JPH02219370A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、更に詳しくは撮影により得られた映
像信号が低レベルであっても良好な撮影画像を得るよう
にした撮像装置に関する。

［従来の技術］ 近年、撮像装置を含む映像機器の普及が進み、一般ユー
ザーが電子カメラや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、一般のユーザーは、特別の撮影技術を有してい
ないのが普通であり、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、電子カメラ等の撮像機器には、撮像素子への入
射光量を自動調整するための絞り機構を設けたものがあ
る。

前記絞り機構には、被写体の測光データに連動して自動
駆動するものがあるが、該構成の絞り機構は被写体が所
定値以下の低輝度シーンになった時、連動しなくなる。

そして、撮像素子に入射する光量も低下するので、前記
撮像素子から発生する映像信号が低レベルになる。

このような場合、従来は自動利得制御回路（以下におい
てＡＧＣ回路という）を設け、前記映像信号全体を所定
レベルまで増幅していた。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、従来構造の撮像装置は、被写体が暗い状態、換
言すれば充分な映像信号レベルが得ちれない場合は、前
記ＡＧＣ回路によって映像信号を一様に増幅していた。

従って、撮影画面の平均的な映像信号レベルが低レベル
であっても、一部に明るい部分がある場合には、その明
るい部分が所謂飛んだ状態となり、白く潰れた画面とな
ってしまう問題があった。

本発明は、このような問題点に鑑みて成されたものであ
り、被写体の明暗の差に関わらず良好な撮影を行うこと
ができる撮像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］ このような目的を達成するために本発明は、絞り機構の
開放状態を判別すると共に映像信号のレベルを判別し、
これらの判別結果からガンマ補正により、該映像信号の
低レベル領域を高レベルへ変換する構成とした。

［作用］ このような構成を有する本発明にあっては、絞り機構が
開放状態になる程度に被写体が暗い場合には、映像信号
のレベル判別に連動して該映像信号の低レベル領域が高
レベルヘガンマ補正されるので、映像信号のレベル全体
が一様に増幅されるのではなく、被写体の明暗の差があ
っても良好な撮影を行うことができる。

［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図は本発明の基本的概念を示すガンマ補正曲
線の特性図、第２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、第３図は被写体の撮影状況を示
す説明図、第４図は被写体の多分割を示す説明図である
。

本実施例の特徴は、第２図中に示したガンマ補正回路２
３に関するものであるが、第１図及び第２図を参照して
本発明の基本的概念を説明し、次いで第２図以下を参照
して本発明を適用した電子スチルカメラ全体について説
明する。

先ず、説明の便宜のため、ガンマ補正が行われる理由に
ついて説明する。

撮影された映像を映し出すための受像管（ＣＲＴ）の発
光特性は、第１図にＸとして示すように入力信号の２．
２乗に比例した非直線特性である。

このため、カメラ側に逆補正を行うためのガンマ補正曲
線Ｃからなるガンマ補正回路を設け、その非直線特性に
よって再生時にγ＝１になるようにしている。

本発明は、このガンマ補正曲線に着目し、前記問題点を
解消するように構成したものである。

即ち、ガンマ補正曲線Ｃに代えて、ガンマ補正曲線ｅ、
ｆを設けるものである。

該ガンマ補正曲線ｅ、ｆは、特性曲線の一部、換言すれ
ば映像信号の低レベル領域をガンマ補正する部分をほぼ
直線状になし、高レベル領域をガンマ補正する部分が標
準ガンマ補正曲線Ｃとほぼ同一になされている。

ところで、通常の撮影が行われた場合、ガンマ補正回路
に人力される映像信号Ｖｉｎのレベルは第１図の下部に
ｍ　ｉ　ｎからｍａｘとして示した範囲でレベル変化し
、被写体が低輝度であるほど映像信号のレベルはｍ　ｉ
　ｎになる。

一方、絞り機構が開放状態になるほど低輝度で撮影が行
われた場合、映像信号の全体レベルは、ｍｉｎからｍａ
ｘ　　として示すようにレベル低下する。ここで注目す
べきは、低輝度時の映像信号Ｖｉｎの全体レベルがガン
マ補正曲線ｅ、ｆの直線部分にかかり、該直線部分の傾
きに対応してガンマ補正されることである。

前記のようにガンマ補正された映像信号Ｖｉｎは、所定
の信号処理が行われた後に受像管に供給されるので、再
生時のガンマ補正は第２図に示すように、直線部分の対
応位置がγ〉１になる。

従って、映像信号Ｖｉｎの特に低レベル領域の増幅度が
大になる一方、高しベ）し領域の増幅度は低レベル領域
に比較して小になり、画面全体の階調性が改善される。

以上、本発明の基本概念として、映像信号Ｖｉｎの全体
が低レベルの場合の補正動作を説明したが、＝５ 本発明は画面の一部が明るい場合であっても前記同様の
補正動作を行うことができる。

第３図は、笥記のような補正動作を行い得るように構成
した電子カメラの一実施例を示す。

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−
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−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−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−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上に測光データとなる被写体像を
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
−７は光電変換作用により被写体像の輝度及び色彩に対
応したカラー映像信号Ｖａを発生する。該映像信号Ｖａ
は微小な電圧レベルであり、プリアンプ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（緑）、Ｂ（青）の色
信号を得るものである。色信号Ｒ，Ｇ、Ｂはガンマ補正
回路２３に供給されてガンマ補正されるのであるが、こ
のガンマ補正動作については、第１図及び第２図につい
て説明したとおりである。

マトリクス回路２４は、ガンマ補正された色信号Ｒ，Ｇ
、Ｂに基づ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、綜合カラー映像信号（
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
を省略したデイスプレィ装置、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−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−１４に映し出され、この被写体像はレンズ１３を介
し、ファインダーＦから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−１４を透過した被写体像の輝度は、
受光素子１５によって検出される。この受光素子１５は
、光電変換素子、例えばシリコンフォトセルの如き光電
変換効率の優れた素子によって構成されている。従って
、受光素子１５から得られる測光信号は、前記イメージ
センサ−７から得られる映像信号Ｖａと同一条件のもの
になり、該測光信号から絞り状態と映像信号Ｖａのレベ
ルを検出することができる。

そして、本実施例では被写体像の輝度に対応した測光信
号を得るだけでなく、被写体像を多分割化して光電変換
し、映像信号Ｖａのレベルを判別するように構成されて
いる。

即ち、１フレームの被写体を複数エリアに分割し、分割
した各エリアの輝度に対応した測光信号を個別に得るよ
うに構成されている。

ここで、異常光の被写体例を第４図について説明すると
、主被写体である人物Ａの背面に大ＩＢ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５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５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、換言すれば異常光の条件下では、
主被写体である人物Ａの位置に相当するエリアＰ１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
リアの輝度の差、換言すれば被写体の各部の明るさに対
応した映像信号のレベル差を判別した測光信号ｖｂが得
られることになる。このようにして得られた測光信号ｖ
ｂは、ＡＥ測光部１６に供給されるのであるが、ＡＥ測
光部１６は下一１　〇− 記のような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Ｐｂｌ　、Ｐｂ２　、