JP2002223388A - 絞り制御装置および絞り制御方法およびテレビジョンカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 映像信号を入力して絞りを制御するオートア
イリスレンズを使用した広ダイナミックレンジ・テレビ
ジョンカメラにおいて、より階調再現能力の増した広ダ
イナミックレンジ映像信号を得る。 【解決手段】 固体撮像素子から時分割出力される長時
間露光映像信号と短時間露光映像信号のうち長時間露光
映像信号成分を任意の領域に分割し、分割された領域の
うち輝度レベルが最小の領域を検出し、該検出された領
域を除く領域の長時間露光映像信号に信号レベルを減少
させるよう重み付けを施し、重み付けされた長時間露光
映像信号に応じてオートアイリスレンズの絞りを制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、より広ダイナミッ
クレンジ化した映像信号を得るためのテレビジョンカメ
ラに関し、特に、撮像された映像信号に応じて撮像光を
集光するためのオートアイリスレンズの絞りを制御する
テレビジョンカメラの絞り制御装置、方法およびそれを
用いたテレビジョンカメラに係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来、長時間露光の撮像光が光電変換さ
れて得られた長時間露光映像信号（長露光映像信号）と
短時間露光の前記撮像光が光電変換されて得られた短時
間露光映像信号（短露光映像信号）とを時分割出力可能
な固体撮像素子を用いて、広ダイナミックレンジの映像
信号を得るテレビジョンカメラがある。このテレビジョ
ンカメラに使用する自動絞り制御付きレンズ、すなわ
ち、オートアイリスレンズとしては、ＤＣ電圧制御方
式、例えば、ガルバノメータ方式のオートアイリスレン
ズが実現されている。

【０００３】以下、映像信号を入力して絞りが制御され
る方式のオートアイリスレンズを使用した場合の、従来
の広ダイナミックテレビジョンカメラの構成を示す図１
を用いて、その従来の技術を説明する。この図におい
て、被写体からの撮像光は、オートアイリスレンズ１７
で集光され固体撮像素子（ＣＣＤ）１８へ入射される。
ＣＣＤ１８は、例えば、１／２０００秒間に撮像光を露
光して得られた短時間露光映像信号と、その短時間露光
映像信号の場合より長い、例えば、約１／６０秒間に撮
像光を露光して得られた長時間露光映像信号とを交互に
出力する。ここで、例えば、１水平走査期間内に、時間
圧縮された１水平走査分の長時間露光映像信号と、同じ
く１水平走査分の短時間露光映像信号とが出力される。
ＣＣＤ１８から出力された映像信号は、ＣＤＳ（相関二
重サンプリング）回路１９でサンプルホールドされ、そ
のサンプルホールドされた信号はＡＧＣ（自動利得制
御）回路２０で所定のレベルの信号となるように自動利
得制御される。さらに、自動利得制御された映像信号は
Ａ／Ｄ変換器２１でアナログ映像信号からデジタル映像
信号に変換される。

【０００４】ＣＤＳ回路１９でサンプルホールドされた
映像信号は、さらに、アイリス制御信号としてオートア
イリスレンズ１７に入力され、オートアイリスレンズ１
７は入力されたアイリス制御信号に応じて絞り制御を行
う。

【０００５】一方、Ａ／Ｄ変換器２１から出力されたデ
ジタル映像信号は、同期化回路２２へ入力され、そこで
長時間露光映像信号と短時間露光映像信号とに分離さ
れ、１水平走査期間の長さの信号にそれぞれ時間伸張さ
れる。そして、それら時間伸張された長時間露光映像信
号と短時間露光映像信号とがそれぞれ同時に出力される
ようにして、同期化される。

【０００６】同期化回路２２で同期化された長時間露光
映像信号は合成回路３１へ入力され、そこでそれら信号
が合成され、該合成されて得られた映像信号が映像信号
処理回路３２へ入力される。映像信号処理回路３２は、
入力された映像信号に所定の映像信号処理、例えば、ガ
ンマ補正、エンハンサ処理やホワイトバランス処理など
を施し、後段（図示せず）へ出力される。

【０００７】マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）３３は、
ＡＧＣ回路２０、映像信号処理回路３２および合成回路
３１の動作の制御を行い、例えば、自動利得制御処理、
ホワイトバランス処理、合成処理等の制御を行うための
ソフトウェアを内蔵する。

【０００８】一方、図２に示すように構成したテレビジ
ョンカメラが本願出願人より提案されている、図２の構
成においては、同期化回路２２で同期化された長時間露
光映像信号は長露光用映像信号処理回路２３へ入力さ
れ、同様に短時間露光映像信号は短露光用映像信号処理
回路２４へ入力される。これら長露光用映像信号処理回
路２３および短露光用映像信号処理回路２４は、入力さ
れた各映像信号にそれぞれ所定の映像信号処理を施し、
例えば、ガンマ補正、エンハンサ処理やホワイトバラン
ス処理などを施す。

