JP2553757B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、信号レベル検出回路を用いた露光制御手段
を有する撮像装置に関するものである。

［従来の技術］ 第８図は従来の撮像装置における主要部の概略構成例
を示すブロック図で、（１）はレンズ、（２）はレンズ
（１）から入射される光量を制御する露光制御装置、
（３）はレンズ（１）によって撮像面上に結像された映
像を電気信号に変換する撮像素子、（４）は撮像素子
（３）より出力された映像信号を増幅するアンプ、
（５）はアンプ（４）の出力が一定レベルとなるように
ゲイン制御を行うAGC回路、（６）はAGC回路（５）の出
力をNTSC等の規格化された映像信号に変換する信号処理
回路、（７）は信号処理回路（６）から出力される映像
信号、（８）は測光領域を決定する測光領域発生回路、
（９）はアンプ（４）の出力信号を測光領域発生回路
（８）の出力である測光領域のタイミングに応じて通す
ゲート回路、（10）はゲート回路（９）から出力される
信号の明るさの情報を検出する信号レベル検出回路、
（11）は信号レベル検出回路（10）から発生される露光
検出信号、（12）は外部から設定される露光制御目標値
である。

次に、第８図の動作について説明する。レンズ（１）
に入射し、露光制御装置（２）で露光を制御された入射
光は、撮像素子（３）に結像して電気信号に変換され
る。撮像素子（３）の出力は、アンプ（４）で増幅され
てAGC回路（５）に入力する。AGC回路（５）はその出力
が一定レベルとなるようにゲイン制御を行い、その出力
は信号処理回路（６）を通り映像信号（７）として出力
される。一方、測光領域発生回路（８）からは測光枠の
タイミングにあたる信号が出力され、このタイミングに
応じてアンプ（４）の出力がゲート回路（９）を通過し
て信号レベル検出回路（10）に入力される。信号レベル
検出回路（10）では、明るさの情報である露光検出信号
（11）を発生し、これが露光制御目標値（12）と等しく
なるように露光制御装置（２）が露光を制御する。

次に、測光枠を設けて、その領域で測光する重点測光
について説明する。一般に、背景の上部には空等の輝度
レベルの高い映像を撮影することが多く、その輝度レベ
ルに合わせて露光制御を行うと、いわゆる逆光状態とな
り、肝心の人間の顔などが黒つぶれを起こしてしまう。
そこで、第９図の（ａ）のように、画面の中央部から下
部ぎみの測光枠（91）を測光領域発生回路（８）で発生
し、信号レベル検出回路（10）は測光枠（91）内の映像
信号を用いて枠内の重点測光を行い、露光制御をしてい
る。また、第９図の（ｂ）のように画面を分割し、それ
ぞれのエリアから得られる明るさの情報に重み付けを行
って露光制御したりしている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、前述した従来の撮像装置において、ゲート回
路（９）での映像信号通過領域，すなわち重点測光領域
は、重み付けがどうであれ画面に対して固定して設定さ
れているため、被写体が動いたり、カメラが動いたりし
て画面内における主要被写体の位置変化が生じた場合で
も、固定された測光領域に位置する被写体に対して最適
となるように露光制御し、必ずしも主要被写体に対して
最適となるように露光制御されないといった問題があっ
た。

本発明は上述した問題を解決するためになされたもの
で、その主な目的は、主要被写体の画面内における位置
変化を生じたとしても、該主要被写体にとって最適とな
るように露光制御することができる撮像装置を提供する
ことにある。

また、他の目的は、上記に加えて、測光領域を指定可
能としたり、測光領域の確認ができるようにして主要被
写体の修正及び変更入力が容易となるようにしたり、主
要被写体の動きを正確に検出できる撮像装置を提供する
ことにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、撮影画面内に
指定された測光領域で得られる映像信号に基づいて露光
制御する撮像装置において、時間内に連続した２つの画
面情報の相関関係を利用して相対的な速度情報を検出す
る動きベクトル検出手段と、この動きベクトル検出手段
に基づいて測光領域を変更する測光領域制御手段と、映
像信号レベルのヒストグラムから主要被写体が画面の一
部分か大部分かを判定する判定手段と、主要被写体が画
面の一部分か大部分かに従って動きベクトルを検出する
領域及び測光領域を可変する領域可変手段と、を備えた
ことを特徴としている。

