JPH08107559A - 画像入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被写体の色に影響されずに適正な露出制御を
可能にする。 【構成】 撮像素子３の出力信号を受けてマトリクス回
路４が輝度信号Ｙと色差信号Ｃr，Ｃbを色検出手段５へ
出力し、この色検出手段５により色の３原色Ｒ，Ｇ，Ｂ
に変換するとともにＹ／Ｒ，Ｙ／Ｂの色比率を検出す
る。基本露出検出手段６により輝度信号Ｙを前記撮像素
子３の光電素子に対する規定露光量に変換し、さらに露
出補正手段７により前記Ｙ／Ｒ，Ｙ／Ｂ信号を規定露出
補正値に変換して、前記基本露出検出手段６の露光量出
力信号に補正を掛けることで最終露出値に変換する。

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，スチル
ビデオカメラ等に適用される撮像素子を用いた画像入力
装置に係り、特に、その自動露出制御装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来の画像入力装置における露出制御方
式には、平均測光，中央重点測光，スポット測光，マル
チパターン測光等の方式がある。平均測光方式は、画像
全体の輝度信号の平均値が、ある規定の値になる露光量
が得られる露出を適正露出とするものである。中央重点
測光は、平均測光方式において、画像の輝度信号の平均
値を得る際に画像の中央付近の領域に重み付けする方式
である。スポット測光方式は、画像のごく狭い領域を撮
影者が選択し、その領域の輝度信号の平均値が、規定の
値になる露光量が得られる露出を適正露出とするもので
ある。マルチパターン測光は、画像を複数の領域に分割
し、マイクロコンピュータによるパターン認識処理を行
って、最も重要視される領域を予想し、その領域の輝度
信号の平均値が、規定の値になる露光量が得られる露出
を適正露出とするものである。

【０００３】また、特開平３−166871号公報に示された
撮像装置のように、被写体の位置を特定せずに露出制御
を行う方式として、画像を記録するための本露光を行う
前の予備露光を行う際に、平均輝度値が露出アンダーと
なるように露出制御した上で画像中の無彩色領域のレベ
ルを検出し、本露光時に白レベルが撮像素子の出力にお
いて適正なレベルとなるように露出制御を行う方式があ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の画像入力装置に
おける露出制御方式のうち、前記平均，中央重点，スポ
ットの各測光方式は、いずれも画像中から被写体が占め
ると予想される領域を定め、その領域の輝度信号の平均
値が規定の値になるように露出を制御している。したが
って、被写体の輝度に関わらず、いつでも被写体の輝度
は規定の値に撮影されてしまう。このため、たとえ撮影
するシーンが逆光等の特別な状況にない場合でも、明る
い被写体を撮影する際には規定値を上げ、逆に暗い被写
体を撮影する際には規定値を下げるといった補正を撮影
者が意識的に行う必要がある。

【０００５】また、一般的に撮影される画像において
は、多くの場合、約５EVの範囲で各輝度の被写体が画面
内に含まれるが、従来の平均測光の場合、各輝度の領域
が画面内を均等に分布している場合には適正な露出が行
われるが、輝度分布に偏りがある画像の場合には誤差を
生じる。一例として、暗い背景に明るい小さい被写体が
ある場合、平均測光を行った場合は、被写体が露出オー
バーになる。また、中央重点やスポット測光で、被写体
のみを測光した場合も、本来、明るい被写体が露出アン
ダーになる。

【０００６】マルチパターン測光は、上記の問題に対し
て、撮影される画像の輝度分布をマイクロコンピュータ
を用いたパターン認識処理によって、経験的に得られた
典型的な撮影条件に割り当てて規定値の補正の自動化を
図っているが、画像の領域分割数を増やすに従って、撮
影条件と輝度分布の組み合わせ数が膨大になるため、マ
イクロコンピュータによるパターン認識処理に時間を要
するという問題を有する。

【０００７】予備露光によって、白レベルを適正値に合
わせる方式は、予備露光時に無彩色を検出する際に合わ
せる基準の輝度が画面全体の平均輝度値であるため、過
順光のシーンでは、予備露光時に被写体が露出オーバー
となり、白レベル検出に誤差を生じやすい。さらに撮影
画面内に無彩色の領域が存在しない場合にも白レベル検
出が不可能となる。

