JPH1155564A - 自動露光制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 撮影者が意識的に露光補正を行うことなく，
撮影状況に柔軟に適応させ，高速かつ高性能な適正露光
を自動的に決定すること。 【解決手段】 平面上に複数の光電素子をアレイ状に配
置して構成される撮像素子から得られる画像フレーム
が，複数の画素から構成されるブロックからなるブロッ
ク層１０１と，少なくとも１つ以上の上記ブロックから
構成されるエリアからなるエリア層１０２と，少なくと
も１つ以上の上記エリアから構成されるクラスタからな
るクラスタ層１０３と，とを対向配置させた階層構造を
成し，上記各層の領域要素から選択的に生成され，該当
する領域要素の各画素の色成分から算出される輝度評価
値に基づいて露光制御を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は，デジタルビデオカ
メラやデジタルスチルビデオカメラなどの撮像素子を搭
載した画像入力機器に利用され，適正露光を自動的に行
う自動露光制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より自動露光制御装置における露光
決定方式として，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などの測光方式が知られてい
る。このうち，平均測光方式は，画像全体の輝度信号の
平均値が，あらかじめ定められた規定の値になる露光量
が得られる露光を適正露光とするものである。また，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，あらかじめ定めら
れた規定値になる露光量が得られる露光を適正露光とす
るものである。

【０００３】また，マルチパターン測光方式は，たとえ
ば特開平６−２２５２０５公報の『ビデオメラ』に開示
されているように，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い，最も重
要視される領域を予想し，その領域の輝度信号の露光を
適正露光とするものである。換言すれば，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，既定値の補正の自動化を行っている。

【０００４】また，マルチパターン測光は，上記不具合
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，既定値の補正の自動
化を行っている。

【０００５】ここで，従来における自動露出制御の動作
を図１１のフローチャートを用いて説明する。まず最初
に，ある取り込み露出値を設定（１３ＥＶ測光）し，撮
像データを取り込む（Ｓ１１０１）。続いて，輝度評価
値が許容範囲（９〜１７ＥＶ）を超えているか否かを判
断する（Ｓ１１０２）。ここで，輝度評価値が許容範囲
であると判断すると，基準輝度に相当するＥＶで測光す
る（Ｓ１１０３）。一方，輝度評価値が許容範囲ではな
いときには，９ＥＶ未満であるか否かを判断する（Ｓ１
１０４）。そして，９ＥＶ未満であれば９ＥＶで測光し
（Ｓ１１０５），９ＥＶ未満でなければ１６ＥＶで測光
する（Ｓ１１０６）。次いで，上記動作を行った後，Ｅ
Ｖ値を求め（Ｓ１１０７），逆光・過順光処理を行い
（Ｓ１１０８），最終ＥＶを出力する（Ｓ１１０９）。

【０００６】つまり，従来においては，輝度評価値が許
容範囲を超えている場合，取り込む露出値を変えて再度
撮像データを取り込むという方法をとっている。この場
合，最初の取り込み時に生成された輝度評価値は，撮像
素子の飽和を起こしている画素が，量子化の最大値に頭
打ちになっているため，どの程度オーバーになっている
かの度合いが不明になており，的確に露光値を示してい
ないことが多い。そこで，数段の露出を絞った露出値
で，再度取り込みとなるが，前述の理由により，実際の
収束には何度かの取り込み動作が繰り返し実行される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記に示されるような
従来の測光方式のうち，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
写体の輝度にかかわらず，いつでも被写体の輝度は規定
の値に撮影されることになる。このため，たとえ撮影す
るシーンが逆光などの特別な状況にない場合であって
も，明るい被写体を撮影する際に既定値を上げ，逆に被
写体を撮影する際には既定値を下げるという補正を撮影
者が意識的に調整する必要が生じ，撮影状況に適応さ
せ，かつ迅速で高性能な適正露光を自動的に決定するこ
とができないという問題点があった。

【０００８】また，マルチパターン測光方式は，上記不
具合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，既定値の補正の
自動化を行っている。しかしながら，画像領域分割数を
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
認識処理に時間がかかるという問題点があった。さら
に，画像領域の大きさなどは変更することが可能である
が，分割のパターンは固定されていることが多く，自動
露光制御のアルゴリズムを変更しようとしても分割パタ
ーンに制限されるため，撮影状況に適応させ，かつ迅速
で高性能な適正露光を自動的に決定することができない
という問題点があった。

