JPH10336515A - 露出制御方法およびそれを用いた撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】被写体の明るさの変化に対する追従性が良好で
精度の良い露出制御を行う。 【解決手段】制御部３０から所望の輝度レベルの範囲を
設定するための判定レベルＲH，ＲLを演算処理回路２２
に供給する。処理回路２２で輝度信号ＹとレベルＲH，
ＲLを比較し、レベルＲHよりも大きい高輝度エリアの画
素数ＣＨとレベルＲLよりも小さい低輝度エリアの画素
数ＣＬを１画面に対して算出し制御部３０に供給する。
画素数ＣＨ，ＣＬに基づき所望の輝度レベルの範囲の画
素数が画素数ＣＨ，ＣＬと等しいか大きくなるように補
正値Ｈを補正値生成回路３４ので生成し、基準レベルＡ
Ｒに加算して補正後基準レベルＡＲＣを生成する。輝度
信号Ｙの平均レベルＹavgがレベルＡＲＣと等しくなる
ようにアイリス１１開口量やＡＧＣアンプ部１３の利得
を制御する。逆光状態や過順光状態であっても、簡単で
速やかに所望の明るさの被写体画像を得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、露出制御方法お
よびそれを用いた撮像装置に関する。詳しくは、所望の
輝度のレベルを、第１の輝度レベルと第１の輝度レベル
よりもレベルの高い第２の輝度レベルで設定し、第１の
輝度レベルよりもレベルの低い低輝度エリアと上記第２
の輝度レベルよりもレベルの高い高輝度エリアの例えば
画素数に基づき光量制御手段や信号増幅手段を制御して
所望の輝度エリアの領域が大きくされて、所望の明るさ
の被写体画像を得るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の撮像装置では、被写体が暗い場合
や明るすぎる場合であっても、アイリスの開口量を可変
しあるいは撮像素子から得られた信号を増幅するアンプ
部の利得を可変することで適正な明るさの被写体画像が
得られるように露出制御が行われている。この露出制御
では、例えば被写体を撮影して得られる輝度信号の平均
レベルを算出し、平均レベルが所定の値となるようにア
イリスやアンプ部の利得が制御される。

【０００３】ここで、輝度信号の平均レベルが所定の値
となるように制御すると、通常状態では例えば図１４Ａ
に示すものとされ、被写体に比べて背景が明るく逆光状
態の場合には図１４Ｂに示すものとされる。この場合、
輝度信号のレベルが低くされることから被写体画像は黒
く潰れてしまう。また、被写体が明るすぎる過順光状態
の場合、輝度信号の平均レベルが所定の値となるように
制御すると被写体画像は白く潰れてしまう。

【０００４】このため、逆光状態や過順光状態であるか
否かを判別し、判別結果に基づいて露出制御を補正し、
例えば図１４Ｂに示す場合には図１４Ｃに示すように所
定のレベルＢＲに「Ｊ」が加算されて被写体画像が黒く
潰れてしまうことが防止される。この逆光状態や過順光
状態の判別処理では、例えば平均レベルＹavgを基準と
してこれよりも明るい画素がどの位あるかがカウントさ
れる。次に、平均レベルＹavgを（１／２）倍した値を
基準としてこれよりも明るい画素が次の１画面でどの位
あるかがカウントされる。さらに、平均レベルＹavgを
２倍した値を基準として同様の処理が行われ、得られた
カウント値の差分により逆光状態等が判別される。

【０００５】図１５は逆光状態や過順光状態であるか否
か等の撮影状態を判別する処理を説明するための図であ
り、図１５Ａに示すようにコントラストが大きい画像の
場合、図１５Ｂに示すようにカウント値の差分は小さい
さいものとされる。また、図１５Ｃに示すようにコント
ラストが小さい画像の場合、図１５Ｄに示すようにカウ
ント値の差分は大きいものとされる。このため、カウン
ト値の差分により逆光状態等を判別することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
平均レベルＹavgよりも明るい画素が１画面にどれ位あ
るかをカウントし、次の１画面では平均レベルＹavgを
（１／２）倍した値を用いてカウントを行い、さらに次
の画面では平均レベルＹavgを２倍した値を用いてカウ
ントを行い、得られたカウント値の差分より逆光状態等
を判別する場合、この判別に３画面分の期間を要するた
めに露出制御の補正を素早く行うことができず、被写体
の明るさの変化に対する追従性が良好でなかった。

【０００７】また、平均レベルＹavgや平均レベルＹavg
に基づいて設定された値より逆光状態であるか否かを判
別するものでは、例えば逆光の影響で暗くされた被写体
の情報が有効に活用されていない為、例えば逆光状態で
あってもコントラストが十分大きく無い場合、あるいは
撮影画面中に被写体より大きな暗い部分が存在する場合
には、補正が正しく行われない恐れがある。

【０００８】そこで、この発明では、被写体の明るさの
変化に対する追従性が良好で精度の良い露出制御を行う
ことができ、逆光状態や過順光状態であっても所望の明
るさの被写体画像を容易に得ることが可能な露出制御方
法およびそれを用いた撮像装置を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係る露出制御
方法は、第１の輝度レベルと第１の輝度レベルよりもレ
ベルの高い第２の輝度レベルで所望の輝度エリアを設定
し、第１の輝度レベルよりもレベルの低い低輝度エリア
の情報と、第２の輝度レベルよりもレベルの高い高輝度
エリアの情報に基づき、所望の輝度エリアの領域を制御
して、所望の明るさの被写体画像を得るものである。

【００１０】また、この発明に係る撮像装置では、撮影
画像の輝度信号を生成する信号生成手段と、第１の輝度
信号レベルと第１の輝度信号レベルよりもレベルの高い
第２の輝度信号レベルで所望の輝度エリアを設定するレ
ベル設定手段と、信号生成手段で生成された輝度信号と
レベル設定手段で設定された第１および第２の輝度信号
レベルとを比較して、上記第１の輝度信号レベルよりも
レベルの低い低輝度エリアの情報と上記第２の輝度信号
レベルよりもレベルの高い高輝度エリアの情報を得る演
算処理手段と、演算処理手段で得られた低輝度エリアの
情報と高輝度エリアの情報に基づき、信号生成手段を制
御して生成される上記輝度信号の信号レベルを制御する
レベル制御手段とを有するものである。

