JP3498627B2 - 撮像装置及びその露出制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露出調整手段を有
する撮像装置及びその露出制御方法に関し、特にビデオ
カメラ、ディジタルスチルカメラ及びＰＣや他の製品に
取り付けられている撮像装置並びにその露出制御方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２１は特公平５−３７５９５号公報に
示された撮像装置における自動露出調整の構成図であ
る。同図において２０はレンズ、２１は絞り機構、２２
は駆動回路、２３は撮像デバイス、２４はプリアンプ、
２５は可変利得アンプ、２６はＡ／Ｄコンバータ、２７
は同期分離回路、２８は切り替え回路、２９は切り替え
制御回路、３０は積算回路、３１は異常判別回路、３２
は平均値算出回路、３３は比較回路、３４は目標メモリ
である。

【０００３】次に動作について説明する。レンズ２０に
入射される被写体からの入射光は、絞り２１にてレンズ
の絞りが調整されて、その光量が調整された後に撮像デ
バイス２３にて光電変換されて撮像映像信号として出力
される。Ａ／Ｄコンバータ２６は撮像映像信号中の輝度
信号をディジタル信号に変換し、切り替え回路２８にて
選択された積算回路３０に入力される。

【０００４】同期分離回路２７は撮像映像信号より垂直
及び水平同期信号を分離し、後段の切り替え制御回路２
９は、この両同期信号及び撮像デバイス２３の制御に用
いられたクロック信号に基づいて切り替え回路２８の切
り替え制御をなし、図２２に示す様に分割されたそれぞ
れの測光エリアに対応して切り替える。すなわち図２２
のエリアＡ内の撮像映像信号のＡ／Ｄコンバータ変換値
が図２１の積算回路３０Ａに、同様にＢ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，
Ｆ内のＡ／Ｄコンバータ変換値がおのおの積算回路３０
Ｂから積算回路３０Ｆに入力される。

【０００５】積算回路３０Ａ〜Ｆは入力された映像信号
の１フィールド分を積算し、異常判別回路３１Ａ〜Ｆへ
出力する。異常判別回路３１は入力された積算値から一
定以下の低輝度および一定以上の高輝度を含むエリアの
積算値を削除し、平均値算出回路３２にて輝度平均値を
算出する。

【０００６】比較回路３３は、目標メモリ３４に予め記
憶されている予め定めておいた輝度レベルと比較し、前
記輝度平均値が目標メモリ３４に定められている輝度レ
ベルに近づくように絞り２１および可変利得アンプ２５
を制御する。

【０００７】従来の撮像装置においては上記のように映
像信号の積算値を一定レベルに近づくように比較回路３
３を用いて比較回路３３の比較結果により露出調整を行
うすなわちＴＴＬ（ＴｒｏｕｇｈＴｈｅＬｅｎｓ）測光
が主である。また、図２１に示した一例では露光調整に
機構的な絞りを用いていたが、電荷蓄積期間を可変でき
る撮像デバイスを用いた場合はその蓄積時間を変えても
同様の効果はある。

【０００８】また、図２３に示した撮像装置の構成図の
ように、上記ＴＴＬ測光の他に銀塩カメラにおける測光
と同様に、外部に撮像した被写体の明るさを測光する測
光センサを用いた方法もある。図２３において、４０は
測光センサ用レンズ、４１は測光センサ、４２はＡ／Ｄ
コンバータ、４３はレンズ、４４は絞り、４５は撮像デ
バイス、４６は可変利得アンプ、４７は絞り４７の開閉
を制御する駆動部、４８はマイコンである。上記のよう
に構成された撮像装置についてその動作を説明する。

【０００９】レンズ４３によって集光された入射光量は
絞り４４によって調整されて撮像デバイス４５上にその
像を結像する。可変利得アンプ４６は撮像素子４５から
出力された信号を増幅して映像信号を出力する。測光セ
ンサ用レンズ４０は測光センサ４１上に撮像デバイス４
５上に結像した像と同一の画角で結像するように設けら
れている。測光センサ４１は入射光量によって出力する
電圧値が変化し、出力された電圧値はＡ／Ｄコンバータ
４２によってディジタル変換された後、マイコン４８へ
入力される。マイコン４８は入力された測光センサ４１
の電圧値から入射光量すなわち撮像している被写体の明
るさを知ることができる。マイコン４８は測光センサ４
１から得られた値から一定の映像信号が得られるように
予め設けておいた絞り４４機構の開口度と可変利得アン
プ４６の利得を出力し、可変利得アンプ４６から出力さ
れる映像信号レベルが一定に成るように露出の制御を行
う。

【００１０】上記に撮像装置の露出制御の例を２つ示し
たが、自動露出制御においては図２１に示したＴＴＬ測
光か図２３に示した外部測光により露出制御を行うもの
がほとんどである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来の撮像装置の露出
制御は以上のように構成されているので、ＴＴＬ測光に
おいては１フィールド毎に積算した積算値を比較回路に
よって毎回比較し一定の輝度レベルになるようにその値
を収束させていくため、一定の輝度レベルになるために
は絞りの開口度の刻み値に応じただけの比較を行わなけ
ればならないため一定の輝度レベルになるまで時間がか
かってしまい、一方、前記時間を短縮するために前記開
口度の刻み値を大きく設ければ絞り動作が発振してしま
うという問題点があった。

【００１２】又、外部測光における露出制御について
は、測光センサに撮像デバイスと同様の像を結像させる
ため測光センサ用レンズに精度が必要であり、さらに撮
像デバイスは銀塩カメラのように入力ダイナミックレン
ジが狭いため、露出制御に精度が必要であり、絞り機構
精度や測光センサの温度特性などの環境依存性を考慮し
て構成しなければならないため、構成に精度を要した
り、複雑になっていまうという問題点があった。

【００１３】本発明は上記のような問題点を解決するた
めになされたもので、簡単な回路構成にて精度が高く高
速な露出制御を実現する撮像装置及びその露出制御方法
を得る事を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明に係る撮像装置
においては、撮像素子を用いた撮像の露出量を調整する
露出調整手段と、撮像素子より得られた信号に基づいて
演算を行う演算手段と、露出調整手段を制御する制御手
段とを備え、制御手段は、第１の撮像の露出量より第１
の補正量だけ露出量を増加又は減少させて第２の撮像を
行い、演算手段の演算結果に基づき第２の撮像について
露出の過不足を判断し、第２の撮像が第１の撮像より第
１の補正量だけ露出量を増加させたものである場合に第
２の撮像が露出不足と判断されたときは、第１の補正量
より大きい第２の補正量だけ露出量を増加させて第３の
撮像を行うように露出調整手段を制御し、第２の撮像が
第１の撮像より第１の補正量だけ露出量を増加させたも
のである場合に第２の撮像が露出過度と判断されたとき
は、第１の補正量より小さい第２の補正量だけ露出量を
減少させて第３の撮像を行うように露出調整手段を制御
し、第２の撮像が第１の撮像より第１の補正量だけ露出
量を減少させたものである場合に第２の撮像が露出過度
と判断されたときは、第１の補正量より大きい第２の補
正量だけ露出量を減少させて第３の撮像を行うように露
出調整手段を制御し、第２の撮像が第１の撮像より第１
の補正量だけ露出量を減少させたものである場合に第２
の撮像が露出不足と判断されたときは、第１の補正量よ
り小さい第２の補正量だけ露出量を増加させて第３の撮
像を行うように露出調整手段を制御する。

【００１５】 また、この発明に係る撮像装置において
は、 撮像素子の電荷蓄積時間を調整する露出調整手段
と、前記撮像素子より得られた信号に基づいて演算を行
う演算手段と、電荷蓄積時間を時間が長い順又は短い順
にアドレスの上位番地から順に設定したテーブルと、前
記露出調整手段を制御する制御手段とを備え、前記制御
手段は、前記テーブルのｎ番地（ｎは整数）に設定され
た電荷蓄積時間にて第１の撮像を行い、前記演算手段の
演算結果に基づいて第１の撮像の際の露出の過不足を判
断し、前記第１の撮像の際の露出が過分であるときは、
前記テーブルのｎ番地に露出を補正する値ｍ（ｍは整
数）を加えた（ｎ＋ｍ）番地に設定された電荷蓄積時間
で第２の撮像を行い、前記第１の撮像の際の露出が不足
であるときは、前記テーブルｎ番地から前記ｍを減じた
（ｎ−ｍ）番地に設定された電荷蓄積時間で第２の撮像
を行い、前記演算手段の演算結果に基づいて前記第２の
撮像の際の露出の過不足を判断し、前記第２の撮像の際
の露出が過分であって、かつ当該第２の撮像の際の露出
の過不足判断が前記第１の撮像の際の露出の過不足判断
と同じときは、前記テーブルの（ｎ＋２×ｍ）番地に設
定された電荷蓄積時間で第３の撮像を行い、前記第２の
撮像の際の露出が過分であって、かつ当該第２の撮像の
際の露出の過不足判断が前記第１の撮像の際の露出の過
不足判断と異なるときは、前記テーブルの（ｎ＋ｍ／
２）番地に設定された電荷蓄積時間にて第３の撮像を行
い、前記第２の撮像の際の露出が不足であって、かつ当
該第２の撮像の際の露出についての過不足判断が前記第
１の撮像の際の露出についての過不足判断と同じときは
前記テーブルの（ｎ−２×ｍ）番地に設定された電荷蓄
積時間で第３の撮像を行ない、前記第２の撮像の際の露
出が不足であって、かつ当該第２の撮像の際の露出につ
いての過不足判断が前記第１の撮像の際の露出ついての
過不足判断と異なるときは前記テーブルの（ｎ−ｍ／
２）番地に設定された電荷蓄積時間で第３の撮像を行う
ように前記露出調整手段を制御する。