【０００９】本発明は，上記に鑑みてなされたものであ
って，撮影者が意識的に露光補正を行うことなく，撮影
状況に柔軟に適応させ，高速かつ高性能な適正露光を自
動的に決定することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに，請求項１に係る自動露光制御装置にあっては，平
面上に複数の光電素子をアレイ状に配置して構成される
撮像素子から得られる画像フレームが，複数の画素から
構成される第１の領域要素の群からなる第１の層と，少
なくとも１つ以上の前記第１の領域要素の群から構成さ
れる第２の領域要素の群からなる第２の層と，少なくと
も１つ以上の前記第２の領域要素の群から構成される第
３の領域要素の群からなる第３の層と，とを対向配置さ
せた階層構造を成し，前記第１〜第３の領域要素から選
択的に生成され，該当する領域要素の各画素の色成分か
ら算出される輝度評価値に基づいて露光制御を実行する
ものである。

【００１１】すなわち，平面上に複数の光電素子をアレ
イ状に配置して構成される撮像素子から得られる画像フ
レームを，それぞれ異なる複数の画素で構成する領域群
で成る階層構造とし，階層構造の各層の領域要素から生
成される輝度評価値を適宜参照して露光制御を行うこと
により，粗い自動露光制御から精細な自動露光制御まで
網羅することが可能となる。

【００１２】また，請求項２に係る自動露光制御装置に
あっては，請求項１において，前記画像フレームは，少
なくとも２つ以上の層で階層構造を成し，前記各層の領
域要素の大きさ，形状，グルーピングを可変構造とし，
かつ，少なくとも最下層の領域要素の大きさが，画像フ
レームの大きさに対する面積比５％以下とするものであ
る。

【００１３】すなわち，各層の領域要素の大きさ，形
状，グルーピングを可変とする少なくとも２つ以上の層
で階層構造の画像フレームとすることで，画像処理を行
うミドルウェア（ファームウェア）あるいはソフトウェ
アを変更するなどの操作が容易になるので，様々な撮影
シーンに対応した自動露光制御が実現する。

【００１４】また，請求項３に係る自動露光制御装置に
あっては，請求項１において，前記各層の領域要素から
生成される輝度評価値は，撮影モード，自動判定，画像
フレーム上の幾何学的配置を考慮した重み係数で可変配
分されているものである。

【００１５】すなわち，各層の領域要素から生成される
輝度評価値を，撮影モード，自動判定，画像フレーム上
の幾何学的配置などの各種の条件を考慮した重み係数で
可変配分することにより，撮影条件に対応した輝度評価
値での自動露光制御が実現する。

【００１６】また，請求項４に係る自動露光制御装置に
あっては，請求項１において，露光制御を行うために生
成される前記輝度評価値は，特定ビット数当たりの評価
値に正規化されるものである。

【００１７】また，請求項５に係る自動露光制御装置に
あっては，請求項４において，前記特定ビット数当たり
の正規化された輝度評価値を生成するために，該当する
領域要素に含まれる画素数のうち，主走査および副走査
方向に所定の比率で間引き制御するものである。

【００１８】また，請求項６に係る自動露光制御装置に
あっては，請求項１において，露光制御を行うために生
成される前記輝度評価値は，特定ビット数当たりの評価
値に正規化されるものである。

【００１９】すなわち，請求項４ないし６では，自動露
光制御プロセスにおいて，輝度評価値をあらかじめ定め
られた輝度評価規定値に適合させる際，領域要素に含ま
れる画素数の多少により輝度評価規定値スケールを変更
しなければならないという不具合を回避することができ
る。

【００２０】また，請求項７に係る自動露光制御装置に
あっては，請求項１において，前記領域要素における特
定輝度の閾値以上の輝度を有する割合で表される飽和確
率を算出し，該飽和確率を指標値とする飽和確率テーブ
ルを参照し，前記飽和確率テーブルから導出される適正
露光推定値に基づいて露光制御を実行するものである。

【００２１】また，請求項８に係る自動露光制御装置に
あっては，請求項１または４において，前記領域要素に
おける特定輝度の閾値以上の輝度を有する割合で表され
る飽和確率を算出し，該算出値に基づいて適正露光値へ
の設定を行うものである。

【００２２】すなわち，請求項７および８では，飽和確
率値を用いて露光設定値を補正し，制御することが可能
となるので，適正露光量を高速にかつ的確に設定するこ
とができる。

【００２３】また，請求項９に係る自動露光制御装置に
あっては，請求項７において，前記飽和確率に基づいて
推定された適正露光推定値と実撮影時に設定された適正
露光値との誤差を格納する誤差格納手段を備え，次回の
露光設定時に前記誤差分を反映・補正すると共に，適正
露光推定値を導出する飽和確率テーブルを前記誤差分が
減少する方向に更新するものである。

