JPH08107560A - 画像入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被写体の明暗に応じた適正な露出が自動的に
決定され、かつ被写体の色に影響されない適正な露出制
御を可能にする。 【構成】 ピーク検出手段４によって、撮像素子３の各
光電素子が入力光のＲed，Ｇreen，Ｂlueの３原色に対
して出力する３つの色信号から、色信号の最大値を変換
出力し、さらに露出決定手段５によって、前記色信号の
最大値に基づいて光電素子に対する露光量が規定の値と
なる露出値を変換出力し、この露出値に基づいて露出制
御手段６が、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して、光電素子に対する露出制
御を行う。

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
置した撮像素子を備えてなる画像入力装置において、前
記各光電素子が入力光のＲed，Ｇreen，Ｂlueの３原色
に対して出力する色信号Ｒ，Ｇ，Ｂの３信号のうち、最
大出力の色信号を検出するとともに検出された色信号の
最大値を検出するピーク検出手段と、このピーク検出手
段によって検出された色信号の最大値に基づいて前記光
電素子に対する露光量を規定の値となる露出値に変換す
る露出決定手段と、この露出決定手段の出力する露出値
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】また前記撮像素子と前記ピーク検出手段と
の間に、画像を複数の小領域に分割し、各小領域内の色
信号Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれについて平均値を検出した
後、前記ピーク検出手段に出力するエリア分割手段を備
えたことを特徴とする。

【００１２】また前記エリア分割手段の出力を、さらに
画像の中心領域と、画像の周辺領域に相当する２グルー
プに分けて、それぞれのグループ内に含まれている小領
域の色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれについて平均値を検出
するグループ分割手段と、このグループ分割手段の出力
を受け、両グループの色信号の平均値の最大値どうしの
比率を検出し、比率があらかじめ定められた規定値を超
える場合には、画像の中心領域グループに含まれる各小
領域内のＲ，Ｇ，Ｂの３信号の平均値を前記ピーク検出
手段に出力し、また比率が規定値を超えない場合には、
全ての小領域内のＲ，Ｇ，Ｂの３信号の平均値を前記ピ
ーク検出手段に出力する逆光判定手段を備えたことを特
徴とする。

【００１３】またズーム位置検出手段が設けられたズー
ム機構と、前記撮像素子と前記ピーク検出手段との間に
設置され、前記ズーム位置検出手段のズーム位置出力値
に従って画像を規定の面積の複数の領域に分割し、各領
域内の色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれについて平均値を検
出した後、前記ピーク検出手段に出力するズーム可変エ
リア分割手段とを備えたことを特徴とする。

【００１４】また前記撮像素子と前記ピーク検出手段の
間に、撮像素子が出力する色信号からＲ：Ｇ比および
Ｂ：Ｇ比の値を検出し、両値が共に規定の範囲から外れ
る色信号のみを前記ピーク検出手段に対して出力する白
信号除去手段とを備えたことを特徴とする。

【００１５】

【作用】前記構成の本発明に係る画像入力装置では、ピ
ーク検出手段によって、撮像素子の各光電素子が入力光
のＲed，Ｇreen，Ｂlueの３原色に対して出力する色信
号Ｒ，Ｇ，Ｂの３信号の中から、最大の信号を出力する
色信号がＲ，Ｇ，Ｂのいずれであるかを検出するととも
に、検出された色信号の最大信号値を検出し、最大色信
号値に変換して出力し、さらに露出決定手段によって、
最大色信号値を基に光電素子に対する露光量が規定の値
となる露出値に変換出力し、この露出値を基に露出制御
手段がシャッター制御部，絞り制御部に対する規定の制
御信号を出力して、光電素子に対する露出制御を行う。

【００１６】また画像を複数の小領域に分割し、各小領
域内の色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれについて平均値を検
出して、前記ピーク検出手段に出力するエリア分割手段
を備えることによって、画像の色信号を各小領域内の色
信号の平均値信号に変換し、各小領域の色平均値信号の
中で最大の信号値を検出して露出制御を行う。