【００１６】また、この発明に係る撮像装置において
は、テーブルのｐ番地、（ｐ＋１）番地及び（ｐ＋２）
番地（ｐは整数であって、テーブルの最下位番地≦ｐ≦
テーブルの最上位番地−２）に設定された電荷蓄積時間
が、（ｐ番地に設定された電荷蓄積時間／（ｐ＋１）番
地に設定された電荷蓄積時間）＝（（ｐ＋１）番地に設
定された電荷蓄積時間／（ｐ＋２）番地に設定された電
荷蓄積時間）の関係を有する。

【００１７】また、この発明に係る撮像装置において
は、露出調整手段は撮像素子が出力する信号を増幅する
回路を備え、テーブルは、電荷蓄積時間及び増幅回路の
増幅率を撮像の際に露出量が大きくなる順又は小さくな
る順に設定したものである。

【００１８】また、この発明に係る撮像装置において
は、撮像素子の電荷蓄積時間を調整する露出調整手段
と、撮像素子より得られた信号の一画面分又はその一部
分を積算して積算値Σを演算する演算手段と、電荷蓄積
時間を該時間の長さが一定の比率で増加又は減少するよ
うにアドレスの上位番地から順に設定したテーブルと、
露出調整手段を制御する制御手段とを備え、制御手段
は、テーブルのｎ番地（ｎは整数）に設定された電荷蓄
積時間にて第１の撮像を行い、演算手段が積算した積算
値Σが所定の範囲内にあるときは、定数Ｃと積算値Σと
の差を比率で除することで適正露出値に対応するテーブ
ル値を指示するアドレス値と第１の撮像にて用いたテー
ブル値を指示するアドレス値との差を算出し、該算出に
て求めた値を露出補正値としてｎ番地に積算値Σが定数
Ｃに近づくように加算又は減算し次の撮像を行うように
露出調整手段を制御する。

【００１９】さらにまた、この発明に係る撮像装置の露
出制御方法においては、第１の撮像時の露出量より第１
の補正量だけ露出量を増加又は減少させて第２の撮像を
することにより得られた信号に基づいて演算を行い、こ
の演算結果に基づいて第２の撮像についての露出の過不
足を判断し、第２の撮像が第１の撮像より第１の補正量
だけ露出量を増加させたものである場合に第２の撮像が
露出不足と判断されたときは、第１の補正量より大きい
第２の補正量だけ露出量を増加させて第３の撮像を行
い、第２の撮像が第１の撮像より第１の補正量だけ露出
量を増加させたものである場合に第２の撮像が露出過度
と判断されたときは、第１の補正量より小さい第２の補
正量だけ露出量を減少させて第３の撮像を行い、第２の
撮像が第１の撮像より第１の補正量だけ露出量を減少さ
せたものである場合に第２の撮像が露出過度と判断され
たときは、第１の補正量より大きい第２の補正量だけ露
出量を減少させて第３の撮像を行い、第２の撮像が第１
の撮像より第１の補正量だけ露出量を減少させたもので
ある場合に第２の撮像が露出不足と判断されたときは、
第１の補正量より小さい第２の補正量だけ露出量を増加
させて第３の撮像を行う。

【００２０】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は本発明に係
る実施の形態１における撮像装置の構成図である。図に
おいて１は撮像素子であるＣＣＤ、２は映像信号を増幅
するアンプ、３はＡ／Ｄコンバータ、４はＣＣＤ１を駆
動するためのパルスを生成するタイミングジェネレータ
（以下ＴＧと称す）、５は映像信号を積算する演算手
段、６は制御手段、７は制御手段６内に記録保持されて
いるルックアップテーブル（以下ＬＵＴと称す）、８は
レンズである。

【００２１】上記のように構成された撮像装置において
その動作について説明する。ＣＣＤ１から出力された信
号はアンプ２によって増幅され、Ａ／Ｄコンバータ３を
介してディジタル信号に変換される。ＴＧ４はＣＣＤ１
の駆動パルスを生成する回路であり、前記駆動パルスの
パルス間隔を変えることによってＣＣＤ１の電荷蓄積時
間を変えることができる。電荷蓄積時間を変えることは
ＣＣＤ１への入射光量を調整していることと等価である
ため、これにより撮像装置の露出調整を行うことができ
る。演算手段５はＡ／Ｄコンバータ３から入力されたデ
ィジタル映像信号を例えば１フィールド以上積算し、そ
の積算値Σを制御手段６へ出力する。演算手段５は映像
信号中のすべてのエリアを積算しても良いし、その一部
（例えば中央重点測光においては図２２に示した中央部
（Ａ）のみ）を積算しても良い。制御手段６は演算手段
５が算出した積算値Σ及びＬＵＴ７に基づいてＣＣＤ１
の電荷蓄積時間を決定するとともに、ＣＣＤ１が当該電
荷蓄積時間になるようにＴＧ４の駆動パルス間隔を制御
する。制御手段６は通常の撮像装置などにおいてはマイ
コンにて実現することができる。

【００２２】以上の構成により、Ａ／Ｄコンバータ３か
ら得られる映像信号の平均値が常に一定となるようにＣ
ＣＤ１の蓄積時間を制御することができ、自動露出制御
が実現できる。なお、ここでは露出量を調整する手段と
して、撮像素子の電荷蓄積時間を調整する電子シャッタ
を用いているが、絞り機構などが付いている場合には、
その絞り機構を制御してレンズ８に入射する光量を調整
しても同様な露出調整が可能である。

【００２３】制御手段６の動作を説明する。制御手段６
は図１に示すようなＬＵＴ７を予め具備しており、この
ＬＵＴ７には電荷蓄積時間とアドレスとが対応づけられ
て記憶されている。図２は当該ＬＵＴ７を説明する図で
ある。図において、ＬＵＴ７にはアドレス１〜Ｎに対応
したＮ種類の電荷蓄積時間がテーブルに記憶されてお
り、それぞれの電荷蓄積時間はＮ種類の被写体の明るさ
のうちの一被写体の明るさに対応した適正露出となる電
荷蓄積時間となっている。例えば、アドレス１における
テーブル値Ｔ＝１／Ｓが被写体の明るさ１０ルックス
（以下、ルックスをｌｘと称する）に対応する電荷蓄積
時間である場合に、アドレス２におけるテーブル値が被
写体の明るさ１０^k(ｌｘ)（ただしｋは定数）に対応す
る電荷蓄積時間であったとすると、その値は １／(Ｓ^k)
となる。図２のＬＵＴ７においては前記電荷蓄積時間
に最適露出となる被写体の明るさが指数関数的に増えて
いく場合に対応するようにテーブルを設定してあり、撮
像装置の露出制御においては対数的に数値を取り扱うこ
とが多いことから上記電荷蓄積時間の値は取り扱いやす
い値となっている。ここで、ＬＵＴ７において１０(ｌ
ｘ)から１０００００(ｌｘ)までの明るさを包括したい
ときは ｋ＝（１０００００／１０）^1/N とすればよ
い。

【００２４】図４及び図５に露出制御に係る電荷蓄積時
間と被写体照度との関係を例示する。また図６及び図７
は本実施の形態１の撮像装置の動作を説明するフローチ
ャートである。以下図６及び図７に示したフローチャー
トに従ってその動作を説明する。

【００２５】まず初めに図１の制御手段６は撮像を開始
するための初期設定を行う（図６のＰ１）。例えば、図
１のＣＣＤ１の電荷蓄積時間の初期設定を行うため図３
に示すようなＬＵＴ７のアドレス値ｎ０をＬＵＴのアド
レス値を意味する変数ｎに設定する。即ち、電荷蓄積時
間の初期値としてアドレスｎ０における電荷蓄積時間Ｔ
_n0を選択している。また、露出補正の回数を記憶する変
数ｉには撮像を開始するために０を代入する。ここでは
一例として、初期値の電荷蓄積時間Ｔ_n0は露出制御の対
象としている被写体照度の範囲内において中間的な値
（＝ｍｉｄＬ）を設定するが、これに限るものではな
い。

【００２６】次に、図１の制御手段６は先に選択した電
荷蓄積時間Ｔ_n0をＴＧ４へ出力し、ＴＧ４は当該電荷蓄
積時間Ｔ_n0にて今回の撮像をするようにＣＣＤ１を駆動
する（図６のＰ２）。

【００２７】電荷蓄積時間Ｔ_n0にて撮像された映像信号
はアンプ２およびＡ／Ｄコンバータ３を介し演算手段５
によって積算され、その積算値Σは制御手段６へ出力さ
れる。制御手段６は当該積算値Σを入力し（図６のＰ
３）、予め設けておいた値、さらに詳しくは映像信号が
収束すべき平均値レベル（ＡＰＬ）である時に演算手段
５が出力するであろう積算値ΣＡＰＬと比較する（図６
のＰ４）。ここで得られた積算値Σが積算値ΣＡＰＬよ
り大きいときは露出過度ということを意味しており、入
射光量を制限するためＣＣＤ１の電荷蓄積時間Ｔを短く
する、すなわちシャッタースピードを上げる（図２の電
荷蓄積時間Ｔを小さくして露出量を減少させる）必要が
ある。また積算値Σが積算値ΣＡＰＬより小さいときは
露出不足と言うことを意味しており、ＣＣＤ１の電荷蓄
積時間を長くする、すなわちシャッタースピードを下げ
る（図２の電荷蓄積時間Ｔを大きくして露出量を増加さ
せる）必要がある。そこで、本実施の形態においては、
以下に示すような処理を行っている。

