JPH0588592B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） この発明は、自動露出調整手段を具えるカメ
ラ、主としてビデオカメラに関し、とくに適正な
露出が得られ、かつ安定した露出調整を行うこと
が可能である手段に関する。

（従来技術） 従来、ビデオカメラの自動露出調整装置は、第
１３図ＡのEFに示すような撮影画面内のある定
められた領域（以下露出測定視野という）に対応
する映像信号中の輝度信号を積分し、その積分値
が一定になるように絞り等の露出調整部を制御す
る方式によるものであつた。

ところで、このような露出測定視野の設定手段
によれば、撮影の際の作画条件によつて露出量に
差異が生ずることが知られている。そしてこの露
出調整のための測光方式としては、部分測光、平
均測光、中央部重点測光、分割測光、又はスポツ
ト測光等、それぞれ重み付けに特徴のある方式が
提案されているが、背景の光源の影響を受けやす
いとか、移動する被写体に関して露出調整動作が
不安定であるとか一長一短であつた。

第１４図は、従来の自動露出調整装置を具える
ビデオカメラの一例の要部を示すものであつて、
図中１は合焦レンズ、２はズーム系レンズ、３は
絞り、４はリレーレンズ、５は撮像手段としての
C.C.D.であつて被写体からの光束を受光し、撮像
素子駆動回路６によつて駆動されて時系列信号を
出力し、この信号が信号処理回路７で変調及び補
正処理を受け、同期信号と合成されて出力ビデオ
信号（例えばNTSC信号）が形成され、利用装置
へ供給される。８は露出調整のための露出測定視
野を設定するゲート回路（以下AEゲート回路と
いう）であつてアログ乗算器等で構成される。９
は積分器を含む自動露出調整回路であり、１０は
絞り駆動装置であつて、多くの場合絞り３ととも
にアイリスメータとして構成されている。

１１′は、AEゲート回路８に対するゲート信号
を発生するためのゲート信号発生回路（以下AE
ゲート信号発生回路という）であり、その発生す
るゲート信号（以下AEゲート信号という）の波
形は、測光方式によつて異なり、平均測光では画
面全面で、部分測光、スポツト測光では画面の中
心部及びその付近においてのみゲートを開く矩形
パルスが出力される。また中央部重点測光等の平
均測光と部分測光との中間的な特性をもたせた方
式では、矩形でなく台形や山形の波形が出力され
る。

上記の構成において、信号処理回路７から出力
されるビデオ信号中の輝度信号成分が、AEゲー
ト回路８を介して自動露出調整回路９に供給さ
れ、同回路９内の積分器に加えられて積分され
る。そして絞り駆動装置１０が、前記の積分値が
所定のしきい値より大きいときは絞り３を閉じる
方向に、逆に所定のしきい値よりも小さいときは
絞り３を開く方向に駆動し、結果として前記の積
分値が所定の値を保つように閉ループ自動制御が
行われる。

上記の従来技術によれば、撮影者が意図したも
のに合う露出量が得られるかどうかは、その測光
方式に大きく左右される。すなわち、一般向けと
いわれる平均測光は、大概の作画条件に対して一
応の露出調整を行うことができるが、逆光等の場
合には目標被写体に関して著しくアンダーになつ
てしまう。一方、比較的高度な撮影技術を有する
人に好まれる部分測光は、目標被写体に関して適
切な露出を行うことができるが、被写体が運動す
る場合等第１３図Ｂに示すように露出測定視野か
らはずれることが多い場合には、露出調整が不安
定になる。上記の２方式の前述の欠点を緩和する
目的で中央部重点測光や分割測光等の方式が提案
されているが、これらの方式によつても、結局
は、中間的な特性しか得られないのが実状であ
る。

（目 的） この発明は、従来の自動露出調整装置を具える
カメラの前述の欠点を軽減又は除去し、部分測光
やスポツト測光のように目標被写体に関して適正
な露出を行うことができ、また平均測光や分割測
光のように安定な露出調整を行うことができる自
動露出調整手段を具えるカメラを提供することを
目的とする。