【０００８】また、従来の露出制御装置においては、い
ずれも画像の輝度信号のみを露出制御量を決定する際の
評価に用いているため、被写体の色によって露出制御量
が左右され、場合によっては適正な露出が得られないこ
とがある。一例として、青い被写体に対して、輝度信号
を基準に露出制御を行った場合、青成分の輝度信号に対
する割合が約１／10と非常に小さいため、露出制御量は
露光量を大幅に増やすように検出される。このような場
合、露出制御の結果、撮影される画像は大幅に露出オー
バーとなってしまう。

【０００９】本発明の目的は、撮影者が意識的に露出補
正することなく、明るい被写体は明るく、また暗い被写
体は暗く撮影されるような露出を決定し、なおかつ被写
体の色の濃淡に左右されずに適正な露出制御を可能とす
る画像入力装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、平面上に複数の光電素子をアレイ状に配
置した撮像素子を用いる画像入力装置において、前記撮
像素子の出力信号を画像信号に変換するマトリクス回路
出力の輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃr，Ｃbを色の３原色
Ｒ，Ｇ，Ｂの画像信号に変換し、Ｙ／Ｒ，Ｙ／Ｂの色比
率値を検出する色検出手段と、輝度信号Ｙを前記光電素
子に対する規定の露光量に変換する基本露出検出手段
と、前記色検出手段の出力信号Ｙ／Ｒ，Ｙ／Ｂのうち、
レベルの低い方の信号を規定の露出補正値に変換し、前
記基本露出検出手段の露光量出力信号に補正を掛けて最
終露出値を出力する露出補正手段と、この露出補正手段
の出力する最終露出値に従って露出制御を行う露出制御
手段とを備えたことを特徴とする。

【００１１】また前記マトリクス回路と前記色検出手段
および前記基本露出検出手段との間に、画像中の規定の
領域に限定して輝度信号Ｙならびに色差信号Ｃr，Ｃbの
それぞれについて平均値を検出し、色検出手段および基
本露出検出手段に出力する領域限定手段を設けたことを
特徴とする。

【００１２】またズーム位置を検出してズーム位置信号
を出力するズーム位置検出手段を有するズーム機構と、
フォーカス位置を検出してフォーカス位置信号を出力す
るフォーカス位置検出手段を有するフォーカス機構と、
前記マトリクス回路と前記色検出手段および前記基本露
出検出手段との間に設けられて、前記ズーム位置検出手
段のズーム位置信号ならびに前記フォーカス位置検出手
段のフォーカス位置信号に従って画像中の領域を限定
し、輝度信号Ｙならびに色差信号Ｃr，Ｃbのそれぞれに
ついて平均値を検出し、色検出手段および基本露出検出
手段に出力する可変領域限定手段とを備えたことを特徴
とする。

【００１３】また前記色検出手段と前記基本露出検出手
段との間に、色検出手段の出力信号Ｙ／Ｒ，Ｙ／Ｂが共
に規定の範囲から外れたレベルであるときにのみ、基本
露出検出手段に輝度信号Ｙを出力して前記露出補正手段
にＹ／Ｒ，Ｙ／Ｂ信号を出力する白信号除去手段を設け
たことを特徴とする。

【００１４】

【作用】前記構成の本発明に係る画像入力装置は、撮像
素子の出力信号を画像信号に変換するマトリクス回路出
力の輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃr，Ｃbを色検出手段に
よって、色の３原色Ｒ，Ｇ，Ｂに変換するとともにＹ／
Ｒ，Ｙ／Ｂの色比率値を検出し、基本露出検出手段によ
って輝度信号Ｙを撮像素子を構成する光電素子に対する
規定の露光量に変換し、露出補正手段によって、前記色
検出手段の出力信号Ｙ／Ｒ，Ｙ／Ｂを規定の露出補正値
に変換し、前記基本露出検出手段の露光量出力信号に補
正を掛けて最終露出値に変換し、露出制御手段によっ
て、前記露出補正手段の出力する最終露出値に従って露
出制御を行い、色の濃い被写体に対して露光量を減らす
ようにする。

【００１５】前記マトリクス回路と色検出手段および基
本露出検出手段との間に、画像中の規定の中心領域に限
定して輝度信号Ｙならびに色差信号Ｃr，Ｃbのそれぞれ
について平均値を検出し、前記色検出手段および基本露
出検出手段に出力する領域限定手段を掛けることによっ
て、画面の中央領域の画像信号のみを露出決定に用いる
ことで、主要被写体に対する最適露出制御を行うことが
可能になる。