【００２８】積算値Σが積算値ΣＡＰＬより大きいとき
は図６のＰ６に示すように露出補正値ｎｃを求める。さ
らに詳しくは、アドレスの最大値ｎｍａｘ（図２に示し
たテーブルではアドレスＮ）から、変数ｎに記憶されて
いるアドレスｎを引いた値を露出補正値ｎｃとする。な
お、この時点（図６のＰ６）のアドレスｎは、今回の撮
像に供された電荷蓄積時間が設定されているＬＵＴのア
ドレス値である。次にアドレスｎに、算出した露出補正
値ｎｃを加えたものを新たなアドレスｎとし（図６のＰ
７）、この新たなアドレスｎにおける電荷蓄積時間を次
の撮像時における電荷蓄積時間とする。

【００２９】ここで、アドレスを上げる方向への補正
（図２に示したＬＵＴでは電荷蓄積時間を短くする補正
に対応）をｕｐとし、逆にアドレスを下げる方向への補
正（同じく電荷蓄積時間を長くする補正に対応）をｄｏ
ｗｎとして、補正の方向を記憶しておく。例えば、上述
のような「今回の撮像に用いた電荷蓄積時間のＬＵＴの
アドレスｎをアドレスの最大値ｎｍａｘから引いた値を
補正値ｎｃとし（図６のＰ６）、アドレスｎに補正値ｎ
ｃを加える補正を行う」ような場合はその補正方向はｕ
ｐであり、補正の方向を意味する制御手段６内に設けら
れた変数ｕｐを１とし、変数ｄｏｗｎを０とする（図６
のＰ９）。

【００３０】上記電荷蓄積時間の設定は図４において、
初期の撮像での電荷蓄積時間がｍｉｄＬ（撮像装置が撮
像対象としている被写体照度範囲の中間的値に対応）に
対応した電荷蓄積時間とすると、上述した図６のＰ６及
びＰ７の処理によって得られた（ｎ＋ｎｃ）補正された
アドレスｎに対応する電荷蓄積時間が次の撮像時の電荷
蓄積時間となる。ここで、露出補正値の一例としてｎｍ
ａｘ−ｎとしたが、前記露出補正値の数分の１、例えば
（ｎｍａｘ−ｎ）／２などでも問題はなく、同様の効果
が得られる。

【００３１】また、逆に積算値Σが積算値ΣＡＰＬより
小さいときは、今回の撮像に供した電荷蓄積時間のＬＵ
Ｔのアドレスｎからアドレスの最小値ｎｍｉｎ（図２に
示したＬＵＴではアドレス１）を引いた値を露出補正値
ｎｃとする（図６のＰ１０）。次に当該アドレスｎから
当該露出補正値ｎｃを差し引き（図６のＰ１１）、その
アドレス値における電荷蓄積時間を次の撮像時における
電荷蓄積時間とする。上記処理を行った場合はその補正
方向はｄｏｗｎであり、ｕｐを０とし、ｄｏｗｎを１と
する（図６のＰ１２）。

【００３２】上記に示す処理を行った後、露出補正を１
度行ったとし、露出補正の回数を記憶する変数ｉを１と
する（図６のＰ１３）。

【００３３】次に、上述の図６のＰ７又はＰ１１にて露
出補正を行ったアドレスｎに対応する電荷蓄積時間Ｔｎ
にて撮像を行う（図６のＰ２）。次に撮像によって得ら
れた積算値Σを得て（図６のＰ３）、露出補正の２回目
からは図７のＰ１４の処理へ移行する（図６のＰ４）。
図７のＰ１４においても図６のＰ５と同様に、得られた
積算値Σと積算値ΣＡＰＬとを比較する（図７のＰ１
４）。

【００３４】露出補正の２回目からは補正方向の確認を
行う（図７のＰ１５又はＰ２０）。積算値Σが積算値Σ
ＡＰＬより大きい場合は、既に述べたように露出過度の
ためｕｐの方向へ露出補正（電荷蓄積時間を短くする補
正）を行う必要がある。まず、前回の露出補正の方向が
ｕｐか否かを判別し（図７のＰ１５）、ｕｐである場合
は今回も同方向への露出補正を行うことになり、前回の
露出補正の方向がｕｐでない、すなわちｄｏｗｎの場合
は露出補正の方向が反転したこととなる。そして同方向
の露出補正の場合は前回の露出補正値ｎｃを２倍し（図
７のＰ１６）、アドレスｎ（即ち、今回の撮像で用いた
電荷蓄積時間のアドレス値）に当該２倍された露出補正
値ｎｃを加え、これを新たなアドレスｎとする（図７の
Ｐ１８）。また露出補正の方向が反転した場合は、前回
の露出補正値ｎｃを１／２倍し（図７のＰ１７）、アド
レスｎ（即ち、今回の撮像で用いた電荷蓄積時間のアド
レス値）に当該１／２倍された露出補正値ｎｃを加え、
これを新たなアドレスｎとする（図７のＰ１８）。そし
て、ｕｐの露出補正を行ったためｕｐを１とし、ｄｏｗ
ｎを０とする（図７のＰ１９）。

【００３５】また、逆に積算値Σが積算値ΣＡＰＬより
小さい場合は、既に述べたように露出不足であるからｄ
ｏｗｎの方向へ露出補正（電荷蓄積時間を長くする補
正）を行う必要がある。まず、前回の露出補正の方向が
ｄｏｗｎか否かを判別し（図７のＰ２０）、ｄｏｗｎで
ある場合は今回も同方向への露出補正を行うことにな
り、前回の露出補正の方向がｄｏｗｎでない、すなわち
ｕｐの場合は露出補正の方向が反転したこととなる。そ
して同方向の露出補正の場合は前回の露出補正値ｎｃを
２倍し（図７のＰ２１）、アドレスｎ（即ち、今回の撮
像で用いた電荷蓄積時間のアドレス値）から当該２倍さ
れた露出補正値ｎｃを減じ、これを新たなアドレスｎと
する（図７のＰ２３）。また露出補正の方向が反転した
場合は、前回の露出補正値ｎｃを１／２倍し（図７のＰ
２２）、アドレスｎ（即ち、今回の撮像で用いた電荷蓄
積時間のアドレス値）から当該１／２倍された露出補正
値ｎｃを減じ、これを新たなアドレスｎとする（図７の
Ｐ２３）。そして、ｄｏｗｎの露出補正を行ったためｕ
ｐを０とし、ｄｏｗｎを１とする（図７のＰ２４）。な
お、図７のＰ２２及び図７のＰ２３の処理の一例として
ｎｃを２倍又は１／２倍する処理を示したが、これは取
り扱いやすさの面などから高速な露出制御を行う上で有
利である。特に、一般的によく行われるＥＶ（Ｅｘｐｏ
ｓｕｒｅＶａｌｕｅ）による露出制御においては特に取
り扱いやすいものとなっている。

【００３６】そして、図７のＰ１８又はＰ２３にて露出
補正を行ったアドレスｎに対応する電荷蓄積時間Ｔｎに
て次の撮像を行う（図６のＰ２）。再び撮像によって得
られた積算値Σを得て（図６のＰ３）、以後同様の露出
補正の処理を繰り返す。

【００３７】本実施の形態１の撮像装置においては、図
４に示すように今回の露出補正の方向が前回の露出補正
の方向と反転する場合は、今回の露出補正の量を前回の
露出補正の量の１／２倍とする。例えば、図４に示す場
合においては、１回目の露出補正量をｎｃステップとす
ると、ｎｃ／２、ｎｃ／４、ｎｃ／８と順次露出補正量
を減らしていく。このように適正露出に近づくにつれて
その露出補正の量を少なくしていくことで精度の高い露
出制御を行うことができ、適正露出値を求めるまでの時
間も短くすることができる。

【００３８】逆に図５に示すように今回の露出補正の方
向が前回の露出補正のと同じである場合には、今回の露
出補正の量を前回の露出補正の量の２倍とする。これに
よって適正露出と現在の露出設定が大きく異なっていた
り、被写体照度が大きく変動した場合などに、すばやく
適正露出値を求めることができる。例えば図５に示すよ
うに、露出補正の量がｎｃ／８ステップのときに被写体
照度が大きく変動したとしも、ｎｃ／４、ｎｃ／２、ｎ
ｃステップと順次露出補正の量を増やしていくことで、
被写体照度の変動にすばやく追従できる。

【００３９】なお、アドレスｎがＬＵＴのアドレス値の
上限を超える場合は、該アドレスｎを最大アドレス値と
し、また下限を下回る場合は、該アドレスｎを最小アド
レス値とする上限下限に関する処理を特に記載していな
いが、必要に応じてフロチャート内の処理に加える必要
があることは言うまでもない。