【００１７】また前記エリア分割手段の出力を、さらに
画像の中心領域と、画像の周辺領域に相当する２グルー
プに分割して、それぞれのグループ内に含まれている小
領域の色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれについて平均値を検
出するグループ分割手段と、このグループ分割手段の出
力を受け、両グループの色信号の平均値の最大値どうし
の比率を検出し、比率があらかじめ定められた規定値を
超える場合には、画像の中心領域グループに含まれる各
小領域内のＲ，Ｇ，Ｂの３信号の平均値を前記ピーク検
出手段に出力し、また比率が規定値を超えない場合に
は、全ての小領域内のＲ，Ｇ，Ｂの３信号の平均値を前
記ピーク検出手段に出力する逆光判定手段を備えること
によって、画像の中心領域と周辺領域の色信号の最大値
の差が規定量を超えるときに、画像の中心領域に限定
し、色信号の最大値信号を検出して露出制御を行う。

【００１８】また撮像レンズ等のズーム位置を検出する
ズーム位置検出手段からのズーム位置出力値に従って画
像を規定の面積の複数の領域に分割し、各領域内の色信
号Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれについて平均値を検出した後、
前記ピーク検出手段に出力するズーム可変エリア分割手
段を備えることによって、画像を、撮影時のズーミング
の度合いに応じた規定の面積の複数領域に分割して、画
像の色信号を各領域内の色信号の平均値信号に変換し、
各領域の色平均値信号の中で最大の信号値を検出して露
出制御を行う。

【００１９】また色信号からＲ：Ｇ比およびＢ：Ｇ比の
値を検出し、両値が共に規定の範囲から外れる色信号の
みを前記ピーク検出手段に対して出力することによっ
て、画像中で白に近い被写体に対する色信号を除去する
白信号除去手段を備えることによって、有彩色の領域の
色信号のみを検出して露出制御を行う。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００２１】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、図示しない撮像レンズ，偏向プ
リズム等の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は撮像素子であって、光電素子を
アレイ状に配した２次元ＣＣＤ(電荷結合素子)等のデバ
イスを用いており、この撮像素子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り調整することによって
決定され、撮像素子面上に結像した入力光は、Ｒed，Ｇ
reen，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。

【００２２】４は、撮像素子３のＲＧＢ出力信号を受け
て画像中で最もレベルの高い色信号を検出し、その最大
値を色最大信号として出力するピーク検出手段、５は、
あらかじめ設定された変換テーブルに従って、ピーク検
出手段４からの色最大信号を撮像素子３に対する露光量
に変換し、これに相当する露出信号を出力する露出決定
手段であり、この露出決定手段５に用いる変換テーブル
を、色信号の最大値をＣＣＤのダイナミックレンジの10
0％付近に相当する露光量に変換するように設定してお
くことによって、色信号の飽和を生じない範囲で、最も
明るい露光量を決定することができる。

【００２３】６は、露出決定手段５の出力する露出信号
から、絞り制御量とシャッタースピード制御量とを決定
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り、前記絞り制御
量ならびにシャッター制御量を決定する際には、露光量
に応じた絞りとシャッタースピードとをあらかじめ設定
しておき、テーブル変換によって行うものとする。７は
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、図１の第１実施例にて説
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】図２において、撮像素子３とピーク検出手
段４との間に設置されたエリア分割手段８は、撮像素子
３の出力する画像の色信号を画像の複数の小数領域に分
割し、各々の小領域内の色信号の平均値を検出し、ピー
ク検出手段４に対して出力する。

【００２６】図３はエリア分割手段８において、画像
を、周辺領域を除いた77個のエリアに分割した例を示す
説明図であり、このように画像を分割した場合、ピーク
検出手段４に対して、Ｒ，Ｇ，Ｂの各エリアの平均値と
して、231個(77個×３色)の信号が出力される。

【００２７】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、この第３実施例は、前記第２実施例の
エリア分割手段８とピーク検出手段４の間に、グループ
分割手段10と逆光判定手段11とを設置したものである。

【００２８】グループ分割手段10は、エリア分割手段８
の出力する各小領域ごとの色信号の平均値を、さらに画
像の中心領域に含まれる小領域のグループと、画像の周
辺領域に含まれる小領域のグループに分割し、それぞれ
のグループ内に含まれている小領域の色信号Ｒ，Ｇ，Ｂ
のそれぞれについて平均値を検出して出力する。

