JP2935116B2 - 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、電子カメラ、VTR用カメラ等の撮像装置に
関するものであり、更に詳しくは輝度差の大きいシーン
や主被写体が輝度分布内で高輝度側あるいは低輝度側の
何れか一方に偏在している場合等であっても良好な撮影
を行い得るようにするための回路技術に関する。

〔従来の技術〕

近年、撮像装置を含む映像機器の普及が進み、一般大
衆が電子カメラやVTR用カメラを用いて撮影を行うよう
になってきた。

しかし、一般ユーザーは特別の撮影技術を有していな
いのが普通であり、また撮影条件も千差万別である。

このような背景を考慮すれば、撮像装置について、一
般ユーザーが常に良好な撮影を行い得るような工夫を施
しておくことが望ましい。

例えば、主被写体である人物を撮影する場合、その背
景に太陽があると、逆光により人物が暗くなり主被写体
である人物と背景との輝度差が大になる。

一方、主被写体である人物が、輝度分布内で高輝度側
に偏在していたり、これとは逆に低輝度側に偏在してい
ると、白色あるいは黒色の部分につぶれが生じ、撮影シ
ーンを忠実に再現することができない。

そこで、従来は撮像装置に露出補正回路を設け、前記
のような撮影条件のもとであっても主要被写体に合せて
露出補正、即ち逆光時にはプラス側に、ハイライト時に
はマイナス側に露出補正し、適正露出値にて撮影を行い
得るようにしていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、従来の撮像装置は、露出補正回路を備えては
いるものの、露出補正量が固定されていた。

このため、前記のように輝度差が大きいシーンの場
合、更に前記のように主被写体が輝度分布内で偏ってい
る場合において、露出補正により主被写体を適正露出値
に設定すると、画面全体が明るくなるため明るい部分が
全体に白くなる現象、いわゆるとんだ状態になる一方
で、暗部全体が黒くなる現象、いわゆるつぶれた状態に
なってしまう。

また、撮像装置において前記撮影状況を自動判別して
ガンマ補正量を変更することができないので、折角のシ
ャッターチャンスに前記のような撮影ミスを犯してしま
うことがあった。

本発明は、前記実状に鑑みてなされたものであり、そ
の目的は撮影状況を自動判別してガンマ補正を行うこと
により、良好な撮影を行い得るようにした撮像装置を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

このような目的を達成するために本発明は、撮影画面
を複数エリアに分割し、画面の中央部と周辺部の輝度に
対応した測光信号あるいは画像信号の比較演算を行い中
央部が周辺部に対し一定の値以上暗いと判断したとき逆
光、一定の値以上に明るいときハイライトと判別し逆
光、ハイライトの度合いを示す出力信号を出す撮影状況
判定部と、前記画像信号あるいは前記測光信号から最大
輝度値又は最小輝度値を検出してこれら輝度値から平均
輝度値を算出し出力信号を出す輝度検出部と、選択可能
な複数のガンマ補正曲線を備えたガンマ補正回路部と、
前記撮影状況判定部及び前記輝度検出部の出力信号に基
づいて前記複数のガンマ補正曲線より、逆光、ハイライ
トの度合いに対応した補正を行うガンマ曲線を選択する
制御手段とを具備したことを特徴とするものである。

〔作用〕

このような構成を有する本発明にあっては、最適露出
値を設定するガンマ補正曲線が自動的に選択されるの
で、主被写体とその背景との輝度差が大であっても、常
に良好な撮影を行うことができる。

また、前記ガンマ補正曲線の選択は自動的に行われる
ので、撮像装置の使い勝手が向上する、等の優れた効果
を奏する。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面と共に説明する。

なお、第１図は本発明を適用した電子スチルカメラの
一例を示す回路図であり、第２図は被写体の撮影状況を
示す説明図、第３図は被写体の多分割化を示す説明図、
第４図は被写体の撮影状況と撮影データの分割とを示す
説明図、第５図はガンマ補正曲線および再生時のガンマ
補正の選択を示す特性図である。

先ず、撮像用光学系１について説明すると、オートフ
ォーカス用レンズ２、絞り機構３、集光レンズ４、ハー
フミラー５、光学ローパスフィルタ６からなり、該光学
系１は固体撮像素子等のイメージセンサー７上に被写体
像を光学的に結像する。