【００１６】前記マトリクス回路と色検出手段および基
本露出検出手段との間に、撮像レンズのズーム位置信号
ならびにフォーカス位置信号に従って画像中の領域を限
定し、輝度信号Ｙならびに色差信号Ｃr，Ｃbのそれぞれ
を検出し、前記色検出手段および基本露出検出手段に出
力する可変領域限定手段を設けることによって、基準と
する被写体が画面に占める大きさに準じて画面の中央領
域の面積を調整し、その領域内の画像信号のみを露出決
定に用いることで、基準となる被写体の大きさに対して
最適露出制御を行うことが可能になる。

【００１７】前記色検出手段と前記基本露出検出手段と
の間に、色検出手段の出力信号Ｙ／Ｒ，Ｙ／Ｂが共に規
定の範囲から外れたレベルであるときにのみ、前記基本
露出検出手段に輝度信号Ｙを出力し、前記露出補正手段
にＹ／Ｒ，Ｙ／Ｂ信号を出力する白信号除去手段を設け
ることによって、画面中の白色領域の信号を用いずに有
彩色領域の信号のみを用いることで、有彩色の被写体の
みに対する最適露出制御を行うことが可能になる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１９】図１は本発明の第１実施例の構成を示すブ
ロック図であり、１は、撮像レンズ，光学部品等からな
る光学系からの入力光を、絞り制御信号に従って絞りの
開閉を行うことによって調整する絞り制御手段、２は、
シャッター制御信号に従ってシャッタースピードの調整
を行うことによって、露光時間を調整するシャッター制
御手段、３は光電素子をアレイ状に配した２次元ＣＣＤ
等のデバイスを用いる撮像素子であって、撮像素子３に
対する露光量は、入力光を絞り制御手段１の絞り、なら
びにシャッター制御手段２のシャッター制御によって調
整することによって決定し、撮像素子３面上に結像した
入力光は、Ｒed，Ｇreen，Ｂlueの３原色成分に相当す
るＲＧＢ画像信号に電気的に変換され、画像を構成する
画素ごとに順次出力される。

【００２０】４は撮像素子３の出力信号をＮＴＳＣに準
拠する輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃr，Ｃbに変換出力す
るマトリクス回路、５は、マトリクス回路４の出力信号
の前記Ｙ，Ｃr，Ｃb信号を次式(数１)に従って、

【００２１】

【数１】Ｒ＝Ｃr＋Ｙ Ｂ＝Ｃb＋Ｙ Ｇ＝(10Ｙ−３Ｒ−Ｂ)／６ ＲＧＢ値に変換し、Ｙ／Ｒ，Ｙ／Ｂの色比率の値を検出
して出力する色検出手段、６は、あらかじめ設定された
変換テーブルに従ってマトリクス回路４の出力のＹ信号
を撮像素子３に対する露光量に変換し、これに相当する
基本露出信号を出力する基本露出検出手段、７は、色検
出手段５のＹ／Ｒ，Ｙ／Ｂ信号ならびに基本露出検出手
段６の基本露出信号を受け、次式(数２)のようにＹ／Ｒ
とＹ／Ｂでレベルの小さい方の信号値を、基本露出信号
値に掛けた値を最終露出信号として出力する露出補正手
段である。

【００２２】

【数２】 最終露出値＝Ｙ／Ｒ(またはＹ／Ｂ)×基本露出値 前記露出補正手段７における露出補正を行うことによ
り、画像信号のＲまたはＢ成分の露光量が、輝度信号Ｙ
に対して設定された露光量を超え、色が飽和することが
なくなる。

【００２３】８は、露出補正手段７が出力する最終露出
信号から、絞り制御量とシャッタースピード制御量を決
定し、絞り制御手段１とシャッター制御手段２とに対し
て、制御信号を出力する露出制御手段であって、絞り制
御量ならびにシャッター制御量の決定は、露光量に応じ
た絞りとシャッタースピードをあらかじめ設定してお
き、テーブル変換によって行われる。９はＮＴＳＣ準拠
の画像表示装置ならびに画像記録装置である。

【００２４】図２は本発明の第２実施例の構成を示すブ
ロック図である。なお、以下、前記第１実施例において
説明した部材に対応する部材には同一符号を付して詳し
い説明は省略する。

【００２５】第２実施例では、前記マトリクス回路４
と、前記色検出手段５および基本露出検出手段６との間
に領域限定手段10を設けており、この領域限定手段10に
より、マトリクス回路４の出力のＹ，Ｃr，Ｃb信号のう
ち、図３に示す例の斜線領域のように、主要被写体が置
かれる頻度が高い画像の中心領域に含まれる信号のみを
限定して、色検出手段５および基本露出検出手段６に出
力するものである。領域限定手段10により、画像の中心
領域に対する画像信号のみを用いることで主要被写体に
対する露出制御を最適に行うことが可能となる。