【００４０】また、本実施の形態１においては撮像毎に
露出補正を行っている例を示したが、これに限るもので
はなく、複数回の撮像毎に１回の露出補正を行うように
してもよい。例えば３回の撮像を１ブロックとし、当該
１ブロック毎に１回の露出補正を行うようにしてもよ
い。さらにまた、図６のＰ３に示した処理においては、
今回のみならず、前回、前々回といった複数回の撮像に
よって得られた情報を利用して演算を行ってもよい。

【００４１】実施の形態２．図８は本発明に係る実施の
形態２における撮像装置を例示した構成図である。図８
において図１と同一符号は同一又は相当部分を示すもの
とする。図８において９はＤ／Ａコンバータである。本
実施の形態２においてはアンプ２の利得をＤ／Ａコンバ
ータ９を介して制御手段６から制御できるようにしてい
る点が実施の形態１と異なる。

【００４２】図８のように構成された撮像装置について
その動作を説明する。実施の形態１では、ＣＣＤ１の電
荷蓄積時間を制御することによって露出制御を行ってい
た。一方、図８に示した実施の形態２の撮像装置におい
ては、当該ＣＣＤ１の制御に加えてアンプ２の利得を制
御することによって映像信号の増幅率を変えることがで
き、これによって映像信号の平均レベルＡＰＬを制御す
ることが可能となっている。

【００４３】以下、自動露出制御に係るＣＣＤ１の電荷
蓄積時間及びアンプ２の制御について説明する。図８の
制御手段６内には実施の形態１と同様に、Ｎ種の被写体
の明るさに対応したＣＣＤ１の電荷蓄積時間（シャッタ
ースピード）及びアンプ２の利得がＬＵＴ（ルックアッ
プテーブル）７として設けられている。図９は当該ルッ
クアップテーブルを例示したものである。

【００４４】図１０は図８及び図９に示したＬＵＴ７に
設定される電荷蓄積時間Ｔ、アンプ２の利得Ｇ及び被写
体照度の関係の一例を説明する図である。図１０に示す
ように、被写体照度が大きいとき（例えば図１０のＢ領
域）は、アンプ２の利得は一定の値Ｇｔｙｐ（図９にお
いてはＧ０）とし、露出量の調整はＣＣＤ１の電荷蓄積
時間Ｔを制御することで行う。一方、被写体が暗い場合
など、ＣＣＤ１の電荷蓄積時間Ｔを長くするだけでは十
分な露出量が得られないとき（例えば図１０のＡ領域）
などは、アンプ２の利得Ｇを変化させることによって露
出量の調整を行う。

【００４５】図６のＣＣＤ１の電荷蓄積時間を調整する
ことで露出量調整ができる範囲においては、被写体の明
るさに応じて当該電荷蓄積時間を制御することにより露
出調整を行う。しかしながら、これだけではＣＣＤ１の
取り得る最大の電荷蓄積時間が露出調整可能な最低の被
写体照度となるため、それ以上暗い被写体の場合は電荷
蓄積時間を長くすることができない。そこで本実施の形
態２においては、アンプ２の利得を大きくすることで前
述のような暗い被写体の露出調整を行っている。

【００４６】図９に示したＬＵＴ７はＣＣＤ１の電荷蓄
積時間が最も長くなる（１／Ｓ）ときまではアンプ２の
利得はＧ０であり、それより暗い被写体に関しては利得
Ｇ０がｋのべき乗ずつ指数的に増えていくようにテーブ
ル値が設けられている。このように設けられたＬＵＴ７
を用いた制御手段６の動作を図１１及び図１２にフロー
チャートとして図示する。図１２に示したフローチャー
トの処理手順は実施の形態１で示した図７のフローチャ
ートと同様である。そのためここでは異なる箇所のみの
説明とする。図１１に示したフローチャートにおいて
は、初期設定としてＬＵＴ７のアドレスｎ０をアドレス
ｎに設定することにより当該初期アドレスｎ０に対応す
る電荷蓄積時間Ｔ_n0及び利得Ｇ０をそれぞれＴｎ，Ｇｎ
の初期値として選択する（図１１のＰ１）。また、撮像
時には上記電荷蓄積時間Ｔｎと利得Ｇｎにて撮像を行う
（図１１のＰ２）。他の処理に関しては実施の形態１と
同様である。上記のように露出制御することにより幅広
い被写体の照度に対応した露出調整が可能となる。

【００４７】このように本実施の形態２の撮像装置にお
いては、撮像素子の出力信号を増幅するアンプを備える
ようにしており、当該アンプの利得を調整することによ
り、撮像素子の電荷蓄積時間を調整するだけでは十分な
露出調整が行えなかったような暗い被写体に対しても適
切な露出調整が可能となる。

【００４８】実施の形態３．本発明に係る実施の形態３
の撮像装置は、実施の形態１及び実施の形態２で示した
露出制御において、図１や図８に示した演算手段５によ
って積算された積算値Σが、 ｋ１＜Σ＜ｋ２ （ただし、ｋ１＜ＡＰＬ＜ｋ２）・・・（１） であるとき制御手段６が後述の処理を行う。ここで式
（１）のｋ１，ｋ２は予め定めた定数であり、ＣＣＤ１
や演算手段５のハードウェア的な制約などを考慮して決
定したものである。例えば、「演算手段５が積算可能な
積算値Σの最大値」、「ＣＣＤ１の全画素の出力信号が
飽和した時点における演算手段５の積算値Σ」、又は
「ＣＣＤ１の全画素の出力信号が飽和した時点でアンプ
２の利得を最大とした時に得られる演算手段５の積算値
Σ」を基準にｋ１，ｋ２を決定する。以下、このような
ｋ１，ｋ２の決定基準に係る演算手段５の積算値Σの最
大値をΣｍａｘと称することとする。

【００４９】ｋ１，ｋ２の定め方の具体例を示す。例え
ば得られる映像信号レベルの最大値を１００％と定義
し、適正露出時における映像信号のＡＰＬ（映像信号の
収束すべき平均値レベル）を５０％とする。このとき、
当該映像信号レベルが最大（１００％）の時に得られる
演算手段５の積算値ΣをΣ１００％、適正露出時の演算
手段５の積算値Σを同じくΣ５０％と表すこととする
と、 Σ５０％＝０．５×Σ１００％ の関係が成り立
つ。そして、例えば ｋ１＝０．２×Σ１００％、ｋ２
＝０．８×Σ１００％ といったように適正露出時の積
算値Σ５０％を挟むようにｋ１，ｋ２を設定する。な
お、ここでのΣ１００％は上述したΣｍａｘの一例であ
る。

【００５０】制御手段６は、撮像した映像信号について
の演算手段５が積算した積算値Σが上述の式（１）を満
たすかどうかを判別することにより、当該撮像の露出量
が適正な露出量に近いかどうかを知ることができる。例
えば、撮像した映像信号の積算値Σが式（１）を満たす
とき、撮像に用いた電荷蓄積時間やアンプ利得は適正露
出時の値に近いことを知ることができる。

【００５１】得られた積算値Σが式（１）を満たすと
き、図１や図８に示した制御手段６は今回の撮像に用い
たＬＵＴ７のアドレス値ｎに式（２）に示す補正を行
い、この補正されたアドレス値ｎを用いて次の撮像が行
われるようにする。なお、当該補正前のＬＵＴ７のアド
レス値ｎには今回の撮像に供された電荷蓄積時間や利得
が設定されており、当該補正後のＬＵＴ７のアドレス値
ｎに設定された電荷蓄積時間や利得を用いて次の撮像を
行う。 ＬＵＴアドレス値_{( 次の撮像に用いる LUT のアト゛レス値 )} ＝ ＬＵＴアドレス値_{( 今回の撮像に用いた LUT のアト゛レス値 )}−（Σ−Σ５０ ％）／ｋ３ ・・・・ （２） ここで、ｋ３はＬＵＴ７のアドレス値ｎが１段増減した
際の演算手段５の積算値Σの変化率に関するものであ
り、ＬＵＴ７のテーブル値（電荷蓄積時間）の比から求
まる値である。例えば、アドレス値ｎがｍのときのテー
ブル値をＳ_m、同じくアドレス値ｎがｍより一段大きい
ｍ＋１のときのテーブル値をＳ_m+1とすると、ｋ３＝
（Ｓ_m+1／Ｓ_m−１）×Σｍａｘである。

【００５２】さらに例えば、実施の形態１で説明したよ
うに図２に示したＬＵＴ７において１０(ｌｘ)から１０
００００(ｌｘ)までの明るさを包括しようとするときは
図２の係数ｋは ｋ＝（１０００００／１０）^1/N
とすればよい。ここで、例えば図２のＮが１２７、即ち
図２のテーブル数が１２７であるとすると、ｋ＝（１０
００００／１０）^1/127＝１．０７６となり、アドレス
値ｎが１段増減するごとにテーブル値が７．６％ずつ増
減している。よってこの場合ｋ３＝０．０７６×Σｍａ
ｘとなる。

【００５３】目的とする適正露出時の積算値がΣ５０％
である場合に、得られた積算値ΣがΣｍａｘ（Σ１００
％）の２０％から８０％の間であるとき、今回の撮像に
供した露出値は適正露出値に近い露出値であると判断
し、式（２）を用いて次の露出値を決定する。なお、式
（２）の計算は、「映像信号の収束すべき平均値レベル
ＡＰＬと今回の露出条件で得られた映像信号の平均値レ
ベルとの差を算出し、その差をＬＵＴの露出量（電荷蓄
積時間）の変化率で除算し、当該除算結果の値に基づい
て次の撮像に用いる露出値を決定するもの」である。た
だし、ここでは「映像信号の収束すべき平均値レベルＡ
ＰＬ」に代えて「映像信号が収束すべき平均値レベルＡ
ＰＬであった時に演算手段５が出力するであろう積算値
ΣＡＰＬ」を用い、「今回の露出量にて得られた映像信
号の平均値レベル」に代えて「今回の撮像において演算
手段５が出力した積算値Σ」を用いているがこれらは等
価である。このような処理によって、撮像装置の露出値
を素早く最適な露出値近傍に制御することが可能であ
る。