（実施例による説明） 以下第１図〜第１２図等に示す実施例を参照し
て上記の目的を達成するためこの発明において講
じた手段について例示説明する。下記の説明は、
この発明のカメラの第１の実施例、同じく第２の
実施例この発明の実施例における自動追尾手段及
びこの発明のカメラの変形実施例の順序で行う。

（この発明のカメラの第１の実施例） （第１図） 第１図は、この発明のカメラの第１の実施例を
示し、この例は被写体を自動的に追尾し、その追
尾視野に連動して露出測定視野を移動させるもの
である。第１図中合焦レンズ１ないし絞り駆動装
置１０は、第１４図に示す従来例と基本的に同じ
構成及び機能を有するので詳細な説明を省略す
る。なお上記のうち撮像手段５は、撮像管又はC.
C.D.等の固体撮像素子のいずれでもよいが、ここ
ではC.C.D.であるとする。またC.C.D.を駆動する
撮像素子駆動回路６は、不図示のクロツクパルス
発生回路が発生するクロツクパルスを分周した信
号により駆動され、また前記の同期信号はこの分
周信号に基づき不図示の同期信号発生回路で発生
されるものであるが、これらも周知の手段である
ので詳細な説明を省略する。

第１図の装置における自動露出調整作用自体
は、第１４図に示す従来例と同様であつて、出力
ビデオ信号中の輝度信号成分が自動露出調整回路
９内の積分器で積分され、この積分値が所定のし
きい値（調整可能であることを可とする）と比較
され、その大小に応じて絞り３を閉じ、又はこれ
を開く方向に閉ループ自動制御を行うものであ
る。

第１図の装置の特徴は、被写体移動検出装置１
３において、追尾ゲート設定回路１２において設
定される追尾ゲートにより形成される追尾視野に
関して、後に詳細に説明する移動検出手段により
被写体の移動を自動的に検出し、その検出信号に
基づいてゲート移動回路１４においてゲート移動
信号を発生し、このゲート移動信号によつて追尾
ゲート設定回路１２における追尾ゲートのタイミ
ングを、前記の追尾視野が被写体の移動に追尾し
て自動的に移動するよう制御するとともに、上記
のゲート移動信号によつて自動露出調整のための
露出測定視野を追尾視野の移動に連動して移動さ
せる点にある。

そのためにはゲート移動回路１４が発生するア
ナログ信号又はデジタル信号に基づいて前記の
AEゲート信号のタイミングを制御すればよい。
ここではデジタル信号に基づいて処理する例につ
いて説明すると、AEゲート信号発生回路１１
（第１４図のAEゲート信号発生回路１１′と比較
してAEゲート信号を発生する点では差異がない
が、下記の構成が相違する）がプログラマブル・
カウンタを備え、このカウンタを上記のデジタル
信号によつてプログラムし、プログラムされた値
がカウントされたときに発生するパルスに同期し
て所要のAEゲート信号を発生するようにすれば
よい。

上記のAEゲート信号の波形は、一般的には、
従来、自動露出調整装置で用いられているどの波
形でもよいが、部分測光、スポツト測光又は重点
部分が比較的狭い中央部（追尾視野中央部）重点
測光等が望ましく、これらは、追尾視野の中心又
はその近傍において各方式の特徴を発揮すること
ができる。

上記の追尾視野は、これに関連して被写体の移
動情報を取り出す手段であり、また上記の露出測
定視野はこれに関連して自動露出調整のための信
号を取り出す手段であるから、通常は、フアイン
ダ画面等に表示する必要はない。

（この発明のカメラの第２の実施例） （第２図） 第２図は、この発明のカメラの第２の実施例を
示し、この例は、追尾視野の移動に連動して、自
動露出調整のための露出測定視野を移動させると
ともに自動焦点検出のための焦点検出視野をも移
動させるようにしたものである。第２図の装置に
おいて、第１図中の素子又は回路と基本的に同じ
構成及び機能を有するものは同一の符号を付し、
詳細な説明を省略する。第２図において、１５は
焦点検出視野を設定するための焦点検出ゲート設
定回路（以下AFゲート設定回路という）、１６は
自動焦点検出回路、１７はAFモータ駆動装置、
Ｍは合焦レンズ１を駆動するAFモータである。