［作用］ 本発明の構成によれば、多数の画素の相関演算の結果
を累積加算することで平均化した動きベクトルを求める
際に、映像信号のヒストグラムから主要被写体が画面の
一部分か大部分かを判定し、この判定結果に従って、動
きベクトルを検出する領域及び測光領域を変更すること
により、主要被写体の動きを正確に検出できる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図から第７図を用いて
説明する。

第１図は実施例の撮像装置を示すブロック図であり、
図において、（１）はレンズ、（２）はレンズ（１）か
ら入射される光量を制御する露光制御装置、（３）はレ
ンズ（１）によって撮像面上に結像された映像を電気信
号に変換する撮像素子、（４）は撮像素子（３）より出
力された映像信号を増幅するアンプ、（５）はアンプ
（４）の出力が一定レベルとなるようにゲイン制御を行
うAGC回路、（６）はAGC回路（５）の出力をNTSC等の規
格化された映像信号に変換する信号処理回路、（７）は
信号処理回路（６）から出力される映像信号、（９）は
アンプ（４）の出力信号を測光領域の間だけ通すゲート
回路、（10）はゲート回路（９）から出力される信号の
明るさの情報を検出する信号レベル検出回路、（11）は
信号レベル検出回路（10）から発生される露光検出信
号、（12）は外部から設定される露光制御目標値、（1
3）は時間的に連続する２画面から画像の動きを検出す
る動きベクトル検出回路（手段）、（14）は動きベクト
ル検出回路（13）の出力に合わせて測光領域を変更する
測光領域制御回路（手段）、（15）は測光領域を表示す
るためにビデオ信号に重畳させる測光領域重畳回路（手
段）、（16）は測光領域を重畳した映像を見るためのビ
ューファインダー、（17）は測光領域制御回路（14）に
測光領域の補正や変更を入力するためのポインティング
デバイスであり、測光領域指定手段を構成する。

次に、第１図の動作について説明する。レンズ（１）
を介して、露光制御装置（２）露光を制御された入射光
が撮像素子（３）に結像して電気信号に変換され、アン
プ（４）によって増幅された後にAGC回路（５）でその
出力が一定レベルとなるようにゲイン制御され、その出
力が信号処理回路（６）を通り映像信号（７）として出
力されること、及にアンプ（４）の出力がゲート回路
（９）を介して信号レベル検出回路（10）に入力され、
その露光検出信号（11）が露光制御目標値（12）と等し
くなるように露光制御装置（２）が露光を制御すること
は従来と同様である。

本願の特徴は、動きベクトル検出回路（13）により主
要被写体の動きを検出し、その主要被写体の動きに従っ
て測光領域制御回路（14）が測光領域を移動させる。す
なわち、主要被写体に追従して露光制御動作をさせるこ
とである。また、この撮像装置をより使い勝手の良いも
のにするために、ユーザーが測光領域の補正や変更を入
力するためのポインティングデバイス（17）を備えると
ともに、ユーザーが視覚的に測光領域を確認することが
できるように、測光領域重畳回路（15）でビデオ信号に
重畳させてビューファインダー（16）上に表示するよう
にしている。

次に、第２図及び第３図に従って、動きベクトル検出
回路（13）について説明する。

フレーム間の画像移動量を検出するためには、本来、
画像内の全画素についてどの方向にどれだけ動いたかを
算出するのが理想的であり、これ以上の動きベクトル検
出精度はない。しかし、このためには大規模なハードウ
ェアと時間を要し、実現困難である。そこで、一般に
は、画面のいくつかの画素（以下、代表点と称す）に着
目し、これらの画素の移動量から画面全体の動きベクト
ルを決定する方法がとられている。

第２図は一般的な代表点演算回路のブロック図ある。
第３図は第２図の従来例における画像のブロック及び代
表点との関係を示している図である。１フィールドの画
像を所定個数のブロック（31）に分け、各ブロック毎に
中央に１つの代表点R_ij（32）を設けている。各ブロッ
ク毎に１フレーム前の代表点とブロック内の全画素Ｓ
_{ｉ＋x,j＋ｙ}（33）とのレベル差を演算している。