【００１１】この発明においては、所望の輝度のレベル
が、第１の輝度レベルと第１の輝度レベルよりもレベル
の高い第２の輝度レベルで設定されて、第１の輝度レベ
ルよりもレベルの低い低輝度エリアと、上記第２の輝度
レベルよりもレベルの高い高輝度エリアの例えば１画面
内での画素数に基づいて光量制御手段や信号増幅手段が
制御されて、撮影画面上での所望の輝度エリアの領域が
大きくなるよう制御される。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の一形態に
ついて図面を参照して詳細に説明する。図１は撮像装置
の構成を示している。図１において、入射光はレンズ１
０と光量制御手段であるアイリス１１を介して撮像手段
である撮像素子１２に供給されており、レンズ１０によ
って被写体の光学像が撮像素子１２の撮像面上に結像さ
れる。またアイリス１１によって、撮像素子１２に供給
される入射光の光量が制御される。

【００１３】撮像素子１２では、光電変換により入射光
に基づいて各画素で生成された電気信号がクロック信号
（図示せず）に基づいて読み出され、撮像信号Ｓaとし
て信号増幅手段であるＡＧＣアンプ部１３に供給され
る。なお、クロック信号は、後述する信号処理部２０等
にも供給されている。ＡＧＣアンプ部１３では、撮像信
号Ｓaが増幅されて撮像信号Ｓbとされる。この撮像信号
ＳbはＡ／Ｄ変換部１４でディジタルの撮像信号Ｄbに変
換されて信号処理部２０に供給される。

【００１４】信号処理部２０は、信号処理手段であるカ
メラ信号処理回路２１と演算処理手段である演算処理回
路２２を有しており、カメラ信号処理回路２１では、プ
ロセス処理やエンコード処理等が行われて撮像信号Ｄb
から映像信号Ｓvが生成される。また、カメラ信号処理
回路２１では撮像信号Ｄbから輝度信号Ｙが生成され
て、演算処理回路２２および制御部３０に供給される。
演算処理回路２２では、ヒスト積分演算が行われて輝度
信号Ｙに基づく積分値が算出される。ここで、図２を用
いてヒスト積分演算を説明する。

【００１５】図２において、見やすい輝度レベルの範囲
（例えば７０〜８０ＩＲＥ程度）が判別レベルＲHと判
別レベルＲHよりも小さいレベルである判別レベルＲLで
設定される。この判別レベルＲHおよび判別レベルＲLと
１水平走査期間中の輝度信号Ｙが比較されて、判別レベ
ルＲHよりも信号レベルが大きい画素数ｃｈと、判別レ
ベルＲHよりも信号レベルが大きい画素の信号レベルの
積分値ｔｈが算出される。また、判別レベルＲLよりも
信号レベルが小さい画素数ｃｌと、判別レベルＲLより
も信号レベルが小さい画素の信号レベルの積分値ｔｌが
算出される。

【００１６】なお、図２に示す場合では、画素数ｃｈ＝
「ｅ」、画素数ｃｌ＝「ａ＋ｃ＋ｇ」、積分値ｔｈ＝
「Ｅ」、積分値ｔｌ＝「Ａ＋Ｃ＋Ｇ」とされる。さら
に、この画素数ｃｈ，ｃｌと積分値ｔｈ，ｔｌに他の水
平走査期間の算出結果が加算されて、１画面中で信号レ
ベルが判別レベルＲHよりも大きい画素数ＣＨと、この
判別レベルＲHよりも信号レベルが大きい画素の信号レ
ベルの積分値ＴＨ、および信号レベルが判別レベルＲL
よりも小さい画素数ＣＬと、この判別レベルＲLよりも
信号レベルが小さい画素の信号レベルの積分値ＴＬが算
出される。

【００１７】この演算処理回路２２の構成は例えば図３
に示すものとされており、カメラ信号処理回路２１から
供給された輝度信号Ｙはコンパレータ２２１，２３１の
非反転入力端子とＡＮＤゲート部２２２，２３２に供給
される。

【００１８】コンパレータ２２１の非反転入力端子に
は、後述する制御部３０から判別レベルＲHが供給され
ており、輝度信号Ｙと判別レベルＲHが比較されて、比
較結果を示す出力信号ＣＰHがＥxclusive−ＯＲゲート
（以下「ＥＯＲゲート」という）２２３に供給される。

【００１９】ＥＯＲゲート２２３には制御部３０から判
別制御信号ＤＴHが供給されており、出力信号ＣＰHと判
別制御信号ＤＴHとの排他的論理和を示す出力信号ＥＲH
が生成される。ここで、判別制御信号ＤＴHがローレベ
ル「Ｌ」である場合に、輝度信号Ｙが判別レベルＲHよ
りも信号レベルの大きい期間中は出力信号ＥＲHがハイ
レベル「Ｈ」とされる。また、輝度信号Ｙが判別レベル
ＲHよりも小さい期間中は出力信号ＥＲHがローレベル
「Ｌ」とされる。この出力信号ＥＲHはＡＮＤゲート部
２２２とカウンタ２２４に供給される。

【００２０】ＡＮＤゲート部２２２からは、輝度信号Ｙ
が判別レベルＲHよりも信号レベルの大きい期間中だけ
輝度信号Ｙが出力信号ＹＨとして加算器２２５に供給さ
れる。この加算器２２５には、後述するラッチ回路２２
７から積分値ＴＨが供給されており、積分値ＴＨと出力
信号ＹＨが加算されて加算信号ＡＤＨが生成されてＡＮ
Ｄゲート部２２６に供給される。

【００２１】ＡＮＤゲート部２２６には、制御部３０か
ら１画面の終了を示すＶリセットパルス信号ＶＰが供給
されており、１画面の終了時にはＶリセットパルス信号
ＶＰの信号レベルがローレベル「Ｌ」とされる。このＶ
リセットパルス信号ＶＰと加算信号ＡＤＨの論理積を示
す出力信号ＴＡＨは、ラッチ回路２２７に供給されて上
述したクロック信号に基づいてラッチされる。このた
め、ラッチ回路２２７からは、信号レベルが判別レベル
ＲHよりも大きい画素の信号レベルの積分値ＴＨが出力
される。なお、１画面の終了時には、Ｖリセットパルス
信号ＶＰの信号レベルがローレベル「Ｌ」とされること
から、出力信号ＴＡＤは加算信号ＡＤＨに係らず常にロ
ーレベル「Ｌ」とされて、ラッチ回路２２７から出力さ
れる積分値ＴＨの値がリセットされる。