【００２６】図４は本発明の第３実施例の構成を示すブ
ロック図であり、11はズーム機構であって、光学系の倍
率を調整するとともに、撮影レンズ等のズーム位置を検
出する図示しないズーム位置検出手段を備えて、ズーム
位置に対応したズーム位置信号を出力する。12はフォー
カス機構であって、光学系の焦点を調整するとともに、
差動光電素子等からなる図示しないフォーカス位置検出
手段を備えて、フォーカス位置に対応したフォーカス位
置信号を出力する。13は、マトリクス回路４と、色検出
手段５および基本露出検出手段６との間に設けられた可
変領域限定手段であって、マトリクス回路４が出力する
Ｙ，Ｃr，Ｃb信号を、ズーム機構11のズーム位置信号と
フォーカス機構12のフォーカス位置信号に対応して、画
面中のあらかじめ設定された面積の中心領域に含まれる
信号のみを限定して、色検出手段５および基本露出検出
手段６に出力するものである。

【００２７】ここで、前記ズーム位置ならびにフォーカ
ス位置と中心領域の面積の関係は、ズーム倍率が大きい
望遠撮影になるほど、あるいはフォーカス位置が近距離
になるほど領域面積を広くとり、ズーム倍率が小さい広
角撮影になるほど、あるいはフォーカス距離が遠距離に
なるほど領域面積を小さくとるものとし、面積可変の割
合はレンズの焦点距離によって定めるものとする。一例
として、図５に画面中で人の顔が占める面積を基準とし
た場合の分割領域方法を示す。ここで、図５(a)は、ズ
ーム位置が広角側、あるいはフォーカス位置が遠距離の
場合の領域分割であり、図５(b)は、ズーム位置が望遠
側、あるいはフォーカス位置が近距離の場合の領域分割
であり、中心領域の面積が人の顔とほぼ等しくなるよう
に設定しておくものとする。中心領域をズーム位置ある
いはフォーカス位置に応じて可変とすることで、常に基
準とする被写体の大きさに対して最適の露出制御を行う
ことが可能となる。

【００２８】図６は本発明の第４実施例の構成を示すブ
ロック図であり、14は白信号除去手段であって、色検出
手段５が出力するＹ／Ｒ，Ｙ／Ｂ信号ならびにマトリク
ス回路４が出力するＹ信号を受け、Ｙ／Ｒ，Ｙ／Ｂ信号
が共に規定の範囲から外れる場合にのみ、Ｙ信号を基本
露出検出手段６に対して出力し、Ｙ／Ｒ，Ｙ／Ｂ信号を
露出補正手段７に対して出力する。

【００２９】ここで、規定の範囲の一例として、次式
(数３)のように、

【００３０】

【数３】0.5 ＜ Ｙ／Ｒ ＜ 2.0 かつ 0.5 ＜
Ｙ／Ｂ ＜ 2.0 と設定した場合、白に近い色に対する色信号が除去され
るようになる。色が完全に白の場合、Ｙ／Ｒ，Ｙ／Ｂの
値は、共に1.0となるため、上限と下限を1.0を中心とし
て調整すれば、白信号の除去の範囲を調整することも可
能となる。白信号を除去して、露出制御を行うことによ
り、逆光等の背景が極端に明るい撮影条件下で白領域に
対する露出制御を行わず、有彩色の被写体のみに対して
最適な露出制御を行うことが可能となる。

【００３１】上述したように、各実施例においては、画
像の輝度信号に従って検出された基本露出値に、画像の
色差信号に従いＹ／ＲまたはＹ／Ｂ倍の補正を掛けるこ
とによって、色成分においてもサチュレーションの生じ
ない範囲内で最適な露出制御を行うことが可能となり、
色の濃い被写体に対して、誤差を生じる頻度についても
大幅に軽減できる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像入力
装置は、請求項１記載の構成によれば、輝度信号Ｙによ
って、検出される基本露出値にＲまたはＢ成分に応じて
Ｙ／ＲまたはＹ／Ｂ倍の補正を掛けることによって、色
の濃い被写体に対しては露光量を減らしているため、色
成分におけるサチュレーションが生じない。