【００５４】上述したように得られた積分値Σが例えば
式（１）を満たすとき、すなわち撮像時の露出値が適正
露出に近いと判断されたときは式（２）により適正露出
値を算出することによって次の撮像の露出値を決定す
る。一方、式（１）の条件外、すなわち撮像時の露出値
が適正露出から大きくずれている時は、式（２）のよう
な算出式を用いても露出制御の高速化・高精度化にはあ
まり寄与せず、むしろ計算誤差などにより発散・悪化さ
せる恐れさえあるため、この場合は実施の形態１および
実施の形態２に記載した露出制御によって動作させるよ
うにする。これにより、高速、高精度かつ信頼性が高い
自動露出制御を実現することができる。

【００５５】実施の形態４．図８および図１３乃至図２
０は本発明に係る実施の形態４における撮像装置を説明
した図である。図１３は本発明に係る実施の形態４の図
８に示したＬＵＴ７の一例を説明する図、図１４及び図
１５は本発明に係る実施の形態４の露出制御を例示する
図、図１６乃至図１９は本発明に係る実施の形態４の撮
像装置の動作を例示したフローチャート、図２０は図１
３に例示したＬＵＴにおける電荷蓄積時間、アンプ利得
及び被写体照度の関係を説明する図である。図８に示し
た撮像装置の構成は、実施の形態２と同様にして実現す
ることが可能である。なお、図１３、図１６及び以下の
説明で用いた記号‘＊’は乗算、記号‘↑’は累乗を意
味する。

【００５６】本実施の形態４では、自動露出制御を行う
ための図８のＣＣＤ１による電荷蓄積時間の制御とアン
プ２の制御を以下に説明する。実施の形態３と同様に、
制御手段６内にＮ種の被写体の明るさに応じた、ＣＣＤ
１の電荷蓄積時間（シャッタースピード）とアンプ２の
利得を設定したテーブルがＬＵＴ７として設けられてい
る。電荷蓄積時間Ｔと利得Ｇとの関係を図１３に示す。
ＬＵＴ７ではアドレスｎが大きくなるほど電荷蓄積時間
が長くなるように構成されており、図１３のアドレスｎ
番地にて撮像素子１に設定可能な最大の電荷蓄積時間Ｔ
＊ｋ↑ｎ（Ｔ掛けるｋのｎ乗）が設けられている。ｎ番
地より大きな番地では電荷蓄積時間Ｔはすべて（Ｔ＊ｋ
↑ｎ）となり、アンプ２の利得が順次増加していく。ア
ンプ２の利得Ｇは図１３に示すように、アドレスｎ番地
ではＧ０であり、以後ｋを乗じていき、Ｇ０＊ｋ，Ｇ０
＊ｋ↑２，Ｇ０＊ｋ↑３．．．と指数関数的に増加して
いくようにテーブルを構成している。上記のようにＬＵ
Ｔ７はアドレスｎの番地が増加していくに従い、電荷蓄
積時間が指数関数的に増加していき、電荷蓄積時間が最
大時間となった後はアンプ７の利得が指数関数的に増加
していくように構成されている。

【００５７】上記のようにＬＵＴ７を構成することで、
撮像装置の露出値の制御は通常EV(Exposure Value)2、2
*1.414、2*1.414↑2、2*1.414↑3、....のように設けら
れていることからその値の取り扱いが簡便であることが
分かる。

【００５８】図１３に示したＬＵＴ７において、一定照
度の被写体を撮像した場合、アドレスの番地が大きくな
るにつれて露出量は多くなっていく。また、今、図１３
に示したＬＵＴ７のアドレス数をＮ＝２５５番地とす
る。それぞれの電荷蓄積時間および利得は、２５５段階
の被写体の明るさに対応して適正露出となる電荷蓄積時
間および利得が設けられていることになり、２５５段階
の被写体の明るさとは、例えば０番アドレスにおけるテ
ーブル値が被写体の明るさ１０００００（ｌｘ）に対応
する電荷蓄積時間Ｔおよび利得Ｇとすると、２番アドレ
スにおけるテーブル値は、１０００００／ｋ（ｌｘ）
（ただしｋは定数）に対応する電荷蓄積時間および利得
の値となる。被写体の明るさは指数関数的に増えていく
ように設定しており、撮像装置の露出制御においては指
数対数的に数値を取り扱うため取り扱いやすい値とな
る。例えばＬＵＴ７において１（ｌｘ）から１００００
０（ｌｘ）までの明るさを包括したいときはｋ＝（１０
００００／１０）^1/256＝１．０４６となるため、ＬＵ
Ｔ７には４．６％づつ明るさが増加していく被写体の明
るさに対応して適正露出となるように、各値が定められ
ている。例えば電荷蓄積時間がアドレス番地０のとき１
０μｓｅｃとすると、アドレス１番地は１０．４６μｓ
ｅｃ（１０＊１．０４６）、アドレス２番地は１０．９
４μｓｅｃ（１０＊１．０４６↑２）となる。また、ア
ドレスｎ番地の利得が２倍とすると、ｎ＋１番地では
２．０９２倍、ｎ＋２番地では２．１８８倍となる。

【００５９】図１４及び図１５に被写体照度と自動露出
制御を行う露出値を定めるＬＵＴ７のアドレス値との関
係を示した例を示す。また図１６に制御手段６における
演算手順のフローチャートを示す。以下図１６に示した
フローチャートに従ってその動作を説明する。

【００６０】まず初めに撮像を開始するために、初期設
定を行う（図１６のＰ１）。電荷蓄積時間を決める変数
をＴｎ、利得を定める変数をＧｎとする。初期設定はＣ
ＣＤ１の電荷蓄積時間の設定を行うためＬＵＴ７におけ
るアドレスｎ０を設定し、電荷蓄積時間Ｔｎおよび利得
Ｇｎにはｎ０における電荷蓄積時間Ｔ＊ｋ↑ｎおよびＧ
０を選択する。また、露出制御の回数ｉは撮像を開始す
るためｉに０を代入する。ここでは一例として初期値の
電荷蓄積時間は対象としている露出制御を行う範囲内に
おいて中間値１２７（または１２８）を設定しておく。

【００６１】次に、図８の制御手段６は先に選択した電
荷蓄積時間ＴｎをＴＧ４へ出力し、利得Ｇｎをアンプ２
へ利得を定める制御信号を出力するＤ／Ａコンバータ９
へ出力する、前記撮像条件にて撮像を行う（図１７のＰ
２）。

【００６２】前記撮像条件にて撮像された映像信号はア
ンプ２およびＡ／Ｄコンバータ３を介し、演算手段５に
よって積算されその積算値Σを制御手段６へ出力する。
制御手段６は前記積算値Σを入力し（図１７のＰ３）、
得られた積算値Σが次式（３）に従い予め設けておいた
範囲内であるか否かを判別する。 ０．１５＊Σｍａｘ＜Σ＜０．８５＊Σｍａｘ （３） ここで、Σｍａｘは実施の形態３にて記述したΣｍａｘ
と同様であり、上記式（３）にしたがい、得られた積算
値Σの撮像条件が、適正露出に近い値か否かを判断して
いる。式（３）を満たすときは、撮像条件が、適正露出
に近いと判断し、式（３）を満たさないときは適正露出
には近くない撮像条件にて撮像していると判断する（図
１７のＰ４）。

【００６３】前記判別により得られた積算値Σが予め設
けておいた範囲外であるとき、ｉの値を確認することに
より露出制御が何回目の処理かを判断する。ｉ＝０のと
き初めての露出補正処理を判断する（図１７のＰ５）。
次に、収束すべき映像信号の平均値レベルＡＰＬの時に
得られる信号レベルの積算値ΣＡＰＬと比較する（図１
７のＰ６）。ここで得られた積算値ΣがΣＡＰＬより小
さいときは露出不足ということを意味しており、入射光
量を制限するためＣＣＤ１の蓄積時間を長くする若しく
は利得を大きくする必要がある。また積算値ΣがＡＰＬ
より大きいときは露出過度と言うことを意味しており、
ＣＣＤ１の蓄積時間を短くする若しくは利得を小さくす
る必要がある。

【００６４】まず、積算値ΣがＡＰＬより小さいときは
露出補正値ｎｃを求める。アドレスの最大値ｎｍａｘ
（＝２５５）から、いま先の撮像に用いた電荷蓄積時間
のＬＵＴのアドレスｎを引いた値を補正値（＝２５５−
１２６）とする（図１７のＰ７）。次に前記露出補正値
を１／２倍し、それを露出補正値とする（図１７のＰ
８）。

【００６５】露出補正値が大きな値の時、露出を補正す
ることで得られた画像の輝度変動が大きいと、非常に見
苦しい画像となるため前記処理によって得られた補正値
が一定の範囲内であるかどうかを判断し、範囲外である
ときは予め定めた範囲で制限を掛ける。例えば±１９２
の値を範囲として設けた場合、前記補正値は−１９２か
ら＋１９２間でのいずれかの値を選択することとなり、
前記値より小さいときは−１９２とし、前記値より大き
いときは＋１９２とする（図１７のＰ９）。