なお、イメージセンサー７の前面、即ち被写体像の結
像面には、光学的色フィルタ（図示せず）が設けられて
いる。

また、測光用光学系11はレンズ12、13、更にハーフミ
ラー14からなり、撮影中の画像をモニターするととも
に、受光素子15上に測光信号となる被写体像を結像す
る。

次ぎに信号処理系について説明すると、イメージセン
サー７は光電変換作用により被写体像の輝度及び色彩に
対応したカラー画像信号Vaを発生する。該画像信号Vaは
微小な電圧レベルであり、ブリアンプ21によって所望電
圧レベルに増幅される。

色分離回路22は、Ｒ（赤）、Ｇ（禄）、Ｂ（青）の色
信号を得るものであり、色信号Ｒ、Ｇ、Ｂはガンマ補正
回路部23と輝度検出系51とに供給される。そして、輝度
検出系51及び、後述するAE測光部16を含む撮影状況判定
部から得られる出力信号によりガンマ補正曲線の選択が
行われるのであるが、このガンマ補正動作については、
後に第２図以下の各図を参照して詳述する。

マトリクス回路24は、ガンマ補正された色信号Ｒ、
Ｇ、Ｂについて所定の信号処理を行い、輝度信号Ｙ、色
差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを得る。

また、カラーエンコーダ25は、総合カラー映像信号
（NTSC方式のカラー映像信号）、更にＹ＋Ｓ、Ｒ−Ｙ、
Ｂ−Ｙ等の各種信号を得るものであり、これらは図示を
省略したディスプレイ装置、或は記録回路等に供給さ
れ、所望の目的に供される。

次ぎに、測光系について説明すると、ハーフミラー５
によって反射した被写体像はレンズ12を介してハーフミ
ラー14に映し出され、この被写体像はファインダーＦか
らレンズ13を介してモニター映像として目視することが
できる。また、ハーフミラー14を透過した被写体像の輝
度は、撮影状況判定部の一部を構成する受光素子15によ
って検出される。この受光素子15は、例えばシリコンフ
ォトセルの如き光電変換効率の優れた光電変換素子によ
って構成されている。

そして、本実施例では、被写体像の輝度に対応した測
光信号を受光素子15から得るだけでなく、受光素子15は
被写体像を多分割化して光電変換するように構成されて
いる。

即ち、受光素子15は１フレームの被写体を複数エリア
に多分割し、各エリア毎の輝度に対応した測光信号を個
別に出力するように構成されている。

ここで、異常光の被写体例を第２図について説明する
と、主被写体である人物Ａの背面に太陽Ｂが位置してい
るので、人物Ａの顔はもとより人物全体が陰になって暗
くなり、典型的な逆光状態となっている。

一方、受光素子15について、第３図に示すように例え
ば４分割したエリアP1、P2、P3、P4を構成しておくと、
第２図に示した被写体を撮影する場合、点線で示したよ
うにエリアP1に主被写体である人物Ａが位置し、明るい
背景部分がエリアP2、P3、P4に位置するようになる。

このような逆光状態では、エリアP1における人物Ａ、
換言すれば主被写体の輝度は低レベルであり、その外周
囲に分割形成されたエリアP2〜P4の輝度は高レベルであ
る。

従って、受光素子15の各エリアP1〜P4から、各エリア
の輝度に対応した測光信号Vbが得られる。得られた測光
信号Vbは、AE測光部16に供給されるのであるが、AE測光
部16は下記のように注目すべき作用を行うものである。

即ち、各エリアP1〜P4から得られる測光信号Vbをそれ
ぞれVb1、Vb2、Vb3、Vb4とする。そして例えばVb4/Vb1
の演算によって値ｋを求め、逆光、ハイライトを判別す
る。この判別は、各エリアの測光信号Vb1〜Vb4が入力さ
れることにより自動的に行われる。

前記演算によって該値ｋを求め、該値ｋがあらかじめ
逆光と判別するために決められた値ｋ′に対しｋ＞ｋ′
のとき逆光と判別する。同様に、ハイライトと判別する
ために決められた値ｋ″に対しｋ＜ｋ″のときハイライ
トと判別する。判別にあたっては、前記演算を対数演算
とし、logVb4−logVb1で行ってもよい。