前記のゲート移動回路１４が発生するゲート移
動信号がAFゲート設定回路１５に入力されて焦
点検出視野を追尾視野に連動して移動させ、出力
ビデオ信号中の例えば輝度信号がAFゲート設定
回路１５を介して自動焦点検出回路１６に供給さ
れ、ここで例えば公知の山登りサーボ方式（例え
ば「NHK技術研究」第17巻第１号（通常第86
号）昭和40年発行、21ページ石田ほか「山登りサ
ーボ方式によるテレビカメラの自動焦点調整」参
照）によつて焦点検出を行い、公知のようにその
出力信号がAFモータ駆動装置１７に供給され、
同装置１７によりAFモータＭを駆動し、合焦レ
ンズ１の位置を制御して自動焦点調整を行う。な
お上記の焦点検出視野は、実施上、電子ビユーフ
アインダ等のフアインダ画面等に表示することを
可とする。

第１図及び第２図の実施例においては、AEゲ
ート信号発生回路１１が発生するAEゲート信号
は、ゲート移動回路１４の出力信号によつて制御
されるから、自動露出調整のための露出測定視野
は、自動追尾のための追尾視野に連動し、ひいて
は自動焦点検出のための焦点検出視野にも連動す
るので、部分測光やスポツト測光のように目標被
写体に関して適正な露出を行うことができるとと
もに平均測光や分割測光のように安定な露出調整
を行うことができ、さらに前記の露出調整のため
のAEゲート信号の波形自体は、追尾視野や焦点
検出視野を設定するためのゲート信号の波形とは
無関係に露出調整（測光）に適切な波形にするこ
とができる。

（この発明の実施例における自動追尾手段） （第３図〜第９図） ここで、前述の実施例における被写体移動検出
及び自動追尾手段の具体例について、本出願人の
出願に係る特願昭59−105897号の明細書に従つて
その概要を説明する。第８図及び第９図はその具
体例を示すものであるが、その説明に先立つて第
３図〜第７図を参照して被写体自動追尾機能の原
理を説明する。

従来の自動露出調整装置では、前述のように露
出測定視野が撮影画面内のある定められた領域に
固定されているため被写体が運動する場合等露出
測定視野からはずれることが多い場合には露出調
整が不安定になる欠点があり、一方従来の自動焦
点検出ないし自動焦点調整装置では、第３図Ａに
示すように焦点検出視野が撮影画面中央部に固定
されているため、同図Ｂに示すようにピントを合
わせたい被写体（以下目標被写体という。この例
では人物）が移動してしまうと、この目標被写体
とは異なる距離にある物体（この例では家屋）に
ピントが合い、目標被写体である人物がぼけてし
まうという欠点がある。

これに対し、被写体自動追尾手段を有するカメ
ラにあつては、第３図Ａの状態にあつた目標被写
体（人物）が第４図Ａに示すように同一距離のま
ま画面右上方へ移動すると、後述の追尾手段によ
り、被写体の移動を自動的に検出し、露出測定視
野を被写体の移動に追尾して移動させ（同図の
EF）、その移動位置で露出調整を行うものであ
る。もとより、焦点検出視野を被写体の移動に追
尾して移動させ（同図のFF）、その移動位置で焦
点検出を行うことも可能である。なお後述のよう
に追尾視野又は焦点検出視野が露出調整視野を兼
ねるようにすることもできる。

さらに具体的に説明すれば、被写体の特徴を表
わすなんらかのパラメータを、前記の追尾手段に
より設定された追尾視野に関して抽出し、この抽
出された特徴を記憶させ、この記憶された特徴と
新たに抽出された被写体の特徴とに基づいて被写
体の移動の有無、及び被写体が移動した場合にそ
の移動方向又は移動位置を検出して、前記の追尾
視野を被写体の移動に追尾して移動させ、また追
尾視野の移動に伴つて露出測定視野をこれと同じ
位置関係で移動させるものである。上記の被写体
の特徴を表わすパラメータとしては、色信号情
報、輝度信号情報さらに被写体の形状、温度ある
いはその特徴あるコントラスト等の情報を利用す
ることができるが、以下の説明は、被写体の特徴
を色信号情報によつて抽出する例について行う。