【００２２】また、カウンタ２２４では、出力信号ＥＲ
Hがハイレベル「Ｈ」であるときに、クロック信号に基
づきカウント動作が行われる。このため、カウンタ２２
４からは、信号レベルが判別レベルＲHよりも大きい画
素の画素数ＣＨが出力される。なお、１画面の終了時に
は、Ｖリセットパルス信号ＶＰの信号レベルがローレベ
ル「Ｌ」とされて、カウンタ２２４のカウンタ値がリセ
ットされる。

【００２３】同様に、コンパレータ２３１の非反転入力
端子には、制御部３０から判別レベルＲLが供給されて
おり、輝度信号Ｙと判別レベルＲLが比較されて、比較
結果を示す出力信号ＣＰLがＥＯＲゲート２３３に供給
される。

【００２４】ＥＯＲゲート２３３には制御部３０から判
別制御信号ＤＴLが供給されており、出力信号ＣＰLと判
別制御信号ＤＴLとの排他的論理和を示す出力信号ＥＲL
が生成される。ここで、判別制御信号ＤＴLがハイレベ
ル「Ｈ」である場合に、輝度信号Ｙが判別レベルＲLよ
りも信号レベルの小さい期間中は出力信号ＥＲLがハイ
レベル「Ｈ」とされる。また、輝度信号Ｙが判別レベル
ＲLよりも大きい期間中は出力信号ＥＲLがローレベル
「Ｌ」とされる。この出力信号ＥＲLはＡＮＤゲート部
２３２とカウンタ２３４に供給される。

【００２５】ＡＮＤゲート部２３２からは、輝度信号Ｙ
が判別レベルＲLよりも信号レベルの小さい期間中だけ
輝度信号Ｙが出力信号ＹＬとして加算器２３５に供給さ
れる。加算器２３５には、後述するラッチ回路２３７か
ら積分値ＴＬが供給されており、積分値ＴＬと出力信号
ＹＬが加算されて加算信号ＡＤＬが生成されてＡＮＤゲ
ート部２３６に供給される。

【００２６】ＡＮＤゲート部２３６には、制御部３０か
ら１画面の終了を示すＶリセットパルス信号ＶＰが供給
されており、１画面の終了時にはＶリセットパルス信号
ＶＰの信号レベルがローレベル「Ｌ」とされる。このＶ
リセットパルス信号ＶＰと加算信号ＡＤＬの論理積を示
す出力信号ＴＡＬは、ラッチ回路２３７に供給されて上
述したクロック信号に基づいてラッチされる。このた
め、ラッチ回路２３７からは、信号レベルが判別レベル
ＲLよりも小さい画素の信号レベルの積分値ＴＬが出力
される。なお、１画面の終了時には、Ｖリセットパルス
信号ＶＰの信号レベルがローレベル「Ｌ」とされること
から、出力信号ＴＡＬは加算信号ＡＤＬに係らず常にロ
ーレベル「Ｌ」とされて、ラッチ回路２３７から出力さ
れる積分値ＴＬの値がリセットされる。

【００２７】また、カウンタ２３４では、出力信号ＥＲ
Lがハイレベル「Ｈ」であるときに、クロック信号に基
づきカウント動作が行われる。このため、カウンタ２３
４からは、信号レベルが判別レベルＲLよりも小さい画
素の画素数ＣＬが出力される。なお、１画面の終了時に
は、Ｖリセットパルス信号ＶＰの信号レベルがローレベ
ル「Ｌ」とされて、カウンタ２３４のカウンタ値がリセ
ットされる。

【００２８】このようにして得られた、積分値ＴＨ，Ｔ
Ｌおよび画素数ＣＨ，ＣＬはレベル設定手段であると共
にレベル制御手段である制御部３０に供給される。

【００２９】制御部３０の平均値検波回路３１では、カ
メラ信号処理回路２１からの輝度信号Ｙの１画面の平均
レベルＹavgが算出されて演算増幅器３２に供給され
る。また、所望の明るさの撮像画像を得るための露出制
御において用いられる基準レベルＡＲが加算器３３に供
給される。加算器３３では逆光状態や過順光状態に応じ
て補正値生成回路３４で生成された補正値Ｈが基準レベ
ルＡＲに加算されて補正後基準レベルＡＲＣとして演算
増幅器３２に供給される。演算増幅器３２では平均レベ
ルＹavgと補正後基準レベルＡＲＣとの誤差を示す信号
ＦＥがマイクロコンピュータ３５に供給される。

【００３０】マイクロコンピュータ３５では信号ＦＥに
基づき駆動信号ＤＲが生成されてアイリス１１に供給さ
れると共に制御信号ＧＣが生成されてＡＧＣアンプ部１
３に供給される。この駆動信号ＤＲによってアイリス１
１が駆動されると共に制御信号ＧＣによってＡＧＣアン
プ部１３の利得が制御されて、平均レベルＹavgが補正
後基準レベルＡＲＣと等しくなるように制御される。

【００３１】次に、制御部３０での基準レベルＡＲの補
正動作を図４に示すフローチャートを用いて説明する。
まずステップＳＴ１では、式（１）に示すように演算処
理回路２２からの判別レベルＲHよりも信号レベルが大
きい高輝度エリアの画素数ＣＨと基準レベルＲLよりも
信号レベルが小さい低輝度エリアの画素数ＣＬが、全画
素数ＣＡＬから減算されて中輝度エリアの画素数ＣＭが
算出されてステップＳＴ２に進む。 （ＣＭ）＝（ＣＡＬ）−｛（ＣＨ）＋（ＣＬ）｝ ・・・（１）