【００２４】すなわち，請求項９では，飽和確率に基づ
いて推定された適正露光推定値と実撮影時に設定された
適正露光値との誤差を格納しておき，次回の露光設定時
にこの誤差値を用いて補正すると共に，適正露光推定値
を導出する飽和確率テーブルを誤差分が減少する方向に
更新することにより，前回の撮影データが加味され，似
たような撮影シーンを連続で，かつ適正露光量で撮影す
ることが可能となる。

【００２５】また，請求項１０に係る自動露光制御装置
にあっては，適正露光値の設定値に参照される輝度評価
値は，複数の画素からなる領域要素の色成分平均値から
算出される値とするものである。

【００２６】すなわち，請求項１０では，複数の画素か
らなる領域要素の色成分積算値を算出し，その色成分平
均値から輝度評価値へ変換することにより，応答に重大
な影響を及ぼす乗算が極力なくなるので，高速な自動露
光制御が可能となる。

【００２７】また，請求項１１に係る自動露光制御装置
にあっては，請求項１または４において，適正露光値の
設定値に参照される輝度評価値は，複数の画素からなる
領域要素の色成分平均値から算出される値とするもので
ある。

【００２８】すなわち，請求項１１では，請求項１また
は４において，複数の画素からなる領域要素の色成分積
算値を算出し，その色成分平均値から輝度評価値へ変換
することにより，応答に重大な影響を及ぼす乗算が極力
なくなるので，高速な自動露光制御が可能となる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下，本発明の自動露光制御装置
について添付図面を参照し，詳細に説明する。

【００３０】〔実施の形態１〕 （実施の形態１の構成）図１は，実施の形態１に係る自
動露光制御装置における階層構造を示す説明図である。
図において，複数の画素から構成される領域（以下，ブ
ロックという）群からなる層（以下，ブロック層１０１
という）を設ける。また，ブロック層１０１に対向さ
せ，少なくとも１つ以上のブロックから構成される領域
（以下，エリアという）群からなる層（以下，エリア層
１０２という）を設ける。さらに，エリア層１０２に対
向させ，少なくとも１つ以上のエリアから構成される領
域（以下，クラスタという）群からなる層（以下，クラ
スタ層１０３という）を設ける。すなわち，ブロック層
１０１とエリア層１０２とクラスタ層１０３との３層の
階層的構造を成している。

【００３１】さらに，詳述すれば，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から得られる画像フ
レーム（主走査方向７６８画素×副走査方向４８０画
素）を，１つのブロックは４８画素×４８画素からなる
計１６０個のブロックに均一に割り付け，ブロック層１
０１としている。さらに，上記ブロックを２×２ブロッ
クで構成される４０個のエリアとして割り付け，画像フ
レームに均一に配置してエリア層１０２としている。さ
らに上記エリアを４〜１２のクラスタにグループ分け
し，クラスタ層１０３を形成する。

【００３２】また，図１において，Ｌａｙはレイヤ
（層），Ｒｅｇはリージョン（領域要素），ＲＹは輝度
評価値，Ｒは輝度の赤成分，Ｇは輝度の緑成分，Ｂは輝
度の青成分をそれぞれ表している。

【００３３】なお，エリアやクラスタなどの領域要素を
割り付ける際，他のエリアやクラスタなどの領域要素と
重複する部分があってもよい。また，この実施の形態で
は，ブロック層１０１やエリア層１０２は正方の形状を
成しているが，これに限ることなく，たとえば矩形やハ
ニカム構造（６角形）の形状を成していてもよい。

【００３４】図２は，上記階層構造をもつデジタルスチ
ルビデオカメラのインプリメント例を示すブロック図で
ある。図において，２０１はレンズ，２０２は絞り，２
０３は撮像素子（ＣＣＤ），２０４はＣＣＤ２０３から
の信号を処理する信号処理部，２０５はＡ／Ｄ変換部，
２０６はシャッターの動作速度を制御するシャッタース
ピード制御部，２０７はフロントエンド部，２０８はＲ
ＧＢの各色信号に分離するＲＧＢ分離部，２０９はＲＧ
Ｂのゲイン調整を行うＲＧＢゲイン調整部，２１０は輝
度値を生成するＹＵＢ変換部（輝度値生成部），２１１
はブロックの輝度評価値を生成するブロック輝度評価値
生成部，２１２はエリアの輝度評価値を生成するエリア
輝度評価値生成部，２１３は絞り２０２の開口を制御す
る絞り制御部，２１４はＣＰＵインターフェイス，２１
５はクラスタの輝度評価値を生成するなどを含む統括的
な制御を実行する中央処理装置（ＣＰＵ）である。

