JP3033102B2 - 電子撮像機用露出制御装置 - Google Patents

電子撮像機用露出制御装置

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JP3033102B2
JP3033102B2 JP1286961A JP28696189A JP3033102B2 JP 3033102 B2 JP3033102 B2 JP 3033102B2 JP 1286961 A JP1286961 A JP 1286961A JP 28696189 A JP28696189 A JP 28696189A JP 3033102 B2 JP3033102 B2 JP 3033102B2
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信雄 橋本
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電子撮像装置を用いたムービーあるいはス
チルビデオカメラの露出制御装置に関する。
従来の技術 従来のビデオカメラの構成を第3図に示す。絞り10及
び光学系12を通過してきた画像の光は撮像素子14で多数
の画素毎に光電変換され、電気信号として順次出力され
る。この出力信号はアンプ16で増幅された後、検波器28
で検波され、この検波出力に基いて、駆動回路26により
絞り10の開口の大きさが変更される。すなわち、撮像素
子出力が過大であるときには絞り10の開口を小さくする
ように、逆に出力が過小であるときには開口を大きくす
るようにし、入射光量が撮像素子14のダイナミックレン
ジ内に入るようにフィードバック制御が行われる。
アンプ16の出力は、更に、可変利得アンプ18で利得調
整され、輝度信号処理回路30でガンマ補正等所定の処理
を施された後、色分離回路20及び色信号処理回路22によ
り作成される色差信号(R−Y,B−Y)と一緒にエンコ
ーダ24で複合映像信号に調製される。輝度信号Yは、も
う一つの検波回路32で検波され、この検波信号の大きさ
が一定となるように、アンプ18の利得が制御される。
発明が解決しようとする課題 上記回路のなかで、最終的な輝度信号レベルを決定す
るのは可変利得アンプ18あるいは絞り10及び絞り駆動回
路26であるが、その利得を出力する検波回路28,32の検
波方法、すなわち、露出決定方法には、平均検波方式、
ピーク検波方式等がある。
平均検波方式は画面全体の平均輝度レベルを一定にす
るように制御するものであるが、コントラストのある画
面ではハイライト部分が露出オーバーとなり、飛んでし
まうという欠点がある。一方、ピーク検波方式ではハイ
ライト部分のピーク値を一定値とするため、ハイライト
部分が画面の一部にでも入ると、すぐに画面が暗くなっ
てしまうという欠点がある。
いずれの場合にせよ、人物を撮影する場合には、更
に、次のような問題がある。画面の白レベルを100IREと
した場合(ここでIREとは、複合映像信号レベルの単位
であり、その定格p−p出力電圧1Vを140IREとする。た
だし、そのうち上限40IREは同期信号に相当するため、1
00IREが最大映像信号レベルに相当する。)、人物の肌
の部分の適正露出値(肌の部分が最も自然に見える露出
値。フェイストーンという。)は、その0〜100IREの露
出範囲の中央値50IREよりもやや高めの値(50〜80IRE程
度、中心値は65IRE程度)が望ましい。通常のビデオ撮
影においては人間を被写体とする機会が非常に多いにも
かかわらず、従来の方法ではいずれもこの点での配慮が
なされていなかった。例えば人物を中心被写体とした場
合、上記平均検波方式ではフェイストーンが50IREとな
るように露出制御されるため、人肌の部分がやや暗く映
る傾向にある。また、ピーク検波方式で人物をアップで
捉えた場合、人肌部分が明るくなりすぎる欠点がある。
なお、以上の問題は、可変利得アンプ18が出力輝度信号
レベルでフィードバック制御されている場合ばかりでな
く、アンプ18の利得が一定で絞り10の開口により調整す
る場合も同様である。
本発明はこのような問題を解決し、特に人物を被写体
としたときに、人肌が自然に写るような露出制御を行う
ことのできる撮像装置用露出制御装置を提供することを
目的とする。
課題を解決するための手段 上記目的を達成するため、本発明の露出制御装置は、
被写体からの入射光を光電変換して出力する撮像手段
(14)と、撮像手段からの出力に基づいて画面内におけ
る肌色部分の輝度信号を抽出し(34、46)、抽出された
輝度信号が高輝度(80IRE以上)を示す部分の面積に比
例する第1パラメータ(SHL)と低輝度(50IRE以下)を
示す部分の面積に比例する第2パラメータ(Sd)とを求