【００３２】ステップＳＴ２では、高輝度エリアと中輝
度エリアとの画素数比（ＣＨ／ＣＭ）、低輝度エリアと
中輝度エリアとの画素数比（ＣＬ／ＣＭ）が算出されて
ステップＳＴ３に進む。

【００３３】ステップＳＴ３では、中輝度エリアの画素
数ＣＭが画面中の例えば１０％以下であるか否かが判別
される。ここで、１０％以下でないときにはステップＳ
Ｔ４に進み、１０％以下であるときにはステップＳＴ７
に進む。

【００３４】ステップＳＴ４では、画素数比（ＣＨ／Ｃ
Ｍ）が画素数比（ＣＬ／ＣＭ）よりも大きいか否かが判
別される。ここで画素数比（ＣＨ／ＣＭ）が画素数比
（ＣＬ／ＣＭ）よりも大きいときにはステップＳＴ５に
進み、画素数比（ＣＨ／ＣＭ）が画素数比（ＣＬ／Ｃ
Ｍ）よりも大きくないときにはステップＳＴ８に進む。

【００３５】ステップＳＴ５では、基準レベルＡＲに負
の値の補正値Ｈが加算されて、基準レベルＡＲよりもレ
ベルが低い補正後基準レベルＡＲＣが設定されステップ
ＳＴ６に進む。

【００３６】ステップＳＴ６では、補正後基準レベルＡ
ＲＣが下限レベルよりも小さいときには、下限レベルが
補正後基準レベルＡＲＣされて補正動作が終了される。

【００３７】ステップＳＴ３で中輝度エリアの画素数Ｃ
Ｍが画面中の１０％以下であると判別されてステップＳ
Ｔ７に進むと、ステップＳＴ７では高輝度エリアの画素
数ＣＨが画面中の２０％以下であるか否かが判別され
る。このステップＳＴ７で、高輝度エリアの画素数ＣＨ
が画面中の２０％以下であると判別されたときにはステ
ップＳＴ８に進み、２０％以下でないときには上述した
ステップＳＴ５に進む。

【００３８】ステップＳＴ８では、基準レベルＡＲに正
の値の補正値Ｈが加算されて、基準レベルＡＲよりもレ
ベルが高い補正後基準レベルＡＲＣが設定されステップ
ＳＴ９に進む。

【００３９】ステップＳＴ９では、補正後基準レベルＡ
ＲＣが上限レベルよりも大きいときには、上限レベルが
補正後基準レベルＡＲＣとされて補正動作が終了され
る。

【００４０】このように、見やすい輝度レベルの中輝度
エリアの画素数、すなわち中輝度エリアの面積が少ない
場合には高輝度エリアの画素数、すなわち高輝度エリア
の面積に応じて補正後基準レベルＡＲＣが生成されて平
均レベルＹavgが可変されて中輝度エリアの面積が大き
くされる。また、中輝度エリアの面積が所定以上の場合
には低輝度エリアと高輝度エリアの面積が等しくなるよ
うに平均レベルＹavgが可変されて、逆光状態や過順光
状態であっても所望の明るさの画像を得ることができ
る。さらに、補正後基準レベルＡＲＣが所定の範囲内に
制限されるので、安定した露出制御動作を行うことがで
きる。

【００４１】例えば、図５Ａに示すように、輝度信号Ｙ
の信号レベルが判別レベルＲHよりも大きい高輝度エリ
アが４画素、判別レベルＲLよりも小さい低輝度エリア
が２画素、輝度信号Ｙの平均レベルＹavgが「Ｌ1」であ
るとき、この平均レベルＹavgを所望のレベルとする従
来の方法では、例えば平均レベルが判別レベルＲH〜ＲL
の範囲内の中輝度エリアの中間レベル「ＬM」となるよ
うに制御しても、図５Ｂに示すように４画素が高輝度エ
リアで２画素が低輝度エリアとされる。これに対して本
願の発明によれば、基準レベルＡＲが補正されて図５Ｃ
に示すように平均レベルＹavgが「Ｌ2」とされて高輝度
エリアと中輝度エリアと低輝度エリアがそれぞれ２画素
とされる。このため、明るさが押さえられて見やすい明
るさとされた被写体画像を得ることができる。

【００４２】次に、基準レベルＡＲの補正動作の他の実
施の形態について説明する。図６は中輝度エリアが高輝
度エリアや低輝度エリアよりも大きくなるように基準レ
ベルＡＲを補正する動作を示すフローチャートである。

【００４３】図６において、ステップＳＴ１１およびス
テップＳＴ１２では、図４のステップＳＴ１およびステ
ップＳＴ２と同様に、中輝度エリアの画素数ＣＭが算出
されて、中輝度エリアの画素数ＣＭが画面中の例えば１
０％以下か否かが判別される。

【００４４】ステップＳＴ１２で中輝度エリアが１０％
以下であると判別されたときにはステップＳＴ１３に進
み、１０％以下でないときにはステップＳＴ１７に進
む。

【００４５】ステップＳＴ１３では、高輝度エリアの画
素数ＣＨと低輝度エリアの画素数ＣＬが比較されて、高
輝度エリアの画素数ＣＨが大きい場合にはステップＳＴ
１４に進み、大きくない場合にはステップＳＴ２０に進
む。

【００４６】ステップＳＴ１４では、中輝度エリアの画
素数ＣＭと高輝度エリアの画素数ＣＨが比較されて中輝
度エリアの画素数ＣＭが大きい場合にはステップＳＴ１
５に進み、大きくない場合にはステップＳＴ１６に進
む。

【００４７】ステップＳＴ１５では、基準レベルＡＲを
下げて補正後基準レベルＡＲＣの生成する基準レベルの
下げ処理動作が前回行われたか否かが判別される。ここ
で、基準レベルの下げ処理動作が行われている場合には
ステップＳＴ１６に進み、基準レベルの下げ処理動作が
行われていない場合には補正処理が終了される。