【００２９】図５は、画像を77分割し、中心の５×５領
域を中心領域とした場合の例を示す説明図であり、Ａは
中心領域であって、25領域を含み、Ｂは周辺領域であっ
て、22領域を含む。

【００３０】逆光判定手段11は、エリア分割手段８の出
力信号ならびにグループ分割手段10の出力信号を受け、
グループ分割手段10の出力信号より、画像の中心領域の
Ｒ，Ｇ，Ｂの平均値信号の中で最も大きい信号と、画像
の周辺領域のＲ，Ｇ，Ｂの平均信号の中で最も大きい信
号の比率を検出し、比率があらかじめ定められた規定値
を超える場合には、エリア分割手段８の出力信号の中か
ら画像の中心領域グループに含まれる小領域に限定し
て、Ｒ，Ｇ，Ｂの３信号の平均値をピーク検出手段４に
出力し、また比率が規定値を超えない場合には、エリア
分割手段８の出力信号を、そのままピーク検出手段４に
出力する。

【００３１】前記中心領域と周辺領域の色信号の最大値
の比率の判定に用いる比率の基準値として、周辺領域
が、中心領域の２倍もしくは３倍程度となるような値を
用いることで、逆光判定を行うことができる。

【００３２】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、９は、光学系におけるズームレンズ等
からなるズーム機構であって、光学系の倍率を調整する
とともに、内蔵されているズームレンズ等の移動状態等
からズーム位置を検出するズーム位置検出手段(図示せ
ず)からズーム位置信号を出力する。

【００３３】撮像素子３とピーク検出手段４との間に設
置されたズーム可変エリア分割手段12は、撮像素子３が
出力する画像の色信号を、ズーム機構９のズーム位置信
号に対応して、あらかじめ設定された面積の複数の領域
に分割し、各々の領域内の色信号の平均値を検出してピ
ーク検出手段４に対して出力する。

【００３４】ズーム位置と画像を分割する領域の面積の
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
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７に画像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。図７(a)はズーム位置が広角側の
領域分割であり、図７(b)はズーム位置が望遠側の領域
分割である。

【００３５】図８は本発明の第５実施例の構成を示すブ
ロック図であり、撮像素子３とピーク検出手段４との間
に設置された白信号除去手段13は、撮像素子３が出力す
る画像の色信号Ｒ，Ｇ，Ｂから、Ｇ／Ｒ比，Ｇ／Ｂ比の
値を検出し、両値が規定の範囲から外れる色信号のみを
ピーク検出手段４に出力する。ここで、規定の範囲の一
例として、

【００３６】

【数１】0.5 ＜ Ｇ／Ｒ ＜ 2.0 かつ 0.5 ＜
Ｇ／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
るようになり、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。

【００３７】なお、上述したいずれの実施例に関するも
のも、初回の露光において撮像素子にサチュレーション
が生じると測光が不可能となるため、絞り，シャッター
の初期状態として、最も露光量が少ない状態から露光を
開始するものとする。

【００３８】前記各実施例においては、画像内の輝度分
布や位置によらず、最も色成分信号の大きい被写体を、
撮像素子の色のダイナミックレンジの100％付近、すな
わちサチュレーションの生じない範囲で最も明るくなる
露出制御を行えるため、従来の測光方式を用いた画像入
力装置で生じていた輝度分布に偏りがあるような画像に
対して、誤差を生じる頻度を大幅に軽減できるととも
に、画像のダイナミックレンジを最大の広さで使用でき
る。しかも、露出制御に用いる判定基準として、輝度を
用いずに色信号の最大値を用いているため、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。

【００３９】

【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、画像の色信号の
Ｒ，Ｇ，Ｂ成分のうち、最も高い成分に対して、露光量
がＣＣＤダイナミックレンジの最大レベルになる露出制
御を行えるため、明るい被写体に対しても、また暗い被
写体に対しても、適正露出が補正なしで得られるととも
に、ＲＧＢのどの色成分についても、サチュレーション
による色のつぶれの発生を防ぐことができる。

【００４０】請求項２記載の構成によれば、請求項１記
載の構成による効果に加え、画像を複数の領域に分割し
て小領域内の色信号の平均値を露出決定に用いることに
よって、画像信号中に生じたノイズや乱反射によって生
じる極端に色信号レベルが高い信号に対しても、安定し
た露出制御が行える。