【００６６】最後にアドレスｎに算出した露出補正値ｎ
ｃを加え、そのアドレス値における撮像条件（電荷蓄積
時間および利得）を次の撮像時における電荷蓄積時間お
よび利得とする（図１７のＰ１０）。今、先の撮像で得
られた積算値ΣがΣＡＰＬより小さいかったため、図１
３に示したＬＵＴ７上ではアドレス値を大きくすること
により露出量を増やす方向へ補正を行うこととなる。ま
た、電荷蓄積時間を長くする方向（図１３中ＬＵＴ７の
アドレス番地が大きくなる方向）への補正をｕｐとし、
逆に電荷蓄積時間を短くする方向（図１３中ＬＵＴ７の
アドレス番地が小さく方向）への補正をｄｏｗｎとし
て、補正の方向を設定する。すなわち、上記先の撮像に
用いたＬＵＴのアドレスｎへ補正値ｎｃを加えた場合は
その補正方向はｕｐであり、補正の方向を意味する制御
手段６内に設けられた変数ｕｐを１とし、ｄｏｗｎを０
とする（図１７のＰ１１）。

【００６７】また、逆に積算値ΣがΣＡＰＬより大きい
ときは、いま撮像に用いた電荷蓄積時間のＬＵＴのアド
レスｎからアドレスの最小値ｎｍｉｎ（図１３中ＬＵＴ
７のアドレス番地０）を引いた値の１／２倍を補正値ｎ
ｃとする（図１７のＰ１３、１４）。次に補正値ｎｃの
値を先のＰ９同様にチェックし（図１７のＰ１５）、ア
ドレスｎから算出した露出補正値ｎｃを差し引く（図１
７のＰ１６）。露出補正されたアドレス値ｎにおける電
荷蓄積時間および利得を次の撮像時における電荷蓄積時
間および利得とする。上記のようにアドレス番地ｎから
露出補正値ｎｃを差し引いた処理を行った場合はその補
正方向はｄｏｗｎであり、ｕｐを０とし、ｄｏｗｎを１
とする（図１７のＰ１７）。ここではＬＵＴ７に記録保
持されているテーブル値の構成が図１３に示すように構
成されているため実施の形態１及び２とは補正の方向が
異なっていることを誤解のないように明示しておく。

【００６８】上記に示す処理を行った後、露出補正を１
度行ったとし、露出補正回数ｉを１とする（図１７のＰ
１２）。

【００６９】次に、図１７のＰ１０又はＰ１６にて露出
補正を行ったＬＵＴのアドレスｎに対応する電荷蓄積時
間Ｔｎおよび利得Ｇｎにて撮像を行う（図１７のＰ
２）。同様に撮像によって得られた積算値Σを得て（図
１７のＰ３）、露出補正の２回目からはＰ１８の処理へ
移行する（図１７のＰ５）。そして図１７のＰ６と同様
に得られた積算値ΣとΣＡＰＬとを比較する（図１９の
Ｐ１８）。

【００７０】露出補正の２回目からは補正方向の確認を
行う（図１９のＰ１９、Ｐ２１、Ｐ２７、Ｐ３２）。ま
ず、積算値ΣがΣＡＰＬより小さい場合は、先に述べた
ように露出過度のためｕｐの方向へ露出補正を行う必要
がある。まず、先の露出補正の方向がｕｐか否かを判別
し（図１９のＰ１９）、ｕｐである場合は今回も同方向
への露出補正を行うことになり、先の露出補正の方向が
ｕｐでない、すなわちｄｏｗｎの場合は露出補正の方向
が反転したこととなる。

【００７１】同方向の露出補正の場合は先の露出補正値
ｎｃを２倍し、現撮像値におけるアドレス値ｎに露出補
正値ｎｃを加える。まず、ｕｐが０であるかを判断する
（図１９のＰ１９）。ｕｐが０のときは先の処理ではｕ
ｐの処理を行わなかったことになるため露出補正の方向
が反転したと判断し、先の露出補正値ｎｃを１／２倍し
て露出補正値を算出する（図１９のＰ２０）。そして、
補正の方向であるｕｐに１を代入し、ｄｏｗｎに０を代
入する（図１９のＰ２２）。最後に露出補正値ｎｃの値
の範囲を図１７のＰ９同様にチェックしてアドレス番地
ｎにｎｃを加えて露出補正を行う（図１９のＰ２６）。

【００７２】Ｐ１９においてｕｐが０でないときは、先
の処理にてｕｐの処理を行ったと判断し、次にｕｐの処
理が１であるか否かを判断する（図１９のＰ２１）。ｕ
ｐが１のときはｕｐに２を代入する（図１９のＰ２
３）。そして同様にＰ２５，Ｐ２６の処理を行う。ま
た、ｕｐに２を代入した後、次の撮影にて同様に積算値
ΣがΣＡＰＬより小さい場合すなわち露出不足の時は露
出補正値ｎｃを２倍し（図１９のＰ２４）、同様にＰ２
５，Ｐ２６の処理を行い、今度は２倍の補正値を加算す
ることとなる。上記のようにその露出補正の方向が逆転
した場合、即補正値を２倍とせず、一度同じ補正値にて
補正してから処理を行うのは、撮像の際に過補正となり
ハンチング現象をおこすこと等を防止するためである。

【００７３】また、積算値ΣがΣＡＰＬより大きい場合
は、先に述べたように露出過度のためｄｏｗｎの方向へ
露出補正を行う必要がある。まず、先の露出補正の方向
がｄｏｗｎが０であるか否かを判別し（図１９のＰ２
７）、ｄｏｗｎである場合は今回も同方向への露出補正
を行うことになり、ｄｏｗｎでない、すなわちｕｐの場
合は露出補正の方向が反転したこととなる。同方向の露
出補正の場合は先の露出補正値ｎｃを２倍して補正を加
える。ｄｏｗｎが０のときは先の処理ではｄｏｗｎの処
理を行わなかったことになるため露出補正の方向が反転
したと判断し、先の露出補正値ｎｃを１／２倍して露出
補正値を算出する（図１９のＰ２９）。そして、補正の
方向であるｕｐに０を代入し、ｄｏｗｎに１を代入する
（図１９のＰ３０）。最後に露出補正値ｎｃの値の範囲
を図１７のＰ９同様にチェックして（図１９のＰ３１）
アドレスｎからｎｃを減じて露出補正を行う（図１９の
Ｐ３１）。

【００７４】次に図１９のＰ２７においてｄｏｗｎが０
でないときは、先の処理にてｄｏｗｎの処理を行ったと
判断し、次にｄｏｗｎの処理が１であるか否かを判断す
る（図１９のＰ３２）。ｄｏｗｎが１のときはｄｏｗｎ
に２を代入する（図１９のＰ３３）。そして同様に図１
９のＰ３０、３１の処理を行う。また、ｕｐに２を代入
した後、次の撮影にて同様に積算値ΣがΣＡＰＬより大
きい場合すなわち露出過度の時は露出補正値ｎｃを２倍
し（図１９のＰ３４）、同様に図１９のＰ３０、３１の
処理を行い、今度は２倍の補正値を加算することとな
る。上記のようにその露出補正の方向が逆転した場合、
即補正値を２倍とせず、一度同補正値にて補正してから
処理を行うのは、先の理由と同様に撮像の際に過補正と
なりハンチング現象をおこすこと等を防止するためであ
る。

【００７５】そして、図１９のＰ２６またはＰ３１にて
露出補正を行ったＬＵＴのアドレスｎに対応する電荷蓄
積時間および利得にて撮像を行う（図１７のＰ２）。再
び撮像によって得られた積算値Σを得て（図１７のＰ
３）、２回目の露出補正からの処理を同様に繰り返す。

【００７６】上記のような処理を行うことで、図１４に
示すように露出補正の方向が反転すると、その露出補正
値ｎｃのステップ数ｎを１／２倍していくことで、１／
２ｎｃ，１／４ｎｃ，１／８ｎｃと順次露出補正を行
い、定めたＡＰＬの値が得られるよう露出補正を行って
いく。このように適正露出に近づくにつれその制御の幅
を細かくしていくことで精度の高い制御を行うことがで
き、適正露出値を求めるまでの時間も短くてすむ。ま
た、逆に目標とする被写体照度に対応した電荷蓄積時間
が大きく異なったり、被写体の照度が大きく変動した場
合などは、図１５に示すように、例えば補正のステップ
数が１／８ｎｃのとき被写体照度が大きく変動したとす
ると、そのステップ数を１／８ｎｃ，１／４ｎｃ，１／
２ｎｃとステップ数を大きくしていくことで被写体の照
度の変動などにもすばやく追従することが可能となる。

【００７７】また、上述した繰り返し処理により、また
は初期の撮影において図１７のＰ４にて式（３）を満た
した場合、撮像条件は適正露出条件に近いと判断し以下
の処理を行う。まず、式（３）の説明をする。式（３）
は前述のように適正露出値に近いか否かを判別するた
め、例えば積算値Σが最大積算値Σｍａｘの１５％から
８５％以内にあるか否かを判別する。ここで、適正露出
のとき得られるＡＰＬは信号レベルの最大値の５０％と
し、そのときの映像信号の積算値をΣＡＰＬとする。よ
って、式（３）は次式（４）にて表すことができる。 Σｍａｘ＊０．１５＜Σ＜Σｍａｘ＊０．８０ （４）