【００４８】ステップＳＴ１６では、基準レベルＡＲを
下げて補正後基準レベルＡＲＣを生成する基準レベルの
下げ処理動作が行われ、その後補正処理が終了される。

【００４９】ステップＳＴ１２で中輝度エリアが１０％
以下でないと判別されてステップＳＴ１７に進むと、ス
テップＳＴ１７では、ステップＳＴ１３と同様に高輝度
エリアの画素数ＣＨと低輝度エリアの画素数ＣＬが比較
される。ここで、高輝度エリアの画素数ＣＨが大きい場
合にはステップＳＴ１８で基準レベルの下げ処理動作が
行われたのち補正処理が終了され、高輝度エリアの画素
数ＣＨが大きくない場合にはステップＳＴ１９で基準レ
ベルＡＲを上げて補正後基準レベルＡＲＣの生成する基
準レベルの上げ処理動作が行われたのち補正処理が終了
される。

【００５０】ステップＳＴ１３で高輝度エリアの画素数
ＣＨが低輝度エリアの画素数ＣＬよりも大きくないと判
別された場合にはステップＳＴ２０に進み、中輝度エリ
アの画素数ＣＭと低輝度エリアの画素数ＣＬが比較され
る。

【００５１】このステップＳＴ２０で、中輝度エリアの
画素数ＣＭが大きいと判別された場合にはステップＳＴ
２１に進み、他の場合にはステップＳＴ２２に進む。

【００５２】ステップＳＴ２１では、基準レベルの上げ
処理動作が前回行われているか否かが判別される。ここ
で、基準レベルの上げ処理動作が行われている場合には
ステップＳＴ２２に進み、基準レベルの上げ処理動作が
行われていない場合には補正処理が終了される。

【００５３】ステップＳＴ２２では、基準レベルの上げ
処理動作が行われ、その後補正処理が終了される。な
お、補正後基準レベルＡＲＣは図４に示す場合と同様に
所定の範囲内に制限するものとしてもよい。

【００５４】このように、図６に示す基準レベルＡＲの
補正動作によって中輝度エリアの画素数ＣＭが高輝度エ
リアの画素数ＣＨや低輝度エリアの画素数ＣＬよりも大
きくなるように制御されるので、見やすい明るさの領域
が大きくされて良好な被写体画像を得ることができる。

【００５５】例えば、図７Ａに示すように輝度信号Ｙの
信号レベルが判別レベルＲHよりも大きい高輝度エリア
が１画素、判別レベルＲLよりも小さい低輝度エリアが
５画素、輝度信号Ｙの平均レベルＹavgが「Ｌ3」である
とき、この平均レベルＹavgを所望のレベルとする従来
の方法では、例えば平均レベルが判別レベルＲH〜ＲLの
範囲内の中輝度エリアの中間レベル「ＬM」となるよう
に制御しても、図７Ｂに示すように１画素が高輝度エリ
アで５画素が低輝度エリアとされる。これに対して、本
願の発明によれば、基準レベルＡＲが補正されて図７Ｃ
に示すように平均レベルＹavgが「Ｌ4」とされて、１画
素が高輝度エリア、４画素が中輝度エリア、１画素が低
輝度エリアとされて、見やすい明るさの画像の面積が大
きくされて良好な明るさの被写体画像を得ることができ
る。

【００５６】さらに、基準レベルＡＲの補正を行う方法
として、高輝度エリアと中輝度エリアと低輝度エリアの
画素数から逆光あるいは過順光の状態を検出すると共
に、逆光あるいは過順光の状態の程度を判別して補正を
行うこともできる。

【００５７】図８は、逆光あるいは過順光の状態を検出
すると共に、逆光あるいは過順光の状態の程度を判別し
て基準レベルの補正動作を行う場合のフローチャートで
あり、ステップＳＴ３１では、中輝度エリアの画素数Ｃ
Ｍが算出されてステップＳＴ３２に進む。

【００５８】ステップＳＴ３２では、低輝度エリアと中
輝度エリアの画素数比（ＣＬ／ＣＭ）、および高輝度エ
リアと中輝度エリアの画素数比（ＣＨ／ＣＭ）が算出さ
れてステップＳＴ３３に進む。

【００５９】ここで、画素数比と撮影状態の関係を示す
図９において、低輝度エリアと中輝度エリアの画素数比
（ＣＬ／ＣＭ）は、図９Ａに示すように過順光であると
きには小さく逆光のときには大きいものとされる。ま
た、高輝度エリアと中輝度エリアの画素数比（ＣＨ／Ｃ
Ｍ）は、図９Ｂに示すように過順光であるときには大き
く逆光のときには小さいものとされる。さらに、低輝度
エリアと中輝度エリアとの画素数比（ＣＬ／ＣＭ）から
高輝度エリアと中輝度エリアとの画素数比（ＣＨ／Ｃ
Ｍ）を減算して得られた減算値Ｋは、図９Ｃに示すよう
に過順光のときに負の値とされ逆光のときに正の値とさ
れる。また、この減算値Ｋの値は過順光あるいは逆光状
態の程度を示すものとされる。

【００６０】このため、ステップＳＴ３３では、低輝度
エリアと中輝度エリアとの画素数比（ＣＬ／ＣＭ）から
高輝度エリアと中輝度エリアとの画素数比（ＣＨ／Ｃ
Ｍ）が減算されて得られた減算値Ｋに基づいて補正値Ｈ
が決定される。

【００６１】次にステップＳＴ３４では、基準レベルＡ
Ｒに補正値Ｈが加算されて補正基準レベルＡＲＣが生成
される。この補正基準レベルＡＲＣに基づいて露出制御
を行うことにより過順光や逆光状態であっても所望の明
るさの被写体画像を得ることができる。

【００６２】このように、上述の実施の形態では、１画
面での高輝度エリアや中輝度エリアおよび低輝度エリア
の画素数を判別し、判別結果に基づいて補正値Ｈを決定
し、基準レベルＡＲに補正値Ｈを加算した補正基準レベ
ルＡＲＣに基づいて露出制御が行われるので、露出状態
が正しく判別されて速やかに良好な明るさの被写体画像
を得ることができる。

【００６３】ところで、上述の実施の形態では、基準レ
ベルＡＲを補正して画像の明るさを制御するものとした
が、マイクロコンピュータ３５では、演算増幅器３２か
らの信号ＦＥに変えて高輝度エリアの画素数ＣＨや中輝
度エリアの画素数ＣＭおよび低輝度エリアの画素数ＣＬ
に基づいてアイリス１１やＡＧＣアンプ部１３の利得を
制御することにより露出制御動作を行うこともできる。