【００３５】（実施の形態１の動作）次に，以上のよう
に構成された階層構造を用いたデジタルスチルカメラに
おける自動露光制御の動作例について説明する。通常の
撮影モードでは，まず，クラスタ層１０３のクラスタ６
から生成される輝度評価値に基づいて，適正な露出とさ
れる輝度評価規定値に適合するように，デジタルスチル
ビデオカメラの露出設定（シャッタースピード，絞り調
整など）がなされる。ここで，輝度評価値は，該当する
領域要素の各画素の各成分（ＲＧＢ成分）から積和演算
される輝度値の積算値で代表される。

【００３６】しかし，撮影シーンが逆光や過順光である
場合，その判定を必要とする。たとえばクラスタ層１０
３のクラスタ６とクラスタ１，クラスタ６とクラスタ２
を比較し，その輝度評価値の比が閾値以上であったなら
ば，逆光・過順光であると判定する。そして，逆光であ
れば露出を開け，過順光ならば露出を絞るような補正制
御を実行する。

【００３７】また，通常の自動露光制御だけであれば，
上記制御のみでよいが，さらに細かい制御を行いたい場
合，この６つのクラスタ割り付けではシーンの適用範囲
が限られる。そこでこのような場合には，さらに，たと
えばエリア層１０２のエリア２３，エリア２６，エリア
４３，エリア４６を参照する，というように容易に，か
つきめ細かく展開することができる。また，場合によっ
ては，ブロック層１０１まで展開することも可能であ
り，粗い自動露光制御から精細な自動露光制御まで網羅
することができる。

【００３８】さらに，輝度評価値を求めるための計算
量，特に積和演算量の負荷は，ブロック層１０１がほと
んどを占め，それより上の層では，領域要素を構成する
下層の領域要素の輝度評価値の平均を求めるとか，ある
いは，ある特定の下層の領域要素の輝度評価値を代表さ
せるとかで済むため，計算を必要としないか，積算とシ
フト演算程度であり，ＩＣに容易にインプリメントする
ことが可能である。

【００３９】〔実施の形態２〕 （実施の形態２の構成）図３は，実施の形態２に係る自
動露光制御装置における階層構造を示す説明図である。
この例における階層構造は，少なくとも２つ以上の層
（この例では３つの層）から成り，ブロック，エリア，
クラスタなどに代表される領域要素の大きさ，形状，グ
ルーピングを可変することができるようになっている。

【００４０】また，最下層の領域要素であるブロック
は，２３０４画素（＝４８画素×４８画素）であり，全
画像フレームの画素数３６８，６４０画素の０．６３％
にあたる。なお，この実施の形態では，最下層のみでは
なく，上位層のエリア層１０２でも領域要素は２．５％
（＝０．６％×４ブロック）である。これは，領域要素
の大きさが大き過ぎると，被写体が小さい場合，非被写
体の部分の光量の影響を加味しすぎてしまうためであ
る。

【００４１】（実施の形態２の動作）次に，以上のよう
に構成された階層構造を用いたデジタルスチルカメラに
おける自動露光制御の動作ついて説明する。なお，基本
的な動作は前述した実施の形態１と同様であるので，こ
の実施の形態２の特徴となる部分について述べる。

【００４２】この実施の形態では，自動焦点エリアが図
３において，エリア２２，エリア２３，エリア２４と対
応しており，たとえばエリア２２（クラスタ１１）に焦
点を合わせているとすれば，自動露光制御装置は，エリ
ア２２に被写体があるものとみなし，エリア２２（クラ
スタ１１）が生成する輝度評価値を参照する。また，そ
の周辺の領域となるクラスタ１２の輝度評価値を参照
し，逆光・過順光の判定を行ったり，クラスタ４１およ
びクラスタ４２の輝度評価値を参照し，輝度の高い青空
部分との切り分けを行ったりする。

【００４３】したがって，上記のような階層構造をとる
ことにより，さまざまな撮影シーンに対応した自動露光
制御が可能となる。また，たとえば画像処理ＩＣなどの
ハードウェア部分がブロック層１０１に対応しているよ
うな場合，変更や修正が不可能であっても，上位のエリ
ア層１０２あるいはクラスタ層１０３に対応するミドル
ウェア（ファームウェア）あるいはソフトウェアを操作
することにより，容易にアルゴリズムの変更，修正，改
善などが可能になる。