第２図において、入力映像信号（ア）はまずA/D変換
器（21）でA/D変換され、代表点（32）となるべきブロ
ック（31）内の所定の画素がラッチ回路（22）を経由し
て代表点メモリ（23）に書き込まれる。代表点メモリ
（23）に収納されたデータは、１フレーム遅延されて読
み出され、ラッチ回路（24）を経由して絶対値回路（2
6）に送られる。他方、A/D変換された映像信号のデータ
はラッチ回路（25）を経由して絶対値回路（26）に送出
される。ラッチ回路（24）より出力される１フレーム前
の代表点信号（イ）とラッチ回路（25）より出力された
現フレームの画素信号（ウ）は絶対値回路（26）にて演
算され差の絶対値が算出される。これらの演算はブロッ
ク単位が行なわれ、この絶対値回路（26）の出力信号
（エ）はゲート回路（40）で動きベクトル検出領域だけ
の信号が選択され、累積加算回路（27）の各ブロック内
の画素の同一アドレスに対応するテーブルに次々と加算
される。このテーブルの加算結果がテーブル値比較回路
（28）に入力され、最終的に加算結果の最小なところの
アドレスをもって１フレームで画像位置がどの方向にど
れだけ移動したか，すなわち動きベクトル値（オ）が決
まる。

すなわち１フレーム前の代表点R_ijと水平方向x,垂直
方向ｙの位置関係にある信号S_{i+x j+y}の差の絶対値を求
め、各代表点について同じ位置関係にあるxyについて加
算して累積加算テーブルD_xyとする。

このとき、D_xyは D_xy＝Σ|R_ij−S_{i+X j+y}| で示される。

そして、このD_xyの中での最小値のｘとｙを水平方向
及び垂直方向の動きベクトルとする。

主要被写体が画面の大部分で同じように動いている場
合には、累積加算を行なうブロック数は多いほど動きベ
クトルの検出精度が向上するが、主要被写体が画面の一
部でそこだけ動いている場合には主要被写体（ゲート領
域）の近傍のブロックだけから求めた方が動きベクトル
の検出精度が向上する。

従って、累積加算を行なうブロック数は映像内容に従
って適応的に変えることにより主要被写体の動きを正確
に検出することができる。

ここで例えば、代表点の信号レベルのヒストグラムの
分散から被写体が一部分か大部分かを判定できる。具体
的には、測光枠の代表点の信号レベルの平均値±αの範
囲に全代表点の何パーセントが属しているかを算出し、
測光枠の代表点の信号レベルの平均値±αの範囲に属し
ている比率が高い時は主要被写体が画面の大部分で、低
い時は主要被写体が画面の一部分であると判定でき、こ
れを主要被写体の判定手段と定義する。動きベクトル検
出を行なう領域は例えば測光枠と同じ領域にするとし、
水平方向，垂直方向ともにブロックカウンタ，領域スタ
ートレジスタ（以後RSR），領域エンドレジスタ（以後R
ER）を設け、ブロックカウンタがRSR以上,RER以下のブ
ロックを検出領域とする。動きベクトル検出により検出
領域を平行に移動する時には、RSR,RFRの値を同時に増
減させ、被写体の大きさ判定により検出領域を大きくす
る時にはRSRを減少しRERを増加し、検出領域を小さくす
る時にはRSRを増加しRERを減少させる。これを領域可変
手段と定義する。

以上のことをさらに詳述する。例えば、ヒストグラム
作成手段（41）で代表点の信号レベルの濃度ヒストグラ
ムを作成し、主要被写体大きさ判定手段（42）で濃度ヒ
ストグラムの分散から被写体の大きさを判定し、被写体
大きさ信号（カ）とする。具体的には、測光枠の代表点
の信号レベルの平均値±αの範囲に全代表点の何パーセ
ントが属しているかをヒストグラム作成手段（41）から
算出し、主要被写体大きさ判定手段（42）で測光枠の代
表点の信号レベルの平均値±αの範囲に属している比率
が高い時には主要被写体が画面の大部分で、低い時は被
写体が画面の一部分であると判定する。

例えば、代表点の信号レベルの濃度ヒストグラムが第
４図（ａ）のような場合，すなわち測光枠の代表点の信
号レベルの平均値±αの範囲に全代表点の20％しか属し
ていない場合は主要被写体が画面の一部分であると判定
し、第４図（ｂ）のような場合，すなわち測光枠の代表
点の信号レベルの平均値±αの範囲に全代表点の37％も
属している場合は主要被写体が画面の大部分であると判
定する。

次に、動きベクトル検出を行なう領域を測光枠と同じ
領域としたときの動きベクトル検出回路（13）で得られ
た動きベクトル信号（オ）と被写体大きさ信号（カ）の
結果からどのように測光領域制御回路（14）で作成する
測光枠（91）を制御するかを第５図に基づいて説明す
る。