【０００９】長露光用映像信号処理回路２３および短露
光用映像信号処理回路２４によってそれぞれ所定の映像
信号処理を施された長時間露光映像信号と短時間露光映
像信号とは、共に、合成・階調補正処理回路２５へ入力
され、そこでそれらが映像信号のダイナミックレンジを
より広くするための合成方法を用いて合成され、該合成
されて得られた映像信号が階調補正処理されて広ダイナ
ミックレンジ映像信号となる。そして、その広ダイナミ
ックレンジ映像信号が後段（図示せず）へ出力される。

【００１０】マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）２６は、
ＡＧＣ回路２０、長露光用映像信号処理回路２３、短露
光用映像信号処理回路２４および合成・階調補正処理回
路２５の動作の制御を行い、例えば、自動利得制御処
理、ホワイトバランス処理、合成処理等の制御を行うた
めのソフトウェアを内蔵する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ここで、長時間露光映
像信号と短時間露光映像信号とを時分割出力できる固体
撮像素子を用いた、広ダイナミックレンジの映像信号を
得るテレビジョンカメラのオートアイリスレンズの絞り
制御としては、撮像する被写体の内の低輝度領域に合わ
せた絞り制御とすることが考えられる。例えば、図４に
例示するように、網点を施した領域で示す低輝度領域
（例えば、蛍光灯照明下の人物がいる暗い屋内）の被写
体と、網点のない領域で示す高輝度領域（例えば、太陽
光下のより明るい屋外）の被写体とを撮像する場合につ
いて説明する。この場合、上記の合成回路３１及び合成
・階調補正処理回路２５における映像信号のダイナミッ
クレンジをより広くするための合成方法としては、例え
ば、低輝度領域については長時間露光映像信号を選択
し、高輝度領域については短時間露光映像信号を選択
し、これら選択された映像信号を合成する。

【００１２】ところで、テレビジョンカメラのオートア
イリスレンズの絞り値が、屋内の被写体だけに合うよう
に制御されるのであれば、ＣＣＤ１８から出力される映
像信号の内、屋内に露光条件のあった長時間露光映像信
号が得られると同時に、短露光映像信号のための露光時
間を制御することで、ほぼ屋外に露光条件のあった短時
間露光映像信号が出力される。そして、これら信号を合
成すると、屋内と屋外の被写体に対して同様に良好に階
調が再現された広ダイナミックレンジ映像信号が得られ
ることになる。

【００１３】しかしながら、上記の図１、図２の構成の
場合、オートアイリスレンズ１７の絞り制御を行うアイ
リス制御信号は、長時間露光映像信号と短時間露光映像
信号とが混在した信号に基づき作成されている。このよ
うな混在した信号に基づき作成されたアイリス制御信号
によっては、屋内の被写体だけに合うように絞りを制御
することが不可能となる。そのため、オートアイリスレ
ンズ内部でこのようなアイリス制御信号を平均検波処理
する場合に、図４に示すような被写体を撮像すると、絞
り値は屋外（高輝度領域）の被写体にも、より合うよう
にされた値になる。

【００１４】このとき、合成後の出力映像信号として
は、屋外（高輝度領域）の被写体については、より階調
再現が増したものとなるが、屋内（低輝度領域）の被写
体については黒つぶれを起こした映像信号が得られてし
まう恐れがあり、そのため、もし黒つぶれを起こした映
像信号となってしまった場合には、適正な広ダイナミッ
クレンジ映像信号が得られないという欠点がある。

【００１５】本発明の目的は、この欠点を除去しうる、
テレビジョンカメラの絞り制御装置、方法及びそれを用
いたテレビジョンカメラを提供することである。本発明
の別の目的は、入力された映像信号を平均検波処理した
信号に基づいてアイリス制御を行うオートアイリスレン
ズを用い、上述のような屋内（低輝度領域）の被写体と
屋外（高輝度領域）の被写体とが混在して撮像されるよ
うな撮像時においても、そのオートアイリスレンズの絞
り制御が低輝度領域により合うような制御が施こされ、
それにより屋内と屋外の被写体がともに良好に階調再現
されることが可能な広ダイナミックレンジ映像信号を得
ることができるテレビジョンカメラの絞り制御装置、方
法及びそれを用いたテレビジョンカメラを提供すること
である。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するために、テレビジョンカメラの絞り制御装置に
おいて、被写体を長時間露光する撮像光から得た長露光
映像信号と前記被写体を短時間露光する撮像光から得た
短露光映像信号とを時分割出力する固体撮像素子と、前
記長露光映像信号の撮像画面を所定の複数領域に分割す
る分割部と、前記長露光映像信号の輝度レベルがそれぞ
れ異なった第１の領域と第２の領域とを検出する検出部
と、前記第１の領域と第２の領域の長露光映像信号に対
してそれぞれ異なった重み付けを施す重み付け部と、前
記固体撮像素子へ供給される撮像光が通過するレンズの
絞りを、前記重み付けされた長露光映像信号に応じて制
御する制御部とを有するものである。