そして、逆光もしくはハイライトと判別したとき、ガ
ンマ補正量を制御する出力信号Vcをカメラ制御回路31に
供給し、カメラ制御回路31はガンマ補正回路23を駆動し
て前記出力信号Vcに対応したガンマ補正曲線を選択す
る。尚、測光部の演算は前記以外に多種の演算を行い得
るように構成してよく、他の演算例については後述する
ものである。

本実施例では、ガンマ補正の精度を向上させるために
前記AE測光部以外に輝度検出系51を設け、制御信号Vcに
重畳してガンマ補正曲線の選択制御を行うよう構成され
ている。

即ち、色分離回路22からＲ、Ｇ、Ｂの色信号が出力さ
れるが、各色信号は輝度成分を含んでいるものである。
そして、輝度成分を含んだ色信号Ｒ、Ｇ、Ｂは、輝度検
出系51を構成するバッファ回路52、53、54を介して輝度
検出部55に供給される。

輝度検出部55は、第４図に一点鎖線で示すように１フ
レームの画像信号を複数エリアに多分割化し、しかも分
割したエリア毎の画像信号から最大輝度値と最小輝度値
とを検知して平均輝度値を演算し、その演算結果に基づ
いた第２の出力信号Veをカメラ制御部31に供給するよう
に構成されている。

ここで第２図及び第４図に示す被写体を例に説明する
と、輝度の最大値は太陽Ｂのエリアであり、輝度の最小
値は主被写体である人物Ａのエリアであるときは、出力
信号Vcによってガンマ補正回路23を駆動し最適ガンマ補
正曲線を選択する。しかし、本実施例ではたまたま主被
写体である人物と最小輝度値が一致するものの、最小輝
度値が必ずしも中央部にあるとは限らない。このような
とき輝度検出部55における最大輝度値と最小輝度値とに
より平均値を演算し第２の出力信号Veによってガンマ補
正回路部23を駆動し最適ガンマ曲線を選択する。

この結果、カメラ制御部31には前記のようにして得ら
れた２種の制御信号Vc、Veが供給され、その情報に基づ
いてガンマ補正回路部23を駆動し最適ガンマ曲線を選択
する。種々ガンマ補正曲線の特性は、ガンマ補正回路部
内に於いて従来作成されていたγ＝0.45の特性同様にソ
フト的またはハード的に作成することができる。

カメラ制御回路31はマイクロプロセッサにて構成さ
れ、前記出力信号Vc、Veに対応してガンマ補正回路部23
を制御するのであるが、ガンマ補正回路部23には第５図
に示すような多数のガンマ補正曲線が形成されている。

即ち、通常のガンマ補正回路はｃとして示したγ＝0.
45のガンマ補正曲線によりガンマ補正を行うように構成
されているが、本実施例に於いてはｃの他ａ、ｂ、ｄ、
ｅとして示すように多数のガンマ補正曲線が形成され、
これらのガンマ補正曲線はカメラ制御部31によって自動
的に選択されるようになっている。

ガンマ補正曲線の選択は、出力信号Vc、Veに基づいて
同時に行われるのであるが、先ず出力信号Vcによる選択
動作を、ついで出力信号Veによる選択動作を述べる。

いま仮に、AE測光部16が前記演算により逆光と判別し
た場合、出力信号Vcをカメラ制御部に供給するのである
が、このときAE測光部は、逆光の度合に対応した出力信
号Vcをカメラ制御部31に供給する。つまり、前記演算の
値ｋ＞ｋ′で逆光と判別するとともに、値ｋのおおきさ
によってｄもしくはｅのガンマ補正曲線を選択する。カ
メラ制御部はこのガンマ補正曲線を選択した出力信号Vc
に基づいてガンマ補正回路部23を駆動し、ガンマ補正さ
れたＲ、Ｇ、Ｂの色信号が得られ、次段のマトリクス回
路24に供給されることになる。