測光領域制御回路（14）では、水平方向，垂直方向と
もにブロックカウンタ,RSR,RERを設け、ブロックカウン
タがRSR以上,RER以下のブロックを検出領域とし、水平
検出領域と垂直検出領域の論理積を測光枠とする。

第５図（ａ）のように水平RSR,水平RER,垂直RSR,垂直
RERが設定され、測光枠が得られている時に被写体が右
に動いたという動きベクトル信号（オ）が入力される
と、水平RSR,水平RERの値を同時に増加させることによ
り、第５図（ｂ）のように測光枠を右に動かすことがで
きる。

また第５図（ａ）の状態で被写体が大きく，画面の大
部分であるという被写体大きさ信号（カ）の情報が入力
されると、水平RSR,垂直RSRを減少させ、水平RER,垂直R
ERを増加させることにより、第５図（ｃ）に示すように
測光枠を大きくすることができる。これが測光領域制御
回路（14）により実現される領域可変手段の機能であ
る。

次に、第６図に従ってポインティングデバイス（17）
について説明する。ここで用いるポインティングデバイ
スとしては使い勝手から上下左右（x,y方向）への移動
指令が直接行なえるものが望ましい。従って、第６図
（ａ）のように４方向のキースイッチや第６図（ｂ）の
ようなジョイステックや第６図（ｃ）のようなローラボ
ール等が考えられる。一般的に、ローラボールは１軸に
対して２つの信号が出力され（第６図（ｄ）に示すよう
に、ｘ軸に対してXA,XB、ｙ軸に対してYA,YB）、それぞ
れ２つの信号の位相関係によってアップまたはダウンが
指令される。

次に、第７図に従って測光領域重畳回路（15）につい
て説明する。なお、第７図（イ）に示す測光領域重畳回
路（15）はクランプ回路（15a），分圧可変抵抗（15
b），切り換えスイッチ回路（15c）より成り、この回路
の各部分（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）に第７図
（ロ）に同一符号で示す各波形が現われる。ここで、
（Ｃ）は測光領域制御回路（14）から出力される信号で
測光領域に準じたタイミング信号である。

動作を説明すると、クランプされ（Ｃ）の重畳すべき
タイミングで（Ｂ）のDCレベルに切り替えて、重畳信号
（Ｄ）としてビューファインダー等に出力する。ビュー
ファインダーに表示する映像としては例えば第７図
（ハ）に示すような映像が考えられ、この表示領域が動
きベクトル検出及びポインティングデバイスの指令によ
り上下左右に移動する。

［発明の効果］ 以上述べたように、この発明によれば、多数の画素の
相関演算の結果を累積加算することで平均化した動きベ
クトルを求める際に、映像信号のヒストグラムから主要
被写体が画面の一部分か大部分かを判定し、この判定結
果に従って、累積加算を行うブロック数を適応的に変え
るので、主要被写体の動きを正確に検出できて、不特定
多数の被写体を確実に自動追尾できる新規な効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は本発明の撮像装置の一実施例を示
し、第１図は構成例を示すブロック図、第２図は動きベ
クトル検出回路の構成例を示すブロック図、第３図は動
きベクトル検出回路における画像のブロックと代表点の
関係を示す図、第４図，第５図は主要被写体の大きさ判
定手段と領域可変手段の詳細を示す図、第６図はポイン
ティングデバイスを説明するための図、第７図は測光領
域重畳回路及びその動作を説明するための図である。第
８図及び第９図は従来の撮像装置の一例を示し、第８図
は従来を構成例を示すブロック図、第９図は画面枠に対
する測光枠及び重点測光の画面分割例を示す図である。 （13）……動きベクトル検出回路（手段）、（14）……
測光領域制御回路（測光領域制御手段及び領域変更手
段）、（15）……測光領域重畳回路（手段）、（17）…
…ポインティングデバイス（測光領域指定手段）、（4
2）……主要被写体大きさ判定手段（判定手段）。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】撮影画面内に指定された測光領域で得られ
   る映像信号に基づいて露光制御する撮像装置において、 時間的に連続した２つの画面情報の相関関係を利用して
   相対的な速度情報を検出する動きベクトル検出手段と、 この動きベクトル検出手段に基づいて測光領域を変更す
   る測光領域制御手段と、 映像信号レベルのヒストグラムから主要被写体が画面の
   一部分か大部分かを判定する判定手段と、 主要被写体が画面の一部分か大部分かに従って動きベク
   トルを検出する領域及び測光領域を可変とする領域可変
   手段と、 を備えたことを特徴とする撮像装置。