【００１７】本発明は、前記第１領域が長露光映像信号
の平均輝度レベルが最小となる領域であるとしてもよ
く、また、前記重み付け部が、前記第２領域の長露光映
像信号の映像信号レベルを減少させる重み付けを施すと
してもよい。また、前記重み付け部が、前記第２領域の
長露光映像信号よりも前記第１領域の長露光映像信号の
レベルの減少率のほうが大きくなるよう所定の重み付け
を施すものでもよく、前記制御部が、前記重み付けされ
た長露光映像信号を、前記固体撮像素子からの映像信号
に同期するように前記レンズへ供給するとしてもよい。

【００１８】また、本発明は、上述の課題を解決するた
めに、テレビジョンカメラにおいて、絞りを備えるレン
ズ部と、前記レンズを通して被写体からの撮像光が与え
られて、前記被写体を長時間露光する撮像光から得た長
露光映像信号と前記被写体を短時間露光する撮像光から
得た長露光映像信号とを時分割出力する固体撮像素子
と、前記長露光映像信号の撮像画面を所定の複数領域に
分割する分割部と、前記長露光映像信号の輝度レベルが
それぞれ異なった第１の領域と第２の領域とを検出する
検出部と、前記第１の領域と第２の領域の長露光映像信
号に対してそれぞれ異なった重み付けを施す重み付け部
と、前記長露光映像信号と前記短露光映像信号とを合成
する合成部と、前記重み付けされた長露光映像信号に応
じて前記レンズの絞りを制御する制御部とを有するもの
である。

【００１９】本発明は、さらに、前記重み付け部が、前
記第２領域の長露光映像信号の映像信号レベルを減少さ
せる重み付けを施すとしてもよく、また、前記合成部
が、前記第１の領域に対しては前記長露光映像信号を選
択し、前記第２の領域に対しては前記短露光映像信号を
選択し、かつ、前記長露光映像信号と前記短露光映像信
号とを合成するとしてもよい。

【００２０】本発明は、さらに、上述の課題を解決する
ために、テレビジョンカメラの絞り制御方法において、
被写体を長時間露光する撮像光から得た長露光映像信号
と前記被写体を短時間露光する撮像光から得た長露光映
像信号とを時分割出力し、前記長露光映像信号の撮像画
面を所定の複数領域に分割し、前記長露光映像信号の輝
度レベルがそれぞれ異なった第１の領域と第２の領域と
を検出し、前記第１の領域と第２の領域の長露光映像信
号に対してそれぞれ異なった重み付けを施し、前記テレ
ビジョンカメラの固体撮像素子へ供給される撮像光が通
過するレンズの絞りを、前記重み付けされた長露光映像
信号に応じて制御するものである。

【００２１】さらに、本発明は、前記第１領域の前記長
露光映像信号の輝度レベルが最小であるとしてもよい。
また、前記重み付けを施すステップが、前記第２領域の
長露光映像信号の映像信号レベルをより減少させるもの
であるとしてもよく、また前記重み付けを施すステップ
が、前記第２領域の長露光映像信号よりも前記第１領域
の長露光映像信号のレベルの減少率のほうが大きくなる
よう所定の重み付けを施すものであってもよい。

【００２２】さらに本発明は、前記絞りを制御するステ
ップが、前記重み付けされた長露光映像信号を、前記固
体撮像素子からの映像信号に同期するように前記レンズ
へ供給するものであってもよい。

【００２３】また、本発明は、上記の課題を解決するた
めに、長時間露光した撮像光を光電変換して得た長時間
露光映像信号と、短時間露光した前記撮像光を光電変換
して得た短時間露光映像信号とを時分割出力する固体撮
像素子と、前記撮像光を集光するレンズの絞りを前記映
像信号に応じて制御する制御手段とを有するテレビジョ
ンカメラにおいて、前記長時間露光映像信号を所定の複
数領域ごとに分割する手段と、前記複数領域のうち長時
間露光映像信号の輝度レベルが最小となる第１領域を検
出する手段と、前記検出された第１領域の外の領域の長
時間露光映像信号に所定の重み付けを施す手段とを有
し、前記制御手段は前記重み付けされた長時間露光映像
信号に応じて前記レンズの絞り制御を行うものである。

【００２４】さらに本発明は、前記輝度レベルが、前記
分割された領域の長時間露光映像信号の平均輝度レベル
であるとしてもよい。

【００２５】さらに本発明は、前記重み付けを施す手段
が、前記検出された領域の映像信号レベル増幅率よりも
前記第１領域の外の領域の増幅率が低くなるように、前
記第１領域の外の領域の長時間露光映像信号に所定の重
み付けを施すとしてもよい。