【００４４】〔実施の形態３〕この実施の形態３では，
通常の撮影モードでは，画像フレームの中央部に重点を
置いた重み配分とする。すなわち，ブロック，エリア，
クラスタなどに代表される領域要素から生成される輝度
評価値は，撮影モード，自動判定，画面上の配置位置な
どにより重み係数が可変配分されることを特徴としてい
る。

【００４５】具体的な例を図４に示す。図４は，実施の
形態３に係る自動露光制御装置における階層構造を示す
説明図である。ここでは，エリア層１０２のみにおい
て，画像フレーム中央分に重く，周辺部分になるにした
がって軽くなうように負荷配分を行う。上記重み係数の
配分は，ブロック層１０１だけ，あるいはクラスタ層１
０３だけであっても，また，ブロック層１０１およびエ
リア層１０２，エリア層１０２およびクラスタ層１０３
といったような複数の層の組み合わせ，または全ての層
に適用してもよい。

【００４６】また，本発明では，露光制御を行うために
生成される輝度評価値は，特定ビット数あたりの輝度評
価値に正規化されるようにする。この特定ビット数当た
りの輝度評価値に正規化するため，本発明では，輝度評
価値を生成するために該当する領域画素の主走査および
副走査方向の間引き画素数を制御することにより実現す
る。この特定画素数換算（正規化）輝度評価値の間引き
例を図５に示す。

【００４７】この例では，特定ビット数をブロック層１
０１のブロックに含まれる画素数（４８画素×４８画素
＝２３０４画素）のうち，主走査および副走査方向で間
引きされている分を考慮し，１４４画素（２３０４画素
÷４÷４）に正規化している。

【００４８】前述したようにこの実施の形態では，特定
ビット数をブロック層１０１のブロックに含まれる画素
数のうち，主走査および副走査方向に間引きされている
分を削除した実質画素数に正規化している。したがっ
て，その規定値スケールに対応するような画素数に間引
きかれるように，主走査および副走査方向の間引きの組
み合わせが決定される。

【００４９】〔実施の形態４〕ここでは，露光制御を行
うために生成される輝度評価値が，特定ビット数当たり
の評価値に正規化される例について説明する。

【００５０】図６は，実施の形態４に係る階層構造をな
す特定画素数換算（正規化）輝度評価値の例を示す説明
図である。エリア層１０２で輝度評価値を考える場合，
特定ビット数当たりの輝度評価値に正規化するには，既
にブロック層１０１で１４４画素換算に正規化されてい
るため，エリアに含まれているブロック数で除するだけ
でよい。また，クラスタ層１０３で輝度評価値を考える
場合，クラスタに含まれるエリア数で除するだけでよ
い。

【００５１】すなわち，エリア５８の輝度評価値は，エ
リア５８を構成する４つのブロックの輝度評価値を積算
し，構成領域要素数４で除すればよい。また，クラスタ
４の輝度評価値は，クラスタ４を構成する６つのエリア
の輝度評価値を積算し，構成領域要素数６で除すればよ
い。

【００５２】これにより，いずれの階層においても，輝
度評価値は１４４画素換算に正規化される。さらに，よ
り簡易化された自動露光制御装置では，前述の言うなれ
ば平均値処理を行うことなく，下層の特定領域要素の輝
度評価値を代表値として使用することも実現する。たと
えば，クラスタ４の輝度評価値をエリア５８の輝度評価
値で代表するような例である。

【００５３】このような機構にすることにより，自動露
光制御プロセスにおいて，輝度評価値をあらかじめ定め
られた輝度評価規定値に適合させる際，領域要素に含ま
れる画素数の多少により輝度評価規定値スケールを変え
なければならないという不具合を回避することができ
る。この実施の形態では，特定ビット数をブロック層１
０１のブロックに含まれる画素数のうち，主走査および
副走査方向で間引きされている分を削除した実質画素数
にしているが，これは本発明の範囲を限定するものでは
ない。すなわち，領域画素に含まれる名目上の画素数
（間引き分を削除しない）を正規化する画素数としても
よく，あるいは全く別の定義による画素数であってもよ
い。

【００５４】〔実施の形態５〕ここでは，最初の取り込
み時に生成された輝度評価値が，許容範囲を越えている
場合，領域要素における特定輝度閾値以上の輝度をもつ
画素の割合（以下，飽和確率という）を算出し，これに
よって適正露光値への設定を行う，という露光制御を実
行する。