【００６４】図１０は、高輝度エリア、中輝度エリア、
低輝度エリアのそれぞれの画素数に基づいてアイリス１
１やＡＧＣアンプ部１３の利得を制御する場合の動作を
示すフローチャートである。

【００６５】この図１０において、ステップＳＴ４１で
は中輝度エリアの画素数ＣＭが算出されてステップＳＴ
４２に進む。

【００６６】ステップＳＴ４２では高輝度エリアの画素
数ＣＨが低輝度エリアの画素数ＣＬよりも大きいか否か
が判別される。ここで、高輝度エリアの画素数ＣＨが低
輝度エリアの画素数ＣＬよりも大きい場合にはステップ
ＳＴ４３に進み、大きくない場合にはステップＳＴ４６
に進む。

【００６７】ステップＳＴ４３ではＡＧＣアンプ部１３
の利得が最小であるか否かが判別される。ここで、ＡＧ
Ｃアンプ部１３の利得が最小であるときにはステップＳ
Ｔ４４に進み、最小でない場合にはステップＳＴ４５に
進む。

【００６８】ここで、アイリス１１とＡＧＣアンプ部１
３の動作は、図１１に示すように関連をもって制御され
る。例えば被写体が暗い場合、図１１Ｂに示すアイリス
１１は開放状態とされると共に図１１Ａに示すＡＧＣア
ンプ部１３の利得は最大とされる。被写体の明るさが
「Ｂ1」を越えると、被写体が明るくなると共にＡＧＣ
アンプ部１３の利得が減少されて被写体画像が所望の明
るさとされる。その後、被写体の明るさが「Ｂ2」を越
えると、「Ｂ2」のレベルでＡＧＣアンプ部１３の利得
が最小とされるので、被写体が明るくなると共にアイリ
ス１１が閉じられて入射光の光量が減少され、被写体画
像が所望の明るさとされる。その後、被写体の明るさが
「Ｂ3」とされるとアイリス１１は閉じられた状態とさ
れる。

【００６９】このためステップＳＴ４４では、ＡＧＣア
ンプ部１３の利得が最小であることから、アイリス１１
を閉じて入射光の光量を減少させて輝度信号Ｙの信号レ
ベルを低下させることにより、高輝度エリアの画素数Ｃ
Ｈ、すなわち高輝度エリアの面積が小さくされて処理が
終了される。

【００７０】またステップＳＴ４５では、ＡＧＣアンプ
部１３の利得が最小でないことから、ＡＧＣアンプ部１
３の利得を下げて輝度信号Ｙの信号レベルを低下させる
ことにより、高輝度エリアの面積が小さくされて処理が
終了される。

【００７１】ここで、ステップＳＴ４４でアイリス１１
をどの程度閉じるか、あるいはステップＳＴ４５でＡＧ
Ｃアンプ部１３の利得をどの程度下げるかは、図１２Ａ
に示すように中輝度エリアの画素数ＣＭに応じて決定さ
れる。例えば、中輝度エリアの画素数ＣＭが「ｎ１」で
あるとき、アイリス１１を閉じる場合には「ＲＣ１」だ
け閉じられる。またＡＧＣアンプ部１３の利得を下げる
場合には「ＧＤ１」だけ下げられる。

【００７２】ステップＳＴ４２で高輝度エリアが低輝度
エリアよりも大きくないと判別されてステップＳＴ４６
に進むと、ステップＳＴ４６ではＡＧＣアンプ部１３の
利得が最大であるか否かが判別される。ここで、ＡＧＣ
アンプ部１３の利得が最大であるときにはステップＳＴ
４７に進み、最大でない場合にはステップＳＴ４８に進
む。

【００７３】ステップＳＴ４７では、ＡＧＣアンプ部１
３の利得が最大であることから、アイリス１１を開いて
入射光の光量を増加させて輝度信号Ｙの信号レベルを高
めることにより、低輝度エリアの画素数ＣＬ、すなわち
低輝度エリアの面積が小さくされて処理が終了される。

【００７４】またステップＳＴ４８では、ＡＧＣアンプ
部１３の利得が最大でないことから、ＡＧＣアンプ部１
３の利得を上げて輝度信号Ｙの信号レベルが高めること
により、低輝度エリアの画素数ＣＬが小さくされて処理
が終了される。

【００７５】ステップＳＴ４７でアイリス１１をどの程
度開くか、あるいはステップＳＴ４８でＡＧＣアンプ部
１３の利得をどの程度上げるかは、図１２Ｂに示すよう
に中輝度エリアの画素数ＣＭに応じて決定される。例え
ば、中輝度エリアの画素数ＣＭが「ｎ２」であるとき、
アイリス１１を開く場合には「ＲＯ２」だけ開かれる。
またＡＧＣアンプ部１３の利得を上げる場合には「ＧＵ
２」だけ上げられる。

【００７６】このように、高輝度エリア、中輝度エリ
ア、低輝度エリアのそれぞれ１画面での画素数を判別
し、判別結果に基づいてアイリス１１の開口量やＡＧＣ
アンプ部１３の利得を制御することにより、露出状態が
正しく判別されて速やかに良好な明るさの被写体画像を
得ることができる。

【００７７】なお、図１０に示す動作では、ＡＧＣアン
プ部１３の利得が最小であるか否かを判別してアイリス
１１やＡＧＣアンプ部１３の利得を制御するものとした
が、アイリス１１が開放状態とされているか否かを判別
してアイリス１１やＡＧＣアンプ部１３の利得を制御し
てもよいことは勿論である。

【００７８】次に図１３は、高輝度エリア、中輝度エリ
ア、低輝度エリアのそれぞれの画素数を判別し、判別結
果に基づいてアイリス１１やＡＧＣアンプ部１３を制御
する場合の他の実施の形態の動作を示すフローチャート
である。

【００７９】図１３において、ステップＳＴ５１では中
輝度エリアの画素数ＣＭが算出されてステップＳＴ５２
に進む。

【００８０】ステップＳＴ５２では中輝度エリアの画素
数ＣＭと高輝度エリアの画素数ＣＨが比較されて、中輝
度エリアの画素数ＣＭが大きい場合にはステップＳＴ５
３に進み、大きくない場合にはステップＳＴ５８に進
む。