【００２６】このように構成した本発明によれば、屋内
（低輝度領域）の被写体と野外（高輝度領域）の被写体
とが混在するような、輝度レベル差が異なる２つの被写
体を同時に撮像したとしても、オートアイリスレ名図の
絞り制御が低輝度領域により合うようにオートアイリス
制御可能なため、屋内、屋外ともに階調再現能力がまし
た広ダイナミックレンジ映像信号を得るテレビジョンカ
メラを実現することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例につい
て、図３を用いて説明する。この図において、被写体か
らの撮像光はオートアイリスレンズ１で集光され固体撮
像素子（ＣＣＤ）２へ入射される。ＣＣＤ２は、例え
ば、１／２０００秒間に撮像光を露光して得られた短時
間露光映像信号と、その短時間露光映像信号の場合より
長い、例えば、約１／６０秒間に撮像光を露光して得ら
れた長時間露光映像信号とを交互に出力する。ここで、
例えば、１水平走査期間内に、時間圧縮された１水平走
査分の長時間露光映像信号と、同じく１水平走査分の短
時間露光映像信号とが出力される。ＣＣＤ２から出力さ
れた映像信号は、ＣＤＳ回路３でサンプルホールドさ
れ、そのサンプルホールドされた信号はＡＧＣ回路４で
所定のレベルの信号となるように自動利得制御される。
さらに、自動利得制御された映像信号はＡ／Ｄ変換器５
でアナログ映像信号からデジタル映像信号に変換され
る。

【００２８】Ａ／Ｄ変換器５から出力されたデジタル映
像信号は、同期化回路６へ入力され、そこで長時間露光
映像信号と短時間露光映像信号とに分離され、１水平走
査期間の長さの信号にそれぞれ時間伸張される。そし
て、それら時間伸張された長時間露光映像信号と短時間
露光映像信号とがそれぞれ同時に出力されるようにし
て、同期化される。

【００２９】同期化回路６で同期化された長時間露光映
像信号は長露光用映像信号処理回路７へ入力され、一
方、同じく同期化回路６で同期化された短時間露光映像
信号は短露光用映像信号処理回路８へ入力される。これ
ら長露光用映像信号処理回路７および短露光用映像信号
処理回路８は、入力された各映像信号にそれぞれ所定の
映像信号処理を施し、例えば、ガンマ補正、エンハンサ
処理やホワイトバランス処理などを施す。

【００３０】長露光用映像信号処理回路７および短露光
用映像信号処理回路８によってそれぞれ所定の映像信号
処理を施された長時間露光映像信号と短時間露光映像信
号とは、共に、合成・階調補正処理回路９へ入力され、
そこでそれらが合成され、該合成されて得られた映像信
号が階調補正処理されて広ダイナミックレンジ映像信号
となる。合成・階調補正処理回路９においては、撮像す
る被写体の内の低輝度領域については長時間露光映像信
号を選択し、高輝度領域については短時間露光映像信号
を選択して、これら選択された長時間、短時間露光映像
信号を合成する。このような映像信号の合成方法として
は、例えば、本願出願人による特願平１１−１５９７９
１号公報に開示されている方法を用いて良い。そして、
このように合成された広ダイナミックレンジ映像信号が
後段（図示せず）へ出力される。

【００３１】マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）１０はＡ
ＧＣ回路４、長露光用映像信号処理回路７、短露光用映
像信号処理回路８および合成・階調補正処理回路９の動
作の制御を施すものであり、例えば自動利得制御処理、
ホワイトバランス処理、合成処理等の制御を行うための
ソフトウェアを内蔵し、そのソフトウェアによる処理に
応じて上記制御を行うための制御信号を出力する。

【００３２】ＣＣＤ２から出力された映像信号は、上述
のようにＣＤＳ回路３に入力する一方、さらに、オート
アイリスレンズ１の絞りを制御するアイリス制御信号を
生成するためのＣＤＳ回路１１に入力される。ＣＤＳ回
路１１に入力された映像信号は、そこでサンプルホール
ドされ、Ａ／Ｄ変換器１２でアナログ映像信号からデジ
タル映像信号に変換される。

【００３３】ここで、このテレビジョンカメラにおいて
は、所定の輝度レベル以下の暗い被写体を撮像したとき
に、長露光映像信号処理回路７からの長露光映像信号が
所定のレベルより低いことをＣＰＵ１０が検知すると、
ＣＰＵ１０は、ＣＤＳ回路１１に入力されサンプルホー
ルドされた映像信号については自動利得制御による信号
増幅は実施していない。その結果、オートアイリスレン
ズ１の絞りを開放に保つようにできる。そうすること
で、所定の輝度レベル以下の暗い被写体を撮像したとき
に、自動利得制御による信号増幅を行った場合に発生す
る恐れのある、オートアイリスレンズ１の絞り制御とそ
の自動利得制御とによるハウンチング動作が、上述の自
動利得制御を行わないことで、発生しないようにてき
る。