める検出手段(33)と、検出手段が求めたパラメータに
基づいて露出制御を行う露出制御手段(18、28)とを備
えることを特徴とする。ただし、上記において、()内
の符号は後述する実施例に関する符号であり、本発明が
これにとらわれるものではない。尚、パラメータについ
て実施例では電圧として説明しているが、電圧以外のパ
ラメータであってもよいことは言うまでもない。
実施例 本発明を実施したビデオカメラの露出制御装置の構成
を第1図に示す。撮像素子14から絞り駆動回路28までの
絞り開口フィードバック制御は上述の従来の装置(第3
図)と同様であるが、本実施例では、可変利得アンプ18
における露出制御に、従来のループ(アンプ18−輝度信
号処理回路26−検波回路32−アンプ18)の他、肌色検出
回路34以降のフェイストーン露出制御回路33を付加して
いる。以下、このフェイストーン露出制御回路33の構成
及び作用を説明する。
色信号処理回路22から出力される色差信号R−Y,B−
Yは肌色検出回路34に入力される。この肌色検出回路34
では、次の基準により画面内の肌色部分を検出し、肌色
部分でHレベル、その他の部分でLレベルとなる信号を
出力する。
肌色は、人種等によっても差があるが、おおむね、上
記の互いに直交する色差信号R−Y,B−Yに対して、 φ=tan-1[1.78×(R−Y)/(B−Y)] =122° を中心として、その前後±20°程度の色相であると考え
られている。また、色飽和度は、 を中心として、その上下±0.2の範囲内と考えられてい
る。これらの条件[102°<φ<142°]及び[0.08<E
<0.48]を満足するためのR−Y,B−Yの値の範囲を個
別に次式のVa、Vb、Vc、Vdで設定しておく。肌色検出回
路34では色差信号R−Y,B−Yのレベルが所定範囲内 va<R−Y<vb,vc<B−Y<vd のときに、その部分が肌色であると判断し、Hレベル信
号を出力する。
この肌色検出回路34のH/Lレベル信号はゲート回路46
に出力され、輝度信号Yの輝度信号処理回路26から2個
の比較器44a,44bへの出力をゲートする。つまり、肌色
検出回路34がHレベル信号を出力するときに、ゲート回
路46は輝度信号Yの通過を許可し、Lレベル信号が出力
されたときには通過を阻止する。なお、輝度信号処理回
路26からの輝度信号Yは、もう一つの比較器44cへも出
力されるが、このルートにはゲートは介在しない。ゲー
ト回路46により肌色部分のみ通過された輝度信号Yは、
比較器44a,44bで各々所定電位V1,V2と比較されて2値
化される。ここで、V1,V2は各々前記最適フェイストー
ン露出範囲の上限,下限値に設定されており、具体的に
はV1=80IRE,V2=50IREとされている。第1の比較器44a
では輝度信号YがV1以上のときにHレベル出力となり、
第2の比較器44bでは輝度信号YがV2以下のときにHレ
ベル出力となる。各比較器44a,44bの出力はいずれもロ
ーパスフィルタ42a,42bで平滑化され、各々、肌色部分
であって輝度信号レベルが80IRE以上の部分の面積に比
例した電圧SHL、及び肌色部分であって輝度信号レベル
が50IRE以下の部分の面積に比例した電圧Sdとして、A/D
変換器40a,40bを通してマイクロコンピュータ38に入力
される。また、ゲートを通さずに比較器44cに入力した
輝度信号Yは、白レベル100IREに相当する電位V3の基準
電位と比較して2値化され、ローパスフィルタ42cを通
されることにより、全画面中の100IRE以上の部分の面積
に比例した電圧YHLとしてA/D変換器40cを通してマイク
ロコンピュータ38に入力される。
マイクロコンピュータ38では、これらの信号を基に、
所定のプログラムに従って可変利得アンプ18への利得制
御信号を生成する。このプログラムを第2図のフローチ
ャートにより説明する。
ステップ#10で上記3パラメータ信号SHL,Sd,YHL
入力した後、まず、SHLがあらかじめ定められた所定値
X以上であるか否かを判定する(ステップ#12)。SHL
≦Xの場合、画面内で露出が適正範囲50〜80IREを超え
ている肌色部分の面積が所定値以下であることを意味す
る。このときは、更にステップ#20で、Sdが別の値X1
上であるか否かを判定する。ここでもSd≦X1であれば、
画面上で肌色部分には輝度の不適切なところが非常に少
ないと判断され、色相を考慮しない輝度のみで、ハイラ
イト部分を基準に露出制御を行う。すなわち、ステップ
#24でハイライト部分の面積に相当するYHLが所定値X2
以上であるか否かを判定し、YHL>X2のときはステップ
#26で可変利得アンプ18の利得を下げて露出を抑える。
YHLが所定値X2以下のときは、露出が適正であるとして