【００４１】請求項３記載の構成によれば、請求項１お
よび請求項２記載の構成による効果に加え、画像の中心
領域と、周辺領域の色信号の最大成分どうしの比率によ
って、背景が明るいか、あるいは色が極端に濃い逆光状
態を検出し、逆光時に中心領域の色信号の最大値を基準
に露出制御をするため、逆光補正が行える。

【００４２】請求項４記載の構成によれば、請求項１記
載の構成による効果に加え、光学系の倍率に対応して画
面分割の面積を可変とすることで主要被写体の大きさが
ある程度決まっていれば、広角撮影ならびに望遠撮影時
における露出制御の安定性が向上する。

【００４３】請求項５記載の構成によれば、請求項１記
載の構成による効果に加え、色信号の最大値を検出する
前に白っぽい被写体に対する色信号を除去しているた
め、逆光条件や白い被写体が存在する場合、白い被写体
の露出制御を行わないので、有彩色の被写体に対する露
出制御を最適に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像入力装置の第１実施例における構
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実施例における構
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分割の一例を示す説明
図である。

【図４】本発明の画像入力装置の第３実施例における構
成を示すブロック図である。

【図５】第３実施例におけるグループ分割の一例を示す
説明図である。

【図６】本発明の画像入力装置の第４実施例における構
成を示すブロック図である。

【図７】第４実施例におけるズーム可変領域分割の一例
を示す説明図である。

【図８】本発明の画像入力装置の第５実施例における構
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…ピーク検出手段、 ５…露出決定手
段、 ６…露出制御手段、 ７…画像表示装置および画
像記録装置、 ８…エリア分割手段、 ９…ズーム機
構、 10…グループ分割手段、 11…逆光判定手段、
12…ズーム可変エリア分割手段、 13…白信号除去手
段。

Claims (5)

【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
   置した撮像素子を備えてなる画像入力装置において、前
   記各光電素子が入力光のＲed，Ｇreen，Ｂlueの３原色
   に対して出力する色信号Ｒ，Ｇ，Ｂの３信号のうち、最
   大出力の色信号を検出するとともに検出された色信号の
   最大値を検出するピーク検出手段と、このピーク検出手
   段によって検出された色信号の最大値に基づいて前記光
   電素子に対する露光量を規定の値となる露出値に変換す
   る露出決定手段と、この露出決定手段の出力する露出値
   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】 前記撮像素子と前記ピーク検出手段との
   間に、画像を複数の小領域に分割し、各小領域内の色信
   号Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれについて平均値を検出した後、
   前記ピーク検出手段に出力するエリア分割手段を備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の画像入力装置。
3. 【請求項３】 前記エリア分割手段の出力を、さらに画
   像の中心領域と、画像の周辺領域に相当する２グループ
   に分けて、それぞれのグループ内に含まれている小領域
   の色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれについて平均値を検出す
   るグループ分割手段と、このグループ分割手段の出力を
   受け、両グループの色信号の平均値の最大値どうしの比
   率を検出し、比率があらかじめ定められた規定値を超え
   る場合には、画像の中心領域グループに含まれる各小領
   域内のＲ，Ｇ，Ｂの３信号の平均値を前記ピーク検出手
   段に出力し、また比率が規定値を超えない場合には、全
   ての小領域内のＲ，Ｇ，Ｂの３信号の平均値を前記ピー
   ク検出手段に出力する逆光判定手段を備えたことを特徴
   とする請求項２記載の画像入力装置。
4. 【請求項４】 ズーム位置検出手段が設けられたズーム
   機構と、前記撮像素子と前記ピーク検出手段との間に設
   置され、前記ズーム位置検出手段のズーム位置出力値に
   従って画像を規定の面積の複数の領域に分割し、各領域
   内の色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれについて平均値を検出
   した後、前記ピーク検出手段に出力するズーム可変エリ
   ア分割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。
5. 【請求項５】 前記撮像素子と前記ピーク検出手段の間
   に、撮像素子が出力する色信号からＲ：Ｇ比およびＢ：
   Ｇ比の値を検出し、両値が共に規定の範囲から外れる色
   信号のみを前記ピーク検出手段に対して出力する白信号
   除去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。