【００３４】そして、Ａ／Ｄ変換器１２からのデジタル
映像信号は、同期化回路１３へ入力され、そこで長時間
露光映像信号が分離され、１水平走査期間の長さの信号
に時間伸張され、さらに、その時間伸張された長時間露
光映像信号が出力される。なお、この同期化回路１３か
ら出力される長時間露光映像信号は、上述の同期化回路
６から出力される映像信号と同期化されて出力されると
してもよい。

【００３５】同期化回路１３から出力された長時間露光
映像信号は、重み付け回路１４へ入力される。重み付け
回路１４では、その動作の詳細は後述するが、入力され
た長時間露光映像信号の、撮像する被写体の高輝度領域
に対応する部分と被写体の低輝度領域に対応する部分と
で異なる重み付けを行うことで、その長時間露光映像信
号の信号レベルを補正する。重み付け回路１４でこのよ
うに信号レベルが補正された長時間露光映像信号は、Ｄ
／Ａ変換器１５でデジタル映像信号からアナログ映像信
号に変換され、オートアイリスレンズ１を制御するアイ
リス制御信号として出力され、そのアイリス制御信号に
よって、オートアイリスレンズ１の絞りが制御される。
なお、アイリス制御信号を短時間露光映像信号ではなく
長時間露光映像信号に基づき生成するのは、長時間露光
映像信号に基づき生成した方が被写体の高輝度領域の映
像信号レベルをより抑圧して、高輝度及び低輝度領域の
被写体についてより階調再現性が向上できるからであ
る。

【００３６】ここで、重み付け回路１４の動作とその動
作のＣＰＵ１０による制御について詳述する。まず、上
述の同期化回路６から出力された長時間露光映像信号が
長時間露光用映像信号処理回路７へ入力されるととも
に、領域分割処理回路１６へも入力される。領域分割処
理回路１６では、撮像画面を複数の所定領域に分割し、
分割された各領域毎にその領域に対応する全ての映像信
号の平均輝度値データを算出する。本実施例において
は、図５に一例を示すように５つの領域に分割されて処
理されるものとする。なお、撮像画面の分割方法として
は、３つ以上の複数領域に分割すれば良く、好ましく
は、４つ以上の複数領域に分割する。

【００３７】それら算出された領域毎の平均輝度値デー
タは、ＣＰＵ１０に入力される。図８はＣＰＵ１０によ
る処理動作例を説明するフローチャートである。ＣＰＵ
１０では、領域分割処理回路１６からの５つの領域の平
均輝度値データをとり込み（ステップ１００）、５つの
領域の中で一番低い平均輝度値データを有する領域、即
ち、一番暗い平均輝度値の領域（以下、低輝度領域と称
す）を検出する（ステップ１０１）。ＣＰＵ１０は、こ
の検出結果をもとに、その検出された一番暗い領域を除
いた他の全ての領域（以下、高輝度領域と称す）の映像
信号レベルが現在のレベルより減少するよう、同期化回
路１３から出力された長時間露光映像信号に重み付けを
行うためのパラメータまたは重み付け信号Ｗを設定し、
重み付け回路１４へ出力する（ステップ１０２）。

【００３８】ここで、高輝度領域に対応する長時間露光
映像信号への重み付けは、高輝度領域の映像信号の平均
輝度値が、低輝度領域の映像信号の平均輝度値とほぼ同
じ値（第１所望値）になるように設定して良い。また
は、低輝度領域にある被写体が黒つぶれを起こさない程
度であれば、高輝度領域の映像信号の平均輝度値が低輝
度領域の映像信号の平均輝度値より多少大きい値（第２
所望値）となるような重み付けを設定するようにしても
よい。

【００３９】または、低輝度領域の映像信号レベルの減
少率よりも高輝度領域の映像信号レベルの減少率の方が
大きくなるように、低輝度領域と高輝度の長時間露光映
像信号に対して所定の重み付けを施す様にしても良い。

【００４０】このような重み付けの設定（即ち、パラメ
ータまたは重み付け信号Ｗの設定値）は、高輝度領域の
映像信号の平均輝度値が上記の第１又は第２の所望値に
なるよう徐々にフィードバック制御するようにして良
い。または、ＣＰＵ１０内のメモリ（例えば、ＲＡＭ）
にテーブルを設け、該テーブルに、高輝度領域の映像信
号の平均輝度値と、低輝度領域の映像信号の平均輝度値
とに応じた上記の第１又は第２の所望値に対応するパラ
メータまたは重み付け信号Ｗのレベルを予め書き込んで
おき、高輝度領域の映像信号の平均輝度値と、低輝度領
域の映像信号の平均輝度値とに応じてパラメータまたは
重み付け信号のレベルを読出して出力するようにしても
良い。上記ステップ１０１乃至ステップ１０３は映像信
号の各フレーム毎に行なってもよく、または複数フレー
ム毎に行うようにしても良い。