また仮に、AE測光部16が前記演算によりハイライトと
判別し、かつハイライトの度合に対応した出力信号Vcを
カメラ制御部31に供給したとする。

カメラ制御部31は、出力信号Vcに基づいてガンマ補正
回路23を駆動し、ハイライトの度合に対応してガンマ補
正曲線ａ、ｂの何れか１を選択する。

この結果、ガンマ補正回路23からガンマ補正された
Ｒ、Ｇ、Ｂの色信号が得られ、次段のマトリクス回路24
に供給される。

上述のガンマ補正を行うことにより、逆光で暗くなっ
ていた部分が明るく補正されることになり、第２図を例
にすれば人物Ａの明るさが適度になり非常に見やすい映
像になる。また逆に、人物Ａがハイライトとなっている
場合は、その部分が暗い方向に補正されることにより明
るさが適度になり見やすい映像になる。

次ぎに、出力信号Veによるガンマ補正曲線の選択動作
について説明する。

即ち、逆光のようなシーンでは通常（第５図（Ａ）の
ｃでγカーブが0.45）の場合、平均測光をすると主要被
写体は暗くなってしまうので、主要被写体を適正露光す
るためにオーバー露光する。このため、第５図（Ａ）の
下部に斜線で示すように高輝度側がとんだ状態で再現さ
れなくなる。いま、人物の顔などの主要被写体の適正な
出力レベルが70％とすると、前述の逆光の場合は主要被
写体が第５図（Ａ）のｄ′やｅ′のように暗部側にある
ので暗部側を伸張し、高輝度側を圧縮するｄ、ｅのガン
マカーブを選択することによって、暗い主要被写体が適
正な出力レベルで再現されるとともに高輝度側も圧縮さ
れるものの再現されないと言うことはなくなる。よっ
て、出力信号Veは逆光の強さによってガンマ補正カーブ
ｄ、ｅを選択し、最小輝度Minから主要被写体（×マー
ク）を含み最大輝度Maxまでが矢印で示すようにラチチ
ュード内に収まるようになり高輝度側のトビが解消され
る。

従って、ガンマ補正曲線は出力信号Vc、Veにより高精
度に選択されることになり、高輝度側の前記トビを解消
すると同時に、撮影された画像の輝度バランスを良好に
保つことができる。

なお、再生時のガンマ補正曲線を第５図に示すが、再
生時には任意にガンマ曲線を選択することができるが、
本目的とは別なので詳しい説明は省略するが、露出補正
を行った場合は、ｃ′のように特性全体がシフトアップ
されるので、前述のように白トビや黒つぶれが生じるこ
とになる。

次ぎに、カメラ制御部31に関連する他の制御系につい
て説明する。カメラ制御部31は、カメラの中枢機能を有
しているものであり、前記ガンマ補正の制御以外に多種
の制御を行うように構成されている。レンズ32、受光素
子33、AF測距部34は、オートフォーカスのための距離デ
ータを得るものであって、主被写体までの距離を測定し
たデータVdをカメラ制御部31に供給する。カメラ制御部
31は、距離データVdに基づいてレンズ駆動部35に焦点合
わせのための制御信号を供給する。レンズ駆動郡35は、
前記制御信号に対応してピニオン及びラック等にて構成
されたレンズ駆動機構36を駆動し、レンズ２を第１図で
左右方向に移動せしめて自動焦点調整を行う。

更にカメラ制御部31は、絞り駆動部37を駆動して絞り
機構３を制御し、最適露出制御を行う。

またカメラ制御部31は、CCD駆動部38を駆動してイメ
ージセンサ７を制御し、所定の撮影動作を行わしめる等
の多種多様な動作をなす。

以上に本発明の一実施例を説明したが、本発明は前記
に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

例えば、前記AE測光部16における演算は、前記以外に
Vb1＋Vb2−Vb4、Vb1＋Vb2＋Vb3−Vb4、更にVb2−Vb4、V
b3−Vb4を行った演算値で判別したのち出力信号Vcを得
るように構成してよい。

また、出力信号Veについては、１シーンの全てのブロ
ックの輝度値から平均値を演算したものであってよい。

なお、前記実施例では色分離回路22から得られる色信
号Ｒ、Ｇ、Ｂについて平均輝度値を求め、測光信号Vbか
ら撮影状況を判別するようにしているが、この構成に限
定されるものではない。