第４図Ａでは、距離が同一であるから、撮影レ
ンズのうちの合焦レンズを調整することはない
が、同図Ｂでは、被写体が画面内の右上方へ移動
するとともに距離も変化するので、測距の結果に
従つて合焦レンズが移動する。したがつて、後述
の追尾ゲート大きさ決定手段により追尾視野の大
きさを変化させ、つねにその被写体に適した大き
さに保ち、その状態で焦点検出、さらには露出調
整を行う。第４図Ｂでは露出測定視野の図示を省
略しているが、これは同図Ａに示すものと同じ相
対位置を占めることになる。

ここで、被写体とカメラとの間の移動は相対的
であるから、上記の追尾作用は、カメラが固定さ
れて被写体が移動する場合のほか、逆に被写体が
停止してカメラが移動する場合、あるいは両者が
ともに移動するにも有効に機能し、また追尾視野
の大きさは、被写体距離が変化する場合のほか、
レンズの焦点距離を変える場合にも調整すること
ができる。

追尾視野は、原則として２次元の拡がりをもつ
ものであるが、説明を簡単にするために、ここで
は第５図Ａに示すように追尾視野が水平方向に延
びる１次元の拡がりをもつものであるとする。ま
た追尾視野は、Ａ，Ｂ，Ｃの３部分（以下各部分
を画素という）に分れているとする。なお２次元
の追尾視野を構成するには、例えば同図の画素Ｂ
又はＡ，Ｂ及びＣを中心にしてその上下に垂直方
向に延びる画素を設ければよい。上記の各画素か
ら時系列信号として得られる色差信号Ｒ−Ｙ及び
Ｂ−Ｙに、第６図に示すように、それぞれ積分回
路１００ａ，１００ｂ、サンプルホールド（Ｓ／
Ｈ）回路１０１ａ，１０１ｂ及びＡ／Ｄ変換回路
１０２ａ，１０２ｂによつて積分、サンプルホー
ルド及びＡ／Ｄ変換の各処理を行つて、それぞれ
メモリ１０３ａ，１０３ｂに記憶させる。この記
憶された値を、各画素Ａ，Ｂ及びＣについてＲ−
Ｙ及びＢ−Ｙの直交座標上にプロツトすると、例
えば第７図に示すように表示される。図でA₀，
B₀及びC₀の各点は、それぞれ、第５図ＡのＡ，
Ｂ及びＣの各画素から抽出された信号を表わして
いる。ここで、画素Ｂからは被写体である人物の
例えば服装のみを表わす信号が、画素Ａ及びＣか
らは、それぞれ被写体の服装と背景とを表わす信
号が加算された信号が得られるとする。さらに、
同図で被写体の左側と右側とで背景の色が異なつ
ているものとする。したがつて、点A₀とC₀とは、
色差信号座標上の位置が異なつている。

次に、第５図Ａに示す被写体が、同図Ｂに示す
ように画面内で右方向へ移動すると、画素Ａ及び
Ｃ内に占める被写体と背景の割合が変化する結
果、画素Ａ及びＣから得られる信号は、第７図
A₁及びC₁に示すようにそれぞれ変化する。一方、
画素Ｂは第５図Ｂに示すように被写体内にとどま
つているので、その服装がほぼ単色であるとすれ
ば、画素Ｂから得られる信号はほとんど変化しな
い。したがつて、ここでは、簡単のためにB₁＝
B₀とする。この場合、第７図に示すように、点
C₁は点B₀（＝B₁）に近づき、点A₁は点B₀（＝B₁）
から遠ざかるので、線分B₁C₁は線分B₀C₀より小
さくなり、線分A₁B₁は線分A₀B₀より大きくな
る。逆に、線分B₁C₁が線分B₀C₀より大きくなり、
線分A₁B₁が線分A₀B₀より小さくなる場合は、被
写体が第５図Ｂで左方向へ移動していることにな
る。なお被写体の左右両側で背景の色が同じであ
るとすれば、被写体が画面内で第５図Ｂの右方向
へ移動するとき上記の点A₁は線分A₀B₀の延長線
上に位置を占め、点C₁は線分B₀C₀上に位置を占
めることになる。この自動追尾手段は、上記どち
らの場合にも適用することができる。