【００４１】そのように重み付けを施すようにするため
のパラメータまたは重み付け信号ＷがＣＰＵ１０から重
み付け回路１４へ出力される。重み付け回路１４では、
そのパラメータまたは重み付け信号Ｗを入力し、その入
力したパラメータまたは重み付け信号Ｗに応じて、同期
化回路１３から入力された長時間露光映像信号の、撮像
する被写体の高揮度領域に対応する部分と被写体の低輝
度領域に対応する部分とで異なる重み付けを行ない、高
輝度領域の映像信号レベルが現在のレベルより減少する
ように補正されたアイリス制御信号が得られる。

【００４２】以下、その映像信号信号レベルの補正の方
法について図４、図５、図６、図７を用いて説明する。
ここでは、ＣＰＵ１０から重み付け信号Ｗが出力される
場合について説明し、重み付け信号Ｗの具体例を説明す
る。

【００４３】図４の例では、高輝度領域が図５の領域３
に対応し、低輝度領域が図５の他の頒域１，２，４，５
に対応する。従って、長時間露光映像信号の、領域３に
対応する部分と領域１，２，４，５に対応する部分とで
異なる重み付けを行い、具体的には領域３の映像信号レ
ベルが現在のレベルより減少するように重み付けを行
う。従って、図５において、垂直走査領域Ｖａ１では頒
域２，３を含んでおり、該領域Ｖａ１の水平走査線Ｌ１
に対応する重み付け信号Ｗ１は、図６の（Ａ）に示すよ
うに、領域２に対応する部分と領域３に対応する部分と
で異なるレベル、例えば、領域２に対応する部分はロー
レベル、領域３に対応する部分はハイレベルとなるよう
にする。同様に、垂直走査領域Ｖａ２では領域１，２，
３を含んでおり、該領域Ｖａ２における水平走査線Ｌ２
に対応する重み付け信号Ｗ２は、図６の（Ｂ）に示すよ
うに、領域２と領域１に対応する部分はローレベル、領
域３に対応する部分はハイレベルとなるようにする。一
方、垂直走査領域Ｖａ３及びＶａ４ではいずれも領域３
を含んでおらず、それぞれ領域１，４，５及び領域４，
５のみで構成されている。従って、垂直走査領域Ｖａ３
及びＶａ４における水平走査線Ｌ３，Ｌ４に対応する重
み付け信号Ｗ３，Ｗ４は、それぞれ、図６の（Ｃ）に示
すように、全てローレベルとなるようにする。

【００４４】これら、重み付け信号は、同期化回路１３
から出力された長時間露光映像信号に同期して出力され
る。

【００４５】図７は、各垂直走査領域Ｖａ１乃至Ｖａ４
における、重み付け信号Ｗ１乃至Ｗ４の信号レベルとア
イリス制御信号の信号レベルとの対応関係を示す図であ
る。

【００４６】図７の（Ａ）と（Ｂ）は、それぞれ、垂直
走査領域Ｖａ１における重み付け信号Ｗ１と該信号Ｗ１
に従って重み付けされたアイリス制御信号Ｉ１の波形を
示す。図７の（Ｂ）において、実線１００で表された重
み付け前のアイリス制御信号（同期化回路１３から出力
された長時間露光映像信号）の波形としては、信号レベ
ルの平均輝度値が一番暗い領域（低輝度領域）Ａ（図５
の領域２に対応）と、その領域以外の領域（高輝度領
域）Ｂ（図５の領域３に対応）とからなる。上記したよ
うに、この例では、領域Ａは屋内の被写体を撮影した低
輝度領域に相当し、領域Ｂは屋外の被写体を撮影した高
輝度領域に相当する。

【００４７】ここで、上述のような重み付け信号Ｗ１の
レベルに対応して、アイリス制御信号のレベルが制御さ
れる。具体的には、重み付け信号Ｗ１がローレベルの間
（図５の領域２に対応）はそれに対応して領域Ａのアイ
リス制御信号のレベルは変更されないが、重み付け信号
Ｗ１がハイレベルの間（図５の領域３に対応）はそれに
対応して領域Ｂのアイリス制御信号のレベルが現在のレ
ベルより減少され、点線１０１で示すような波形にな
る。

【００４８】重み付け処理が施されることにより得られ
た、点線１０１で表された重み付け後のアイリス制御信
号波形は、上述の実線１００の領域Ｂの信号レベルに比
べ、点線１０１の領域Ｂ'の信号レベルの平均輝度値が
より小さくなるようにされる。こうして得られたアイリ
ス制御信号Ｉ１は、ＣＣＤ２から出力される、例えば、
次のフレーム（複数フレーム後のフレームとしても良
い）の映像信号に同期してレンズ１を制御するようなタ
イミングでＤ／Ａ変換器１５から出力されてレンズ１に
与えられる。