即ち、測光信号Vbについて第４図に示すように多分割
し、平均輝度値を検出する一方、色信号Ｒ、Ｇ、Ｂにつ
いて撮影状況を判別するように構成してよい。

この場合も、前記同様の効果が得られる。

更に、出力信号Vc、Veの何れか一方、あるいは両者を
ガンマ補正回路部23に直接供給し、ガンマ補正曲線を選
択するように構成してもよい。

更に、絞り機構３は、前記出力信号Vc、Veに基づいて
制御するように構成してもよい。

尚、ガンマ補正曲線の形成については、下記の如き変
形が可能である。

即ち、前記のようにガンマ補正曲線を変える場合、ガ
ンマ補正曲線に合わせてホワイトバランスをとる必要が
ある。多数のガンマ補正曲線を備えた場合はカメラの回
路負荷が大になるが、ガンマ補正曲線数を削減しても回
路負荷を低減したいことがある。

そしてガンマ補正を必要とする状況は逆光時に多く、
ハイライト状況は少ないので、逆光時においてのみ前記
AE測光部16から出力信号Vcを得るように構成し、前記ガ
ンマ補正をなすように構成してもよい。このような構成
であっても、主被写体が高輝度側、即ち前記実施例に従
えばエリアP4等に相当する位置に在ってもラチチュード
内に入り、良好な撮影を行うことができる。なお、上述
した実施例はアナログ電子スチルカメラへの適用例を示
したものであるが、本発明は広い範囲にわたって利用す
ることができる。

即ち、ディジタル電子スチルカメラのガンマ補正に利
用することができる。

ディジタル電子スチルカメラには、イメージセンサか
ら得られる画像信号を前処理回路にてガンマ補正等を施
すように構成したものがあり、この前処理回路に好適で
ある。

更に、ビデオムービーとして知られているVTR用カメ
ラのガンマ補正回路に利用することができることはいう
までもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の撮像装置によれば、撮
影画面もしくは撮影画面に等価の画面を複数エリアに分
割し、画面の中央部と周辺部の輝度に対応した側光信号
あるいは画像信号の比較演算を行って逆光又はハイライ
トを判別すると共に、前記画像信号あるいは測光信号か
ら平均輝度値を算出し、前記判定結果及び前記平均輝度
値に基づいてガンマ補正回路部に形成された複数のガン
マ補正曲線から最適ガンマ補正曲線を自動的に選択する
ように構成した。

依って、逆光、ハイライト等の異常光のもとで撮影し
ても、主被写体が暗くなったり、明るくなりすぎる等の
撮影ミスが低減されると同時に、１フレームの画面全体
の階調が良好になり、画質の優れた撮影を行うことがで
きる。

また、前記ガンマ補正曲線の選択は、全く自動的に行
われるので、撮像装置の使い勝手が向上し、撮像装置の
付加価値がより一層向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す電子スチルカメラの回
路図、 第２図は被写体の撮影状況を示す説明図、 第３図は被写体の多分割化を示す説明図、 第４図は被写体の撮影状況を示す説明図、 第５図はガンマ補正曲線および再生時のガンマ特性図で
ある。 図中の符号 １撮影光学系 ７……イメージセンサー 15……受光素子 16……AE測光郡 22……色分離回路 23……ガンマ補正回路 24……マトリクス回路 25……エンコーダ 31……カメラ制御部 51……輝度検出系 52〜54……バッファアンプ 55……輝度検出部 Va……カラー映像信号 Vb……測光信号 Vc、Ve……出力信号 P1〜P4……多分割された所定エリア ａ〜ｅ……ガンマ補正曲線 Ａ……主被写体

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】撮影画面を複数エリアに分割し、画面の中
   央部と周辺部の輝度に対応した測光信号あるいは画像信
   号の比較演算を行い中央部が周辺部に対し一定の値以上
   暗いと判断したとき逆光、一定の値以上に明るいときハ
   イライトと判別し逆光、ハイライトの度合いを示す出力
   信号を出す撮影状況判定部と、 前記画像信号あるいは前記測光信号から最大輝度値又は
   最小輝度値を検出してこれら輝度値から平均輝度値を算
   出し出力信号を出す輝度検出部と、 選択可能な複数のガンマ補正曲線を備えたガンマ補正回
   路部と、 前記撮影状況判定部及び前記輝度検出部の出力信号に基
   づいて前記複数のガンマ補正曲線より、逆光、ハイライ
   トの度合いに対応した補正を行うガンマ曲線を選択する
   制御手段と を具備したことを特徴とする撮像装置。