【００８１】ステップＳＴ５３では、中輝度エリアの画
素数ＣＭと低輝度エリアの画素数ＣＬが比較されて、中
輝度エリアの画素数ＣＭが大きい場合にはステップＳＴ
５４に進み、大きくない場合にはステップＳＴ５５に進
む。

【００８２】さらに、ステップＳＴ５４では、高輝度エ
リアの画素数ＣＨと低輝度エリアの画素数ＣＬが比較さ
れて、高輝度エリアの画素数ＣＨが大きい場合にはステ
ップＳＴ５６に進み、大きくない場合にはステップＳＴ
５７に進む。

【００８３】このステップＳＴ５２，５３，５４の処理
によって、式（２）の条件を満たすときにはステップＳ
Ｔ５５に進み、式（３）の条件を満たすときにはステッ
プＳＴ５６に進み、式（４）の条件を満たすときにはス
テップＳＴ５７に進むものとされる。 ＣＬ＞ＣＭ＞ＣＨ ・・・（２） ＣＭ＞ＣＨ＞ＣＬ ・・・（３） ＣＭ＞ＣＬ＞ＣＨ ・・・（４）

【００８４】同様に、ステップＳＴ５２で中輝度エリア
の画素数ＣＭが大きくないと判別されてステップＳＴ５
８に進むと、ステップＳＴ５８では、中輝度エリアの画
素数ＣＭと低輝度エリアの画素数ＣＬが比較されて、中
輝度エリアの画素数ＣＭが大きい場合にはステップＳＴ
６０に進み、大きくない場合にはステップＳＴ５９に進
む。

【００８５】さらに、ステップＳＴ５９では、高輝度エ
リアの画素数ＣＨと低輝度エリアの画素数ＣＬが比較さ
れて、高輝度エリアの画素数ＣＨが大きい場合にはステ
ップＳＴ６１に進み、大きくない場合にはステップＳＴ
６２に進む。

【００８６】このステップＳＴ５２，５８，５９の処理
によって、式（５）の条件を満たすときにはステップＳ
Ｔ６０に進み、式（６）の条件を満たすときにはステッ
プＳＴ６１に進み、式（７）の条件を満たすときにはス
テップＳＴ６２に進むものとされる。 ＣＨ＞ＣＭ＞ＣＬ ・・・（５） ＣＨ＞ＣＬ＞ＣＭ ・・・（６） ＣＬ＞ＣＨ＞ＣＭ ・・・（７）

【００８７】ここで、式（２）の条件（「ＣＬ＞ＣＭ＞
ＣＨ」）を満たすときには、上述した図１０のステップ
ＳＴ４６，４７，４８と同様な処理を行い、アイリス１
１あるいはＡＧＣアンプ部１３を制御して輝度信号Ｙの
信号レベルを大きくすることにより中輝度エリアの画素
数を大きくすることができる。このため、ステップＳＴ
５５では、輝度信号の信号レベルがレベルアップされる
と共にレベルアップ量は大きくされる。同様に、式
（５）の条件（「ＣＨ＞ＣＭ＞ＣＬ」）を満たすときに
は、上述した図１０のステップＳＴ４３，４４，４５と
同様な処理を行い、アイリス１１あるいはＡＧＣアンプ
部１３を制御して輝度信号Ｙの信号レベルを小さくする
ことにより中輝度エリアの画素数を大きくすることがで
きる。このため、ステップＳＴ６０では、輝度信号の信
号レベルがレベルダウンされると共にレベルダウン量は
大きくされる。

【００８８】次に、式（３）の条件（「ＣＭ＞ＣＨ＞Ｃ
Ｌ」）を満たすときには、中輝度エリアの画素数は高輝
度エリアや低輝度エリアよりも大きく、高輝度エリアの
画素数は低輝度エリアよりも大きいものとされている。
このため、ステップＳＴ５６では、アイリス１１あるい
はＡＧＣアンプ部１３を制御して輝度信号Ｙの信号レベ
ルがレベルダウンされると共にレベルダウン量は小さい
ものとされる。同様に、式（４）の条件（「ＣＭ＞ＣＬ
＞ＣＨ」）を満たすときには、中輝度エリアの画素数は
高輝度エリアや低輝度エリアよりも大きく、低輝度エリ
アの画素数は高輝度エリアよりも大きいものとされてい
る。このため、ステップＳＴ５７では、アイリス１１あ
るいはＡＧＣアンプ部１３を制御して輝度信号Ｙの信号
レベルがレベルアップされると共にレベルアップ量は小
さいものとされる。

【００８９】さらに、式（６）の条件（「ＣＨ＞ＣＬ＞
ＣＭ」）を満たすときには、高輝度エリアの画素数が低
輝度エリアよりも大きいので、ステップＳＴ６１では、
アイリス１１あるいはＡＧＣアンプ部１３を制御して輝
度信号Ｙの信号レベルがレベルダウンされると共にレベ
ルダウン量は、ステップＳＴ５６よりも大きくステップ
ＳＴ６０よりも小さくされる。同様に、式（７）の条件
（「ＣＬ＞ＣＨ＞ＣＭ」）を満たすときには、低輝度エ
リアの画素数が高輝度エリアよりも大きいので、ステッ
プＳＴ６２では、アイリス１１あるいはＡＧＣアンプ部
１３を制御して輝度信号Ｙの信号レベルがレベルアップ
されると共にレベルアップ量は、ステップＳＴ５５より
も小さくステップＳＴ５７よりも大きくされる。

【００９０】このように、１画面内での高輝度エリアや
中輝度エリアおよび低輝度エリアの画素数に応じて輝度
信号Ｙのレベルが制御されることにより、露出状態が正
しく判別されて精度の良い露出制御を行うことができ
る。また、中輝度エリアの画素数、すなわち、中輝度エ
リアの面積が大きくされて、速やかに良好な明るさの被
写体画像を得ることができる。

【００９１】この各制御動作は撮像装置の動作中に繰り
返し行われ、被写体の明るさが変化してもアイリス１１
やＡＧＣアンプ部１３が変化に応じて制御されるので、
被写体の輝度変化に対する追従性を良好なものとするこ
とができる。