【００４９】図７の（Ｃ）と（Ｄ）は、それぞれ、垂直
走査領域Ｖａ２における重み付け信号Ｗ２と該信号Ｗ２
に従って重み付けされたアイリス制御信号Ｉ２の波形を
示す。重み付け信号Ｗ２がローレベルの間（図５の領域
２、領域１に対応）はそれに対応して領域Ｃのアイリス
制御信号Ｉ２のレベルは変更されないが、重み付け信号
Ｗ２がハイレベルの間（図５の領域３に対応）はそれに
対応して領域Ｄのアイリス制御信号Ｉ２のレベルが現在
のレベルより減少され、点線１０３で示すような波形に
なる。なお、実線１０２は重み付け前のアイリス制御信
号波形を示す。

【００５０】図７の（Ｅ）と（Ｆ）は、それぞれ、重直
走査領域Ｖａ３における重み付け信号Ｗ３と該信号Ｗ３
に従って重み付けされたアイリス制御信号Ｉ３の波形を
示す。重み付け信号Ｗ３は全体にローレベルのままであ
り（図５の領域４、領域１、領域５に対応）それに対応
して全領域Ｅのアイリス制御信号Ｉ３のレベルは変更さ
れない。従って、重み付け前及び後のアイリス制御信号
Ｉ３のレベルは実線１０４、点線１０５で示すような同
一波形になる。同様に、図７の（Ｅ）と（Ｆ）は、それ
ぞれ、重直走査頒域Ｖａ４における重み付け信号Ｗ４と
該信号Ｗ４に従って重み付けされたアイリス制御信号Ｉ
４の波形を示す。重み付け信号Ｗ４は信号Ｗ３と同様に
全体にローレベルのままであり（図５の領域４、領域５
に対応）それに対応して全領域Ｅのアイリス制御信号Ｉ
４のレベルは変更されない。従って、重み付け前及び後
のアイリス制御信号Ｉ４のレベルは実線１０４、点線１
０５で示すような同一波形になる。

【００５１】なお、アイリス制御信号は、ＣＣＤ２から
出力される、複数フレーム後のフレームの映像信号に同
期してレンズ１を制御するようなタイミングでＤ／Ａ変
換器１５から出力されるようにしても良く、この場合は
アイリス制御の応答性を遅くできる。

【００５２】このように重み付けをすることで、重み付
けされた点線１０１のアイリス制御信号によっては、オ
ートアイリスレンズ１の絞り制御について、低輝度領域
の被写体からの撮像光により適した絞り制御を行うこと
が可能となる。

【００５３】なお、上述の説明では、重み付け信号Ｗ
（Ｗ１〜Ｗ４）は、ハイレベルとローレベルの２値の信
号として説明したが、この重み付け信号Ｗの値は各領域
の平均輝度値に応じた値としてよく、その場合は、２値
より多い多値の信号としてよい。そして、平均輝度値が
最小となる領域を除いた領域のアイリス制御信号が、そ
れぞれ対応する重み付け信号の値に応じた重み付けが施
される。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
屋内（低輝度領域）の被写体と屋外（高輝度領域）の被
写体とが混在するような、輝度レベル差が異なる２つの
被写体を同時に撮像したとしても、オートアイリスレン
ズの絞り制御が低輝度領域により合うようにオートアイ
リス制御可能なため、屋内、屋外ともに階調再現能力が
増した広ダイナミックレンジ映像信号を得るテレビジョ
ンカメラを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来の技術によるテレビジョンカメラの構成
例を示すブロック図。