【００５５】図７は，実施の形態５に係る飽和確率によ
る適正露光推定例を示す説明図である。この例では，画
素値の取りうる輝度最大値（２５５：８ｂｉｔ／画素）
の９０％である２３０を閾値としている。また，このと
き，領域要素としては，画像フレーム全体を見ている
が，中央部分などであってもよい。

【００５６】図７に示すように，仮に最初の取り込み時
における露出設定値を１３ＥＶとし，輝度評価値を算出
した結果，許容範囲を超えていたとする。このとき，画
像フレームの全画素のうち，閾値を超える画素数をカウ
ントする。これらの値の比，つまり，閾値を超える画素
数÷領域要素の画素数×１００，から飽和確率値が得ら
れ，この場合，７０％であるとする。そして，この値を
指標値として，図８（ｂ）に示す参照テーブルに基づ
き，＋２ＥＶが得られる。したがって，最初の取り込み
時における露出設定値の１３ＥＶと上記補正値＋２ＥＶ
とにより，適正露光推定として１５ＥＶが得られる。

【００５７】このような動作とすることにより，適正露
光値を高速に設定することができる。しかし，これはあ
くまでも粗い調整であり，より細かい微調整は図示しな
いプロセスによって行われる。ただし，この露光推定に
より，おおよその適正露光値近辺に設定されるので，微
調整でカバーする範囲を狭くすることができる。なお，
飽和確率テーブルは，数々の画像データから収集された
データを統計的に処理したものを収めている。

【００５８】〔実施の形態６〕ここでは，前述の飽和確
率と実際の撮影時に設定された適正露光値との誤差を格
納に，時間の露光値設定時に上記誤差分を反映し，補正
するという，いわゆる学習機能を備えた例について説明
する。

【００５９】図８は，実施の形態６に係る学習機能を備
え，飽和確率による適正露光推定の構成例を示す説明図
である。図８に示すように，誤差を格納する誤差格納手
段としてのレジスタ８０１を２段設ける。なお，ここで
は格納深さが２段のレジスタ８０１としているが，３段
以上であっても，あるいは１段でも構わない。

【００６０】上記構成において，誤差分は撮影毎に更新
され，補正量は２つのレジスタ８０１の加重平均が反映
される。したがって，過去２回に渡る撮影条件が加味さ
れることになり，似たようなシーン構成の連続撮影時に
効力を発揮する。また，前述した実際に撮影時に設定さ
れた適正露光値と適正露光推定値との誤差分を，重み係
数ａを施して飽和確率テーブルの更新データとする。

【００６１】これらの機構により，製品出荷時に撮影者
の特性に追従するようなカスタマイズされた自動露光制
御が実現する。なお，推定の手段と動作については，前
述したと同様にすればよく，ここでの説明は省略する。

【００６２】〔実施の形態７〕ここでは，適正露光値の
設定に参照される輝度評価値は，画素毎の色成分から算
出される輝度評価値ではなく，複数の画素からなる領域
要素の色成分平均値から算出される輝度評価値とする例
について述べる。

【００６３】図９は，実施の形態７に係る色成分平均値
算出による輝度評価値例を示す説明図であり，（ａ）は
従来，（ｂ）は本発明に係るものである。本発明の動作
を説明する前に，まず，従来の適正露光値の設定に参照
される輝度評価値について述べる。従来の適正露光値の
設定に参照される輝度評価値は，図９（ａ）に示すよう
に，各画素毎の色成分から算出される。一般に，色成分
（この例では，ＲＧＢ）から輝度を算出するには， （輝度）＝０．３×Ｒ＋０．５９×Ｇ＋０．１１×Ｂ のように，３回の乗算と２回の和算を必要とする。

【００６４】したがって，上記のように１画素毎に輝度
を計算していたのでは，たとえば１００万画素を超える
画像を扱う自動露出制御装置では，応答性が非常に遅く
なってしまう。そこで，この実施の形態では，以下のよ
うにする。

【００６５】すなわち，図９（ｂ）に示すように，ま
ず，最初に複数の画素からなる領域要素の色成分積算値
を算出し，その後，その色成分平均値から輝度評価値へ
変換する。このようにすることにより，応答に重大な影
響を及ぼす乗算は極力抑えられるようになっている。

【００６６】また，この実施の形態では，領域画素毎に
しか輝度評価値を生成することができないが，通常，デ
ジタルスチルビデオカメラなどでは，１画素毎に自動露
光制御を施すことはほとんど考えられないので，実用上
なんら支障がない。これにより，高速な自動露光制御が
実現する。