【００７８】前記式（４）を満たしたとき、露出補正値
ｎｃは次式（５）にて算出する（図１８のＰ３６）。 ｎｃ＝（Σ−ΣＡＰＬ）／１２ （５） 図１３に示すＬＵＴ７の各テーブル値は４．６％ずつの
差にて設けられていることは前述したとおりである。積
算値の最大値は２５５であるため２５５＊４．６％＝１
２となり、得られた積算値Σから適正露出値のときに得
られる積算値ΣＡＰＬを引いた値を１２で除算すること
により、適正露出までのアドレス値の差を概算すること
が可能である。よって適正露出値に近い撮像条件にて撮
像した場合は、式（５）にて露出補正値を一度にて算出
することが可能となる。

【００７９】上述したように得られた積分値が、式
（４）を満たすとき、すなわち撮像時の露出値が適正露
出に近いときは式（５）により適正露出値を算出し、次
の撮像の露出値を決定し、式（４）の条件外の時は実施
の形態１および実施の形態２に記載した露出制御によっ
て動作させることにより、高速かつ精度の高い自動露出
制御を実現することができる。

【００８０】なお、本フローチャートにおいてはＬＵＴ
のアドレス値の上限の場合、最大アドレス値とし、下限
の場合、最小アドレス値とする上限下限の処理を特に記
載していないが、必要に応じてフロチャート内の処理に
加える必要があることは言うまでもない。

【００８１】

【発明の効果】この発明は以上説明したように構成され
ているので、以下に示すような効果を奏する。この発明
に係る撮像装置においては、撮像素子を用いた撮像の露
出量を調整する露出調整手段と、撮像素子より得られた
信号に基づいて演算を行う演算手段と、露出調整手段を
制御する制御手段とを備え、制御手段は、第１の撮像の
露出量より第１の補正量だけ露出量を増加又は減少させ
て第２の撮像を行い、演算手段の演算結果に基づき第２
の撮像について露出の過不足を判断し、第２の撮像が第
１の撮像より第１の補正量だけ露出量を増加させたもの
である場合に第２の撮像が露出不足と判断されたとき
は、第１の補正量より大きい第２の補正量だけ露出量を
増加させて第３の撮像を行うように露出調整手段を制御
し、第２の撮像が第１の撮像より第１の補正量だけ露出
量を増加させたものである場合に第２の撮像が露出過度
と判断されたときは、第１の補正量より小さい第２の補
正量だけ露出量を減少させて第３の撮像を行うように露
出調整手段を制御し、第２の撮像が第１の撮像より第１
の補正量だけ露出量を減少させたものである場合に第２
の撮像が露出過度と判断されたときは、第１の補正量よ
り大きい第２の補正量だけ露出量を減少させて第３の撮
像を行うように露出調整手段を制御し、第２の撮像が第
１の撮像より第１の補正量だけ露出量を減少させたもの
である場合に第２の撮像が露出不足と判断されたとき
は、第１の補正量より小さい第２の補正量だけ露出量を
増加させて第３の撮像を行うように露出調整手段を制御
したので、高速な露出制御を実現する撮像装置を得るこ
とが出来る。

【００８２】 また、この発明に係る撮像装置において
は、撮像素子の電荷蓄積時間を調整する露出調整手段
と、前記撮像素子より得られた信号に基づいて演算を行
う演算手段と、電荷蓄積時間を時間が長い順又は短い順
にアドレスの上位番地から順に設定したテーブルと、前
記露出調整手段を制御する制御手段とを備え、前記制御
手段は、前記テーブルのｎ番地（ｎは整数）に設定され
た電荷蓄積時間にて第１の撮像を行い、前記演算手段の
演算結果に基づいて第１の撮像の際の露出の過不足を判
断し、前記第１の撮像の際の露出が過分であるときは、
前記テーブルのｎ番地に露出を補正する値ｍ（ｍは整
数）を加えた（ｎ＋ｍ）番地に設定された電荷蓄積時間
で第２の撮像を行い、前記第１の撮像の際の露出が不足
であるときは、前記テーブルｎ番地から前記ｍを減じた
（ｎ−ｍ）番地に設定された電荷蓄積時間で第２の撮像
を行い、前記演算手段の演算結果に基づいて前記第２の
撮像の際の露出の過不足を判断し、前記第２の撮像の際
の露出が過分であって、かつ当該第２の撮像の際の露出
の過不足判断が前記第１の撮像の際の露出の過不足判断
と同じときは、前記テーブルの（ｎ＋２×ｍ）番地に設
定された電荷蓄積時間で第３の撮像を行い、前記第２の
撮像の際の露出が過分であって、かつ当該第２の撮像の
際の露出の過不足判断が前記第１の撮像の際の露出の過
不足判断と異なるときは、前記テーブルの（ｎ＋ｍ／
２）番地に設定された電荷蓄積時間にて第３の撮像を行
い、前記第２の撮像の際の露出が不足であって、かつ当
該第２の撮像の際の露出についての過不足判断が前記第
１の撮像の際の露出についての過不足判断と同じときは
前記テーブルの（ｎ−２×ｍ）番地に設定された電荷蓄
積時間で第３の撮像を行ない、前記第２の撮像の際の露
出が不足であって、かつ当該第２の撮像の際の露出につ
いての過不足判断が前記第１の撮像の際の露出ついての
過不足判断と異なるときは前記テーブルの（ｎ−ｍ／
２）番地に設定された電荷蓄積時間で第３の撮像を行う
ように前記露出調整手段を制御するので、被写体照度の
変動にもすばやく追従できるとともに、信頼性が高く、
高速な露出制御を簡単な構成で実現することができる。

【００８３】また、この発明に係る撮像装置において
は、テーブルのｐ番地、（ｐ＋１）番地及び（ｐ＋２）
番地（ｐは整数であって、テーブルの最下位番地≦ｐ≦
テーブルの最上位番地−２）に設定された電荷蓄積時間
が、（ｐ番地に設定された電荷蓄積時間／（ｐ＋１）番
地に設定された電荷蓄積時間）＝（（ｐ＋１）番地に設
定された電荷蓄積時間／（ｐ＋２）番地に設定された電
荷蓄積時間）の関係を有するので、被写体照度の変動に
もすばやく追従できるとともに、特に信頼性が高く、高
速な露出制御を実現する撮像装置を得ることができる。

【００８４】また、この発明に係る撮像装置において
は、露出調整手段は撮像素子が出力する信号を増幅する
回路を備え、テーブルは、電荷蓄積時間及び増幅回路の
増幅率を撮像の際に露出量が大きくなる順又は小さくな
る順に設定したものであるので、高速で信頼性が高い露
出制御を実現するとともに広い被写体照度に対応可能な
撮像装置を得ることができる。

【００８５】また、この発明に係る撮像装置において
は、撮像素子の電荷蓄積時間を調整する露出調整手段
と、撮像素子より得られた信号の一画面分又はその一部
分を積算して積算値Σを演算する演算手段と、電荷蓄積
時間を該時間の長さが一定の比率で増加又は減少するよ
うにアドレスの上位番地から順に設定したテーブルと、
露出調整手段を制御する制御手段とを備え、制御手段
は、テーブルのｎ番地（ｎは整数）に設定された電荷蓄
積時間にて第１の撮像を行い、演算手段が積算した積算
値Σが所定の範囲内にあるときは、定数Ｃと積算値Σと
の差を比率で除することで適正露出値に対応するテーブ
ル値を指示するアドレス値と第１の撮像にて用いたテー
ブル値を指示するアドレス値との差を算出し、該算出に
て求めた値を露出補正値としてｎ番地に積算値Σが定数
Ｃに近づくように加算又は減算し次の撮像を行うように
露出調整手段を制御したので、撮像の露出量が適正露出
に近いときに特に高速で正確な露出制御が可能な撮像装
置を得ることができる。

【００８６】さらにまた、この発明に係る撮像装置の露
出制御方法においては、第１の撮像時の露出量より第１
の補正量だけ露出量を増加又は減少させて第２の撮像を
することにより得られた信号に基づいて演算を行い、こ
の演算結果に基づいて第２の撮像についての露出の過不
足を判断し、第２の撮像が第１の撮像より第１の補正量
だけ露出量を増加させたものである場合に第２の撮像が
露出不足と判断されたときは、第１の補正量より大きい
第２の補正量だけ露出量を増加させて第３の撮像を行
い、第２の撮像が第１の撮像より第１の補正量だけ露出
量を増加させたものである場合に第２の撮像が露出過度
と判断されたときは、第１の補正量より小さい第２の補
正量だけ露出量を減少させて第３の撮像を行い、第２の
撮像が第１の撮像より第１の補正量だけ露出量を減少さ
せたものである場合に第２の撮像が露出過度と判断され
たときは、第１の補正量より大きい第２の補正量だけ露
出量を減少させて第３の撮像を行い、第２の撮像が第１
の撮像より第１の補正量だけ露出量を減少させたもので
ある場合に第２の撮像が露出不足と判断されたときは、
第１の補正量より小さい第２の補正量だけ露出量を増加
させて第３の撮像を行うようにしたので、高速な露出制
御を実現する撮像装置の露出制御方法を得ることが出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係る実施の形態１の撮像装置の構
成図である。