【００３３】請求項２記載の構成によれば、主要被写体
の位置する頻度が最も高い画面の中心領域に限定して、
請求項１記載の露出制御と同様の露出制御を行うため、
画面の中心の被写体と周辺の背景の明るさとが極端に異
なる場合に、被写体に対する露出制御が最適に行われ
る。

【００３４】請求項３記載の構成によれば、基準となる
被写体の大きさを設定しておくことによりズームあるい
は被写体との距離に関らず、露出制御に用いる画面の領
域を被写体と同程度の面積とした上で、請求項１記載の
露出制御と同様の露出制御を行うため、常に露出制御が
被写体に対して最適になる。

【００３５】請求項４記載の構成によれば、撮影画面中
で白あるいは無彩色の領域の画像信号を除去した上で、
請求項１記載の露出制御と同様の露出制御、すなわち有
彩色の被写体に対する露出制御を最適に行うため、逆光
等で背景が極端に明るい場合や、被写体の一部分だけが
極端に明るい場合等の撮影時の構図に関らず、被写体の
有彩色部分に対する露出制御が最適となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像入力装置の第１実施例の構成を示
すブロック図である。

【図２】本発明の画像入力装置の第２実施例の構成を示
すブロック図である。

【図３】第２実施例における領域限定の説明図である。

【図４】本発明の画像入力装置の第３実施例の構成を示
すブロック図である。

【図５】第３実施例の可変領域限定の説明図である。

【図６】本発明の画像入力装置の第４実施例の構成を示
すブロック図である。

【符号の説明】

１…絞り制御手段、 ２…シャッター制御手段、 ３…
撮像素子、 ４…マトリクス回路、 ５…色検出手段、
６…基本露出検出手段、 ７…露出補正手段、８…露
出制御手段、 ９…画像表示装置ならびに画像記録装
置、 10…領域限定手段、 11…ズーム機構、 12…フ
ォーカス機構、 13…可変領域限定手段、14…白信号除
去手段。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平面上に複数の光電素子をアレイ状に配
   置した撮像素子を用いる画像入力装置において、前記撮
   像素子の出力信号を画像信号に変換するマトリクス回路
   出力の輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃr，Ｃbを色の３原色
   Ｒ，Ｇ，Ｂの画像信号に変換し、Ｙ／Ｒ，Ｙ／Ｂの色比
   率値を検出する色検出手段と、輝度信号Ｙを前記光電素
   子に対する規定の露光量に変換する基本露出検出手段
   と、前記色検出手段の出力信号Ｙ／Ｒ，Ｙ／Ｂのうち、
   レベルの低い方の信号を規定の露出補正値に変換し、前
   記基本露出検出手段の露光量出力信号に補正を掛けて最
   終露出値を出力する露出補正手段と、この露出補正手段
   の出力する最終露出値に従って露出制御を行う露出制御
   手段とを備えたことを特徴とする画像入力装置。
2. 【請求項２】 前記マトリクス回路と前記色検出手段お
   よび前記基本露出検出手段との間に、画像中の規定の領
   域に限定して輝度信号Ｙならびに色差信号Ｃr，Ｃbのそ
   れぞれについて平均値を検出し、色検出手段および基本
   露出検出手段に出力する領域限定手段を設けたことを特
   徴とする請求項１記載の画像入力装置。
3. 【請求項３】 ズーム位置を検出してズーム位置信号を
   出力するズーム位置検出手段を有するズーム機構と、フ
   ォーカス位置を検出してフォーカス位置信号を出力する
   フォーカス位置検出手段を有するフォーカス機構と、前
   記マトリクス回路と前記色検出手段および前記基本露出
   検出手段との間に設けられて、前記ズーム位置検出手段
   のズーム位置信号ならびに前記フォーカス位置検出手段
   のフォーカス位置信号に従って画像中の領域を限定し、
   輝度信号Ｙならびに色差信号Ｃr，Ｃbのそれぞれについ
   て平均値を検出し、色検出手段および基本露出検出手段
   に出力する可変領域限定手段とを備えたことを特徴とす
   る請求項１記載の画像入力装置。
4. 【請求項４】 前記色検出手段と前記基本露出検出手段
   との間に、色検出手段の出力信号Ｙ／Ｒ，Ｙ／Ｂが共に
   規定の範囲から外れたレベルであるときにのみ、基本露
   出検出手段に輝度信号Ｙを出力して前記露出補正手段に
   Ｙ／Ｒ，Ｙ／Ｂ信号を出力する白信号除去手段を設けた
   ことを特徴とする請求項１記載の画像入力装置。