【００６７】〔実施の形態８〕ここでは，適正露光値の
設定に参照される輝度評価値は，複数の画素からなる領
域要素の色成分平均値から算出される輝度評価値とする
例について述べる。

【００６８】図１０は，実施の形態８に係る階層構造を
成す正規化された特定画素数における色成分平均値算出
による輝度評価値例を示す説明図である。図１０に示す
ように，最終的に１４４画素にサンプリングされたブロ
ック毎において，ＲＧＢそれぞれの色成分の積算を行
い，さらに平均値を求める。そして，この求めた平均値
を用い， ブロックの輝度評価値＝０．３０×Ｒ平均値＋０．５９
×Ｇ平均値＋０．１１×Ｂ平均値 からブロックの輝度評価値を算出する。

【００６９】なお，この実施の形態では，領域要素をブ
ロックとしているが，領域要素をエリアとしてもよい。
すなわち，エリア毎にＲＧＢそれぞれの色成分の積算を
行い，さらに平均値を求める。そして，求めた平均値を
用い， エリアの輝度評価値＝０．３０×Ｒ平均値＋０．５９×
Ｇ平均値＋０．１１×Ｂ平均値 からエリアの輝度評価値を算出する。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように，本発明に係る自動
露出制御装置（請求項１）によれば，平面上に複数の光
電素子をアレイ状に配置して構成される撮像素子から得
られる画像フレームを，それぞれ異なる複数の画素で構
成する領域群で成る階層構造とし，階層構造の各層の領
域要素から生成される輝度評価値を適宜参照して露光制
御を行うことにより，粗い自動露光制御から精細な自動
露光制御まで網羅することが可能となるため，撮影者が
意識的に露光補正を行うことなく，撮影状況に柔軟に適
応でき，しかも高速かつ高性能な適正露光を自動的に決
定することができる。

【００７１】また，本発明に係る自動露出制御装置（請
求項２）によれば，各層の領域要素の大きさ，形状，グ
ルーピングを可変とする少なくとも２つ以上の層で階層
構造の画像フレームとすることで，画像処理を行うミド
ルウェア（ファームウェア）あるいはソフトウェアを変
更するなどの操作が容易になるので，様々な撮影シーン
に対応した自動露光制御が実現する。

【００７２】また，本発明に係る自動露出制御装置（請
求項３）によれば，各層の領域要素から生成される輝度
評価値を，撮影モード，自動判定，画像フレーム上の幾
何学的配置などの各種の条件を考慮した重み係数で可変
配分することにより，撮影条件に対応した輝度評価値で
の自動露光制御が実現する。

【００７３】また，本発明に係る自動露出制御装置（請
求項４ないし６）によれば，自動露光制御プロセスにお
いて，輝度評価値をあらかじめ定められた輝度評価規定
値に適合させる際，領域要素に含まれる画素数の多少に
より輝度評価規定値スケールを変更しなければならない
という不具合を回避することができる。

【００７４】また，本発明に係る自動露出制御装置（請
求項７，８）によれば，飽和確率値を用いて露光設定値
を補正し，制御することが可能となるので，適正露光量
を高速にかつ的確に設定することができる。

【００７５】また，本発明に係る自動露出制御装置（請
求項９）によれば，飽和確率に基づいて推定された適正
露光推定値と実撮影時に設定された適正露光値との誤差
を格納しておき，次回の露光設定時にこの誤差値を用い
て補正すると共に，適正露光推定値を導出する飽和確率
テーブルを誤差分が減少する方向に更新することによ
り，前回の撮影データが加味され，似たような撮影シー
ンを連続で，かつ適正露光量で撮影することが可能とな
る。

【００７６】また，本発明に係る自動露出制御装置（請
求項１０）によれば，複数の画素からなる領域要素の色
成分積算値を算出し，その色成分平均値から輝度評価値
へ変換することにより，応答に重大な影響を及ぼす乗算
が極力なくなるので，高速な自動露光制御が可能とな
る。

【００７７】また，本発明に係る自動露出制御装置（請
求項１１）によれば，複数の画素からなる領域要素の色
成分積算値を算出し，その色成分平均値から輝度評価値
へ変換することにより，応答に重大な影響を及ぼす乗算
が極力なくなるので，高速な自動露光制御が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１に係る自動露光制御装置における
階層構造を示す説明図である。