【図２】 本発明の関連技術によるテレビジョンカメラ
の構成を示すブロック図。

【図３】 本発明の一実施例によるテレビジョンカメラ
の構成を示すブロック図。

【図４】 テレビジョンカメラで撮像される被写体の一
例を示す図。

【図５】 本発明に係わる、撮像画面を複数の領域に分
割した例を示す図。

【図６】 図５の撮像画面の領域に対応した重み付け信
号波形の例を示す図。

【図７】 図５の撮像画面の領域に対応した重み付け信
号とアイリス制御信号の例を示す図。

【図８】 本発明の一実施例におけるテレビジョンカメ
ラ内のＣＰＵの制御動作例を示すフローチャート。

【符号の説明】

１：オートアイリスレンズ、 ２：固体撮像素子（ＣＣ
Ｄ）、 ３，１１：ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回
路、 ４：ＡＧＣ（自動利得制御）回路、 ５，１２：
Ａ／Ｄ変換器、 ６，１３：同期化回路、 ７：長露光
用映像信号処理回路、 ８：短露光用映像信号処理回
路、 ９：合成・階調補正処理回路、 １０：マイクロ
コンピュータ（ＣＰＵ）、 １４：重み付け回路、 １
５：Ｄ／Ａ変換器、 １６：領域分割処理回路。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 テレビジョンカメラの絞り制御装置にお
   いて、被写体を長時間露光する撮像光から得た長露光映
   像信号と前記被写体を短時間露光する撮像光から得た短
   露光映像信号とを時分割出力する固体撮像素子と、前記
   長露光映像信号の撮像画面を所定の複数領域に分割する
   分割部と、前記長露光映像信号の輝度レベルがそれぞれ
   異なった第１の領域と第２の領域とを検出する検出部
   と、前記第１の領域と第２の領域の長露光映像信号に対
   してそれぞれ異なった重み付けを施す重み付け部と、前
   記固体撮像素子へ供給される撮像光が通過するレンズの
   絞りを、前記重み付けされた長露光映像信号に応じて制
   御する制御部とを有することを特徴とする絞り制御装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の絞り制御装置におい
   て、前記第１領域は長露光映像信号の平均輝度レベルが
   最小となる領域であることを特徴とする絞り制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の絞り制御装置におい
   て、前記重み付け部は、前記第２領域の長露光映像信号
   の映像信号レベルを減少させる重み付けを施すことを特
   徴とする絞り制御装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の絞り制御装置におい
   て、前記重み付け部は、前記第２領域の長露光映像信号
   よりも前記第１領域の長露光映像信号のレベルの減少率
   のほうが大きくなるよう所定の重み付けを施すことを特
   徴とする絞り制御装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の絞り制御装置におい
   て、前記制御部は、前記重み付けされた長露光映像信号
   を、前記固体撮像素子からの映像信号に同期するように
   前記レンズへ供給することを特徴とする絞り制御装置。
6. 【請求項６】 テレビジョンカメラにおいて、絞りを備
   えるレンズ部と、前記レンズを通して被写体からの撮像
   光が与えられて、前記被写体を長時間露光する撮像光か
   ら得た長露光映像信号と前記被写体を短時間露光する撮
   像光から得た長露光映像信号とを時分割出力する固体撮
   像素子と、前記長露光映像信号の撮像画面を所定の複数
   領域に分割する分割部と、前記長露光映像信号の輝度レ
   ベルがそれぞれ異なった第１の領域と第２の領域とを検
   出する検出部と、前記第１の領域と第２の領域の長露光
   映像信号に対してそれぞれ異なった重み付けを施す重み
   付け部と、前記長露光映像信号と前記短露光映像信号と
   を合成する合成部と、前記重み付けされた長露光映像信
   号に応じて前記レンズの絞りを制御する制御部とを有す
   ることを特徴とするテレビジョンカメラ。
7. 【請求項７】 請求項６に記載のテレビジョンカメラに
   おいて、前記重み付け部は、前記第２領域の長露光映像
   信号の映像信号レベルを減少させる重み付けを施すこと
   を特徴とするテレビジョンカメラ。
8. 【請求項８】 請求項６に記載のテレビジョンカメラに
   おいて、前記合成部は、前記第１の領域に対しては前記
   長露光映像信号を選択し、前記第２の領域に対しては前
   記短露光映像信号を選択し、かつ、前記長露光映像信号
   と前記短露光映像信号とを合成することを特徴とするテ
   レビジョンカメラ。
9. 【請求項９】 テレビジョンカメラの絞り制御方法にお
   いて、被写体を長時間露光する撮像光から得た長露光映
   像信号と前記被写体を短時間露光する撮像光から得た長
   露光映像信号とを時分割出力し、前記長露光映像信号の
   撮像画面を所定の複数領域に分割し、前記長露光映像信
   号の輝度レベルがそれぞれ異なった第１の領域と第２の
   領域とを検出し、前記第１の領域と第２の領域の長露光
   映像信号に対してそれぞれ異なった重み付けを施し、前
   記テレビジョンカメラの固体撮像素子へ供給される撮像
   光が通過するレンズの絞りを、前記重み付けされた長露
   光映像信号に応じて制御することを特徴とする絞り制御
   方法。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の絞り制御方法におい
    て、前記第１領域の前記長露光映像信号の輝度レベルが
    最小であることを特徴とする絞り制御方法。
11. 【請求項１１】 請求項９に記載の絞り制御方法におい
    て、前記重み付けを施すステップは、前記第２領域の長
    露光映像信号の映像信号レベルをより減少させるもので
    あることを特徴とする絞り制御方法。
12. 【請求項１２】 請求項９に記載の絞り制御方法におい
    て、前記重み付けを施すステップは、前記第２領域の長
    露光映像信号よりも前記第１領域の長露光映像信号のレ
    ベルの減少率のほうが大きくなるよう所定の重み付けを
    施すものであることを特徴とする絞り制御方法。
13. 【請求項１３】 請求項９に記載の絞り制御方法におい
    て、前記絞りを制御するステップは、前記重み付けされ
    た長露光映像信号を、前記固体撮像素子からの映像信号
    に同期するように前記レンズへ供給するものであること
    を特徴とする絞り制御方法。