利得は変化させず、ステップ#18で適度な時間待った
後、ステップ#10に戻って本ルーチンを繰り返す。
ステップ#12でSHL>Xである場合は、肌色部分内の
露出が適正範囲50〜80IREを超えている部分の面積が大
きいことを示す。この場合には、更にステップ#14でSd
>X1か否かを判定する。ここでSd≦X1であるならば、肌
色部分の露出不足(50IRE以下)部分の面積は小さいこ
とを示し、ステップ#12の判定と併せて、肌色部分が全
体的に適正範囲に対して露出オーバー側にバイアスして
いると判断されることから、マイクロコンピュータ38は
ステップ#16で、利得を下げる制御信号をD/Aコンバー
タ36を介して可変利得アンプ18に出力する。ステップ#
14でSd>X1であれば、単に肌色部分のコントラストが強
いことを示すものであるため、利得は変化させない。
ステップ#12でSHL≦Xであり、かつ、ステップ#20
でSd>X1である場合には、肌色部分の露出が全体的に適
正範囲以下の方にバイアスしていると判断されることか
ら、ステップ#22で利得を上げる。
なお、ステップ#18における時間待ちは、頻繁な露出
変更動作による制御の不安定性を避けるために設けたも
のである。また、ステップ#16,#22,#26で利得を変化
させる場合も、その変化率は1%程度として画面上の露
出変動が不自然に見えないようにし、同時に、ハンチン
グを避けるようにもしている。
なお、X,X1,X2の一つの具体例としては、X,X1を全画
面の1/20の面積に相当する大きさとし、X2を全画面の1/
10の面積に相当する大きさにするとよい。
以上のように、本実施例では、露出制御を、単なる輝
度による制御ばかりでなく、肌色部分の輝度信号を抽出
して、その部分の面積が所定値以上のときには、肌色部
分が最も自然に見える適正露出範囲内に入るように露出
制御を行う。従って、ビデオカメラ、スチル電子カメラ
等で人物を撮影する機会の多い場合に、特に美しく、自
然な映像を得ることができる。
なお、上記実施例では、露出制御はもっぱら電気信号
の増幅利得の制御を行ったが、第4図に示すように、ア
ンプ18′の増幅利得を固定とし、絞り10の開口を大小さ
せて入射光量を変化させることによって行うことができ
る。
発明の効果 以上説明した通り、本発明によれば、肌色の高輝度の
部分が占める面積が大きいとき、肌色の低輝度の部分が
占める面積が大きいとき、それぞれの状態に合わせてフ
ェーストーンが適切となるように露出調整ができ、従っ
て人物を美しく撮影できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例であるビデオカメラの露出制御
装置の構成を示すブロック図、第2図はそのマイクロコ
ンピュータで行われる露出制御処理のフローチャート、
第3図は従来の露出制御装置の構成を示すブロック図、
第4図は本発明の別の実施例を示すブロック図である。 10…絞り、12…光学系 33…フェイストーン露出制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 9/64 H04N 5/235

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被写体からの入射光を光電変換して出力す
    る撮像手段と、 撮像手段からの出力に基づいて画面内における肌色部分
    の輝度信号を抽出し、抽出された輝度信号が高輝度を示
    す部分の面積に比例する第1パラメータと低輝度を示す
    部分の面積に比例する第2パラメータとを求める検出手
    段と、 検出手段が求めたパラメータに基づいて露出制御を行う
    露出制御手段と、 を備えることを特徴とする露出制御装置。
  2. 【請求項2】露出制御手段は第1パラメータが第1所定
    値より大で第2パラメータが第2所定値より小であると
    き露出レベルを下げ、第1パラメータが第1所定値より
    小で第2パラメータが第2所定値より大であるとき露出
    レベルを上げることを特徴とする請求項1に記載の露出
    制御装置。
  3. 【請求項3】検出手段はさらに、全画面内において輝度
    信号が所定よりも大きい部分の面積に相当する第3パラ
    メータを求めることを特徴とする請求項2に記載の露出
    制御装置。
  4. 【請求項4】露出制御手段は第1パラメータと第2パラ
    メータがそれぞれ第1所定値と第2所定値より小であっ
    て第3パラメータが第3所定値より大であるとき露出レ
    ベルを下げることを特徴とする請求項3に記載の露出制
    御装置。
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