣ回路７は、ＡＧＣ回路７の出
力を検波回路８で検波し、ＡＧＣ回路７の出力レベルに
対応した直流信号とした後、ＡＧＣ制御回路９で基準電
圧と比較し発生されるＡＧＣ制御信号により、ＡＧＣ回
路７の出力信号レベルを一定にする。

【００１３】ＡＧＣ回路７の出力は画面分割回路１１〜
１３にも入力される。また、図２（ａ）に示すような領
域に画面を分割するようなパルスが同期信号発生回路１
０から画面分割回路１１に入力され、同様に図２（ｂ）
に示すような領域に画面を分割するようなパルスが同期
信号発生回路１０から画面分割回路１２に、図２（ｃ）
に示すような領域に画面を分割するようなパルスが同期
信号発生回路１０から画面分割回路１３に、それぞれ入
力される。画面分割回路１１〜１３では、図２（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）に示すように、それぞれ、ＡＧＣ回路７
より出力される撮像信号を、主領域と周辺領域とに分割
し、この２つの領域について平均の明るさに相当する電
圧を出力する。ただし、この主領域と周辺領域との面積
が等しくない場合は、明るさが均一なものを撮像した
時、この２つの電圧が等しくなるように正規化する。そ
して、画面分割回路１１〜１３よりそれぞれ出力される
２つの電圧は、差分検出回路１４〜１６でそれぞれ差を
とられ、図３に示すように、主領域に対し周辺領域が同
じ様な明るさの場合、すなわち２つの電圧の差が予め設
定した電圧Ｖｓ以下の場合はある一定電圧Ｖｒを出力
し、主領域に対し周辺領域の明るさが非常に明るい場
合、すなわち周辺領域の平均の明るさを示す電圧から主
領域の平均の明るさを示す電圧を引いた値が、Ｖｓ以上
の場合はその値に応じた電圧が出力される。このように
して差分検出回路１４〜１６から出力される３種類の電
圧は、非加算混合回路１７で最も電圧の高いものが選択
され制御信号発生回路１８に入力される。

【００１４】例えば、逆光時には空などの明るい背景が
画面の中心付近までくることが多い屋外撮影の場合に
は、図２（ａ）に示した分割における主領域と周辺領域
の明るさの差が大きくなり差分検出回路１４の出力電圧
は高くなる。同様に、蛍光灯の明るい光源が撮像画面上
方にのみあることが多い屋内撮影の場合には、図２
（ｂ）に示した分割における主領域と周辺領域の明るさ
の差が大きくなり差分検出回路１５の出力電圧は高くな
り、逆光時の人物撮影のように画面中央に暗い被写体が
あり、その両わきが明るい空や壁のような場合には、図
２（ｃ）に示した分割における主領域と周辺領域の明る
さの差が大きくなり差分検出回路１６の出力電圧は高く
なる。また、逆光時の様なコントラストが強い被写体以
外の場合は、図２のどの場合においても、主領域と周辺
領域の明るさの差はあまり大きくならず、Ｖｒなる電圧
が出力される。すなわち、図２に示したパターンによ
り、逆光時のようなコントラストの強い被写体を検出で
きることになり、また、このようなコントラストの強い
場合、検波回路５の検波特性を、白飛びを抑えるために
ピーク検波側に設定したために起こる主要被写体が暗く
なるという現象、いわゆる黒つぶれが発生しているかど
うかの検出にもなる。したがって、制御信号発生回路１
８にはコントラストの程度、黒つぶれの程度に関する情
報が入力されることになる。

【００１５】一方、制御信号発生回路１８には、ＡＧＣ
回路７の出力も入力されている。制御信号発生回路１８
では、図４に示すように非加算混合回路１７の出力信号
レベルが高い場合で、ＡＧＣ回路７より出力される輝度
信号における信号レベルの低い部分の利得が上がるよう
な制御信号を発生し、利得制御回路１９により、撮像信
号のレベルを変化させる。従って、利得制御回路１９か
らは、逆光時のようにコントラストが強く、主要被写体
が暗くなるような場合、そのコントラストの強さに応じ
利得が上がり、暗い部分の階調特性が補正されコントラ
ストのついた信号、すなわちダイナミックレンジの改善
された信号が出力され、信号処理回路２０により種々の
処理をした後、信号出力端子２１より撮像信号が出力さ
れる。

【００１６】実施例２．なお、上記実施例では３種類の
画面分割パターンを考えたが、逆光のようなコントラス
トの大きい被写体のパターンに対応して、画面分割パタ
ーン数を増やしても良い。

【００１７】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば絞りの
検波特性をピーク検波側にすることで白飛びを抑えると
共に、逆光時の様なコントラストの強い被写体の撮像パ
ターンに対応した、複数種類の画面２分割パターンを設
定し、それぞれのパターンについて、分割された２つの
領域についてそれぞれ平均の明るさを求め差を取り、設
定した複数種類の画面２分割パターンそれぞれの差分検
出結果に基づき、コントラストの強い被写体の検出を行
い、撮像信号の利得を制御するように構成したので、白
飛びも黒つぶれもないダイナミックレンジの広い撮像信
号を得ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による撮像装置を示すブロ
ック図である。

【図２】この発明の一実施例における画面分割パターン
の例を示す図である。

【図３】この発明における画面分割回路より出力される
周辺領域の平均の明るさと主領域の平均の明るさとの差
と、差分検出回路の出力との関係を示す図である。

【図４】この発明における非加算混合回路の出力電圧と
利得制御回路の利得との関係を、利得制御回路に入力さ
れる信号の輝度レベルが高い場合、低い場合、その中間
の場合、に分けて示す図である。

【図５】従来の撮像装置の構成を示すブロック図であ
る。

【図６】従来の撮像装置による屋外の測光範囲を示す図
である。

【図７】従来の撮像装置による屋内の測光範囲を示す図
である。

【符号の説明】

２ 絞り機構 ３ 撮像素子 ５ 検波回路 ６ 絞り駆動回路 １０ 同期信号発生回路 １１ 画面分割回路 １２ 画面分割回路 １３ 画面分割回路 １４ 差分検出回路 １５ 差分検出回路 １６ 差分検出回路 １７ 非加算混合回路 １９ 利得制御回路

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【手続補正書】

【提出日】平成４年５月２１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射光量に対応して絞り機構を、フィー
   ドバックループ回路を介して撮像信号出力により制御す
   る自動絞り装置を備えた撮像装置において、撮像素子よ
   り出力される撮像信号により被写体の明るさを検出する
   検波回路と、絞り駆動回路とからなるフィードバックル
   ープ回路と、画面を２分割する画面分割パルスを複数種
   類発生する同期信号発生回路と、前記画面分割パルスに
   より撮像素子出力を２分割し、その分割した２つの領域
   をそれぞれの平均の明るさに対応した電圧を出力する画
   面分割回路と、前記画面分割回路により出力される２つ
   の電圧の差を取る差分検出回路と、入力される複数の電
   圧の内、最も電圧の高いものを選択する非加算混合回路
   と、前記撮像信号の輝度レベルに応じ、利得を可変する
   ことができる利得制御回路とを具備し、前記検波回路の
   検波特性をピーク検波側に設定すると共に、前記同期信
   号回路により発生する画面分割パルスの数だけ、前記画
   面分割回路と差分検出回路の系を設け、この複数の差分
   検出回路の出力のうち、最も電圧の高いものを制御信号
   とし、この制御信号により前記利得制御回路の輝度レベ
   ルと利得との関係を制御することを特徴とする撮像装
   置。