【図２】階層構造をもつデジタルスチルビデオカメラの
インプリメント例を示すブロック図である。

【図３】実施の形態２に係る自動露光制御装置における
階層構造を示す説明図である。

【図４】実施の形態３に係る自動露光制御装置における
階層構造を示す説明図である。

【図５】実施の形態３に係る特定画素数換算（正規化）
輝度評価値の間引き例を示す図表である。

【図６】実施の形態４に係る階層構造をなす特定画素数
換算（正規化）輝度評価値の例を示す説明図である。

【図７】実施の形態５に係る飽和確率による適正露光推
定例を示す説明図である。

【図８】実施の形態６に係る学習機能を備え，飽和確率
による適正露光推定の構成例を示す説明図である。

【図９】実施の形態７に係る色成分平均値算出による輝
度評価値例を示す説明図であり，（ａ）は従来，（ｂ）
は本発明に係るものである。

【図１０】実施の形態８に係る階層構造を成す正規化さ
れた特定画素数における色成分平均値算出による輝度評
価値例を示す説明図である。

【図１１】従来における自動露出制御を示すフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１０１ ブロック層 １０２ エリア層 １０３ クラスタ層 ２１０ ＹＵＶ変換部（輝度値生成部） ２１１ ブロック輝度評価値生成部 ２１２ エリア輝度評価値生成部 ２１５ 中央処理装置（ＣＰＵ）

Claims (11)

【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
   置して構成される撮像素子から得られる画像フレーム
   が，複数の画素から構成される第１の領域要素の群から
   なる第１の層と，少なくとも１つ以上の前記第１の領域
   要素の群から構成される第２の領域要素の群からなる第
   ２の層と，少なくとも１つ以上の前記第２の領域要素の
   群から構成される第３の領域要素の群からなる第３の層
   と，とを対向配置させた階層構造を成し，前記第１〜第
   ３の領域要素から選択的に生成され，該当する領域要素
   の各画素の色成分から算出される輝度評価値に基づいて
   露光制御を実行することを特徴とする自動露光制御装
   置。
2. 【請求項２】 前記画像フレームは，少なくとも２つ以
   上の層で階層構造を成し，前記各層の領域要素の大き
   さ，形状，グルーピングを可変構造とし，かつ，少なく
   とも最下層の領域要素の大きさが，画像フレームの大き
   さに対する面積比５％以下とすることを特徴とする請求
   項１に記載の自動露光制御装置。
3. 【請求項３】 前記各層の領域要素から生成される輝度
   評価値は，撮影モード，自動判定，画像フレーム上の幾
   何学的配置を考慮した重み係数で可変配分されているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の自動露光制御装置。
4. 【請求項４】 露光制御を行うために生成される前記輝
   度評価値は，特定ビット数当たりの評価値に正規化され
   ることを特徴とする請求項１に記載の自動露光制御装
   置。
5. 【請求項５】 前記特定ビット数当たりの正規化された
   輝度評価値を生成するために，該当する領域要素に含ま
   れる画素数のうち，主走査および副走査方向に所定の比
   率で間引き制御することを特徴とする請求項４に記載の
   自動露光制御装置。
6. 【請求項６】 露光制御を行うために生成される前記輝
   度評価値は，特定ビット数当たりの評価値に正規化され
   ることを特徴とする請求項１に記載の自動露光制御装
   置。
7. 【請求項７】 前記領域要素における特定輝度の閾値以
   上の輝度を有する割合で表される飽和確率を算出し，該
   飽和確率を指標値とする飽和確率テーブルを参照し，前
   記飽和確率テーブルから導出される適正露光推定値に基
   づいて露光制御を実行することを特徴とする請求項１に
   記載の自動露光制御装置。
8. 【請求項８】 前記領域要素における特定輝度の閾値以
   上の輝度を有する割合で表される飽和確率を算出し，該
   算出値に基づいて適正露光値への設定を行うことを特徴
   とする請求項１または４に記載の自動露光制御装置。
9. 【請求項９】 前記飽和確率に基づいて推定された適正
   露光推定値と実撮影時に設定された適正露光値との誤差
   を格納する誤差格納手段を備え，次回の露光設定時に前
   記誤差分を反映・補正すると共に，適正露光推定値を導
   出する飽和確率テーブルを前記誤差分が減少する方向に
   更新することを特徴とする請求項７に記載の自動露光制
   御装置。
10. 【請求項１０】 適正露光値の設定値に参照される輝度
    評価値は，複数の画素からなる領域要素の色成分平均値
    から算出される値であることを特徴とする自動露光制御
    装置。
11. 【請求項１１】 適正露光値の設定値に参照される輝度
    評価値は，複数の画素からなる領域要素の色成分平均値
    から算出される値であることを特徴とする請求項１また
    は４に記載の自動露光制御装置。