前述の原理に基づいて被追尾被写体の移動を検
出するには、例えば第７図における線分AB及び
BCの長さの変化を検出すればよい。第８図は、
上記の処理を行う回路の一例を示すものであり、
同図において第１図又は第２図中の素子又は回路
と同じ構成及び機能を有するものは、これらと同
じ符号を付し、詳細な説明を省略する。また同図
中色検出回路２１、メモリ２２及び移動判定回路
２３は、第１図又は第２図の被写体移動検出装置
１３の具体的内容を構成するものである。

第８図において、信号処理回路７の出力中色差
信号Ｒ−Ｙ及びＢ−Ｙは追尾ゲート設定回路１２
から、同じく輝度信号ＹはAFゲート設定回路１
５及びAEゲート回路８から、それぞれ後段の回
路に取り出される。追尾ゲート設定回路１２の出
力は色検出回路２１に供給されて被写体の色が検
出され、これが例えば不図示のスイツチ等の手動
による機械的入力手段を介してメモリ２２に記憶
される。なお色検出回路２１は、第６図に示す積
分回路１００、サンプルホールド回路１０１及び
Ａ／Ｄ変換回路１０２並びにその出力を一時的に
記憶するメモリ１０３を含むものである。上記の
処理は、テレビジヨン信号の１フイールドの期間
である1/60秒の間に又はその数フイールド分の期
間の間にその平均値に従つて行われる。以下両者
を一括して１フイールドの期間に処理されるとし
て説明する。

次の１フイールドでは、新たに抽出された信号
とメモリ２２に記憶されている信号とが移動判定
回路２３で比較され、被写体の移動の有無及び被
写体が移動する場合の移動方向が検知される。移
動があつた場合には、ゲート移動回路１４によつ
て追尾ゲート設定回路１２を制御して追尾視野を
移動させ、次の１フイールドで同様の演算を行
い、以後追尾が完了するまで上記の処理をくり返
す。

第８図の装置では、ゲート移動回路１４が発生
する追尾ゲート移動信号がAEゲート信号発生回
路１１にも転送されるので、第１図及び第２図に
関して説明したのと同様に、追尾視野に連動して
露出測定視野を移動させ、追尾が完了した時点で
その新たな移動位置で自動露出調整を行うことが
できる。さらに、第２図に関して説明したのと同
様に、追尾視野に連動して焦点検出視野を移動さ
せ、追尾が完了した時点でその新たな移動位置で
自動焦点検出ないし自動焦点調整を行うことがで
きる。

第８図において、P₁は合焦レンズ１の位置
（被写体距離に相当する）の絶対位置を検出する
ポジシヨンセンサ、P₂はズーム系レンズ２の位
置（焦点距離に相当する）の絶対位置を検出する
ポジシヨンセンサであり、これらの信号に基づい
て追尾ゲート大きさ決定回路２４が追尾ゲート設
定回路１２、AFゲート設定回路１５及びAEゲー
ト信号発生回路１１を制御し、それぞれ追尾視
野、焦点検出視野及び露出測定視野を被写体距離
及び焦点距離に関して最適の大きさに設定するこ
とができる。

第９図は、前述の色検出回路２１、メモリ２２
及び移動判定回路２３の詳細を示すものであつ
て、第８図の追尾ゲート設定回路１２を通つた画
素Ａ及びＢそれぞれのＲ−Ｙ信号及びＢ−Ｙ信号
から距離演算回路５１により第７図のＲ−Ｙ及び
Ｂ−Ｙ座標上の線分A₀B₀の長さD_A0

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 撮像面に結像された被写体像を光電変換して
   撮像信号を出力する撮像手段と、 前記撮像信号中より前記撮像面内における被写
   体像の特徴を検出し、該被写体像の特徴の変化に
   基づいて前記被写体の移動を検出する被写体移動
   検出手段と、 前記撮像面内に露出制御を行うための測光領域
   を設定するための測光領域設定手段と、 前記測光領域設定手段によつて設定された測光
   領域内に相当する前記撮像信号を用いて露出制御
   を行う自動露出制御手段と、 前記被写体移動検出手段の出力に基づいて前記
   測光領域設定手段を制御し、前記被写体移動検出
   手段によつて検出された被写体の移動に追従して
   前記測光領域の前記撮像面内における設定位置を
   移動する制御手段と、 を具えたことを特徴とするカメラ。