【００９２】また、上述の実施の形態では、画素数Ｃ
Ｈ，ＣＬを用いて処理を行うものとしたが、単に画素数
だけでなく演算処理回路２２で算出された低輝度エリア
の積分値および高輝度エリアの積分値も利用し、低輝度
エリアの信号レベルや高輝度エリアの信号レベルから逆
光や過順光状態をさらに詳細に判別し、中輝度エリアの
画素数、すなわち中輝度エリアの面積が大きくなるよう
に制御してもよい。

【００９３】なお、中輝度エリアである見やすい輝度レ
ベルの範囲やステップＳＴ３，７，１２での画素数Ｃ
Ｍ，ＣＨの判別は例示的なものであって限定的なもので
はない。

【００９４】

【発明の効果】この発明によれば、所望の輝度のレベル
範囲よりも低い低輝度エリアと、所望の輝度のレベル範
囲よりも高い高輝度エリアの情報に基づいて撮影画面上
での所望の輝度エリアの領域が制御されることから、撮
影画面上の露出状態が正しく判別されて精度の良い露出
制御を行うことができる。

【００９５】また、低輝度エリアと高輝度エリアの情報
は、例えば１画面内の低輝度エリアおよび高輝度エリア
の画素数が用いられるので、数画面分の輝度に関する情
報を用いて露出制御する場合よりも処理を速やかに行う
ことができ、被写体の輝度変化に対する追従性を良好な
ものとすることができる。

【００９６】さらに、逆光状態あるいは過順光状態であ
るかに係らず所望の輝度エリアの領域が大きくなるよう
に制御するものであり、露出制御を簡単とすることがで
き、容易に所望の明るさの被写体画像を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る撮像装置の構成を示す図であ
る。

【図２】ヒスト積分演算を説明するための図である。

【図３】演算処理回路の構成を示す図である。

【図４】基準レベルの補正動作を示すフローチャートで
ある。

【図５】露出制御動作を説明するための図である。

【図６】基準レベルの他の補正動作を示すフローチャー
トである。

【図７】露出制御動作を説明するための図である。

【図８】基準レベルの他の補正動作を示すフローチャー
トである。

【図９】画素数比と撮影状態の関係を示す図である。

【図１０】他の露出制御動作を示す図である。

【図１１】アイリスとＡＧＣアンプ部の動作を示す図で
ある。

【図１２】画素数ＣＭと可変量の関係を示す図である。

【図１３】他の露出制御動作を示すフローチャートであ
る。

【図１４】従来の露出制御動作を説明するための図であ
る。

【図１５】撮影状態の判別処理を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１０・・・レンズ、１１・・・アイリス、１２・・・撮
像素子、１３・・・ＡＧＣアンプ部、２０・・・信号処
理部、２１・・・カメラ信号処理回路、２２・・・演算
処理回路、３０・・・制御部、３１・・・平均値検波回
路、３４・・・補正値生成回路、３５・・・マイクロコ
ンピュータ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の輝度レベルと第１の輝度レベルよ
   りもレベルの高い第２の輝度レベルで所望の輝度エリア
   を設定し、 上記第１の輝度レベルよりもレベルの低い低輝度エリア
   の情報と、上記第２の輝度レベルよりもレベルの高い高
   輝度エリアの情報に基づき、上記所望の輝度エリアの領
   域を制御して、所望の明るさの被写体画像を得ることを
   特徴とする露出制御方法。
2. 【請求項２】 上記低輝度エリアの情報と上記高輝度エ
   リアの情報は、１画面内での上記低輝度エリアの画素数
   と上記高輝度エリアの画素数であることを特徴とする請
   求項１記載の露出制御方法。
3. 【請求項３】 上記所望の輝度エリアの領域が大きくな
   るよう制御して、所望の明るさの被写体画像を得ること
   を特徴とする請求項１記載の露出制御方法。
4. 【請求項４】 撮影画像の輝度信号を生成する信号生成
   手段と、 第１の輝度信号レベルと第１の輝度信号レベルよりもレ
   ベルの高い第２の輝度信号レベルで所望の輝度エリアを
   設定するレベル設定手段と、 上記信号生成手段で生成された輝度信号と上記レベル設
   定手段で設定された第１および第２の輝度信号レベルと
   を比較して、上記第１の輝度信号レベルよりもレベルの
   低い低輝度エリアの情報と上記第２の輝度信号レベルよ
   りもレベルの高い高輝度エリアの情報を得る演算処理手
   段と、 上記演算処理手段で得られた低輝度エリアの情報と高輝
   度エリアの情報に基づき、上記信号生成手段を制御して
   生成される上記輝度信号の信号レベルを制御するレベル
   制御手段とを有することを特徴とする撮像装置。
5. 【請求項５】 上記信号生成手段は、 入射光の光量を制御する光量制御手段と、 上記光量制御手段で光量が制御された入射光に基づいて
   撮影信号を生成する撮像手段と、 上記撮像手段で生成された撮像信号を増幅する信号増幅
   手段と、 上記信号増幅手段で増幅された撮像信号から輝度信号を
   生成する信号処理手段とを有し、 上記レベル制御手段では、上記光量制御手段を制御して
   上記被写体を撮影したときに上記撮像素子に入射される
   入射光の光量を制御すると共に上記信号増幅手段を制御
   して撮像手段で生成された撮像信号の信号レベルを制御
   して、上記信号生成手段で生成される輝度信号の信号レ
   ベルを制御し、所望の明るさの被写体画像を得ることを
   特徴とする請求項４記載の撮像装置。
6. 【請求項６】 上記演算処理手段で生成される上記低輝
   度エリアの情報と上記高輝度エリアの情報は、１画面内
   での上記低輝度エリアの画素数と上記高輝度エリアの画
   素数であることを特徴とする請求項４記載の撮像装置。
7. 【請求項７】 上記レベル制御手段では、上記レベル設
   定手段で設定された所望の輝度エリアの領域が大きくな
   るように上記信号生成手段で生成される輝度信号の信号
   レベルを制御して、所望の明るさの被写体画像を得るこ
   とを特徴とする請求項４記載の撮像装置。