【図２】 この発明に係る実施の形態１のルックアップ
テーブルを説明する図である。

【図３】 この発明に係る実施の形態１のルックアップ
テーブルを説明する図である。

【図４】 この発明に係る実施の形態１の露出制御を例
示する図である。

【図５】 この発明に係る実施の形態１の露出制御を例
示する図である。

【図６】 この発明に係る実施の形態１の撮像装置の動
作を説明するフローチャートである。

【図７】 この発明に係る実施の形態１の撮像装置の動
作を説明するフローチャートである。

【図８】 この発明に係る実施の形態２の撮像装置の構
成図である。

【図９】 この発明に係る実施の形態２のルックアップ
テーブルを説明する図である。

【図１０】 この発明に係る実施の形態２のルックアッ
プテーブルにおける電荷蓄積時間、アンプ利得及び被写
体照度の関係を説明する図である。

【図１１】 この発明に係る実施の形態２の撮像装置の
動作を説明するフローチャートである。

【図１２】 この発明に係る実施の形態２の撮像装置の
動作を説明するフローチャートである。

【図１３】 この発明に係る実施の形態４のルックアッ
プテーブルを説明する図である。

【図１４】 この発明に係る実施の形態４の露出制御を
例示する図である。

【図１５】 この発明に係る実施の形態４の露出制御を
例示する図である。

【図１６】 この発明に係る実施の形態４の撮像装置の
動作を説明するフローチャートである。

【図１７】 この発明に係る実施の形態４の撮像装置の
動作を説明するフローチャートである。

【図１８】 この発明に係る実施の形態４の撮像装置の
動作を説明するフローチャートである。

【図１９】 この発明に係る実施の形態４の撮像装置の
動作を説明するフローチャートである。

【図２０】 この発明に係る実施の形態４のルックアッ
プテーブルにおける電荷蓄積時間、アンプ利得及び被写
体照度の関係を説明する図である。。

【図２１】 従来の撮像装置の構成図である。

【図２２】 従来の撮像装置の露出制御のための測光エ
リアを示す図である。

【図２３】 従来の撮像装置の構成図である。

【符号の説明】

１ ＣＣＤ、 ２ アンプ、 ３ Ａ／Ｄコンバータ、
４ タイミングジェネレータ、５ 演算手段、 ６
制御手段、 ７ ＬＵＴ、 ８ レンズ、 ９ Ｄ／Ａ
コンバータ、２０ レンズ、 ２１ 絞り、 ２２ 駆
動回路、 ２３ 撮像デバイス、２４ プリアンプ、２
５ 可変利得アンプ、 ２６ Ａ／Ｄコンバータ、 ２
７ 同期分離回路、２８ 切り替え回路、 ２９ 切り
替え制御回路、 ３０ 積算回路、３１ 異常判別回
路、 ３２ 平均値算出回路、 ３３ 比較回路、 ３
４目標メモリ、４０ 測光センサ用レンズ、 ４１ 測
光センサ、 ４２ Ａ／Ｄコンバータ、４３ レンズ、
４４ 絞り、 ４５ 撮像素子、 ４６ 可変利得ア
ンプ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/225 - 5/247

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像素子を用いた撮像の露出量を調整す
   る露出調整手段と、 前記撮像素子より得られた信号に基づいて演算を行う演
   算手段と、 前記露出調整手段を制御する制御手段とを備え、 前記制御手段は、 第１の撮像の露出量より第１の補正量だけ露出量を増加
   又は減少させて第２の撮像を行い、 前記演算手段の演算結果に基づき第２の撮像について露
   出の過不足を判断し、 第２の撮像が第１の撮像より第１の補正量だけ露出量を
   増加させたものである場合に第２の撮像が露出不足と判
   断されたときは、第１の補正量より大きい第２の補正量
   だけ露出量を増加させて第３の撮像を行うように前記露
   出調整手段を制御し、 第２の撮像が第１の撮像より第１の補正量だけ露出量を
   増加させたものである場合に第２の撮像が露出過度と判
   断されたときは、第１の補正量より小さい第２の補正量
   だけ露出量を減少させて第３の撮像を行うように前記露
   出調整手段を制御し、 第２の撮像が第１の撮像より第１の補正量だけ露出量を
   減少させたものである場合に第２の撮像が露出過度と判
   断されたときは、第１の補正量より大きい第２の補正量
   だけ露出量を減少させて第３の撮像を行うように前記露
   出調整手段を制御し、 第２の撮像が第１の撮像より第１の補正量だけ露出量を
   減少させたものである場合に第２の撮像が露出不足と判
   断されたときは、第１の補正量より小さい第２の補正量
   だけ露出量を増加させて第３の撮像を行うように前記露
   出調整手段を制御することを特徴とする撮像装置。
2. 【請求項２】 撮像素子の電荷蓄積時間を調整する露出
   調整手段と、 前記撮像素子より得られた信号に基づいて演算を行う演
   算手段と、 電荷蓄積時間を時間が長い順又は短い順にアドレスの上
   位番地から順に設定したテーブルと、 前記露出調整手段を制御する制御手段とを備え、 前記制御手段は、前記テーブルのｎ番地（ｎは整数）に
   設定された電荷蓄積時間にて第１の撮像を行い、 前記演算手段の演算結果に基づいて第１の撮像の際の露
   出の過不足を判断し、前記第１の撮像の際の露出が過分であるときは、 前記テ
   ーブルのｎ番地に露出を補正する値ｍ（ｍは整数）を加
   えた（ｎ＋ｍ）番地に設定された電荷蓄積時間で第２の
   撮像を行い、前記第１の撮像の際の露出が不足であるときは、前記テ
   ーブルｎ番地から前記ｍを減じた（ｎ−ｍ）番地に設定
   された電荷蓄積時間で第２の撮像を行い、 前記演算手段の演算結果に基づいて前記第２の撮像の際
   の露出の過不足を判断し、 前記第２の撮像の際の露出が過分であって、かつ当該第
   ２の撮像の際の露出の過不足判断が前記第１の撮像の際
   の露出の過不足判断と同じときは、前記テーブルの（ｎ
   ＋２×ｍ）番地に設定された電荷蓄積時間で第３の撮像
   を行い、 前記第２の撮像の際の露出が過分であって、かつ当該第
   ２の撮像の際の露出の過不足判断が前記第１の撮像の際
   の露出の過不足判断と異なるときは、前記テーブルの
   （ｎ＋ｍ／２）番地に設定された電荷蓄積時間にて第３
   の撮像を行い、 前記第２の撮像の際の露出が不足であって、かつ当該第
   ２の撮像の際の露出についての過不足判断が前記第１の
   撮像の際の露出についての過不足判断と同じときは前記
   テーブルの（ｎ−２×ｍ）番地に設定された電荷蓄積時
   間で第３の撮像を行ない、 前記第２の撮像の際の露出が不足であって、かつ当該第
   ２の撮像の際の露出についての過不足判断が前記第１の
   撮像の際の露出ついての過不足判断と異なるときは前記
   テーブルの（ｎ−ｍ／２）番地に設定された電荷蓄積時
   間で第３の撮像を行 うように前記露出調整手段を制御す
   ることを特徴とする撮像装置。
3. 【請求項３】 テーブルのｐ番地、（ｐ＋１）番地及び
   （ｐ＋２）番地（ｐは整数であって、テーブルの最下位
   番地≦ｐ≦テーブルの最上位番地−２）に設定された電
   荷蓄積時間が、 （ｐ番地に設定された電荷蓄積時間／（ｐ＋１）番地に
   設定された電荷蓄積時間）＝（（ｐ＋１）番地に設定さ
   れた電荷蓄積時間／（ｐ＋２）番地に設定された電荷蓄
   積時間） の関係を有することを特徴とする請求項２に記載の撮像
   装置。
4. 【請求項４】 露出調整手段は撮像素子が出力する信号
   を増幅する回路を備え、 テーブルは、電荷蓄積時間及び前記増幅回路の増幅率を
   撮像の際に露出量が大きくなる順又は小さくなる順に設
   定したものであることを特徴とする請求項２に記載の撮
   像装置。
5. 【請求項５】 第１の撮像時の露出量より第１の補正量
   だけ露出量を増加又は減少させて第２の撮像をすること
   により得られた信号に基づいて演算を行い、 この演算結果に基づいて第２の撮像についての露出の過
   不足を判断し、 第２の撮像が第１の撮像より第１の補正量だけ露出量を
   増加させたものである場合に第２の撮像が露出不足と判
   断されたときは、第１の補正量より大きい第２の補正量
   だけ露出量を増加させて第３の撮像を行い、 第２の撮像が第１の撮像より第１の補正量だけ露出量を
   増加させたものである場合に第２の撮像が露出過度と判
   断されたときは、第１の補正量より小さい第２の補正量
   だけ露出量を減少させて第３の撮像を行い、 第２の撮像が第１の撮像より第１の補正量だけ露出量を
   減少させたものである場合に第２の撮像が露出過度と判
   断されたときは、第１の補正量より大きい第２の補正量
   だけ露出量を減少させて第３の撮像を行い、 第２の撮像が第１の撮像より第１の補正量だけ露出量を
   減少させたものである場合に第２の撮像が露出不足と判
   断されたときは、第１の補正量より小さい第２の補正量
   だけ露出量を増加させて第３の撮像を行うようにしたこ
   とを特徴とする撮像装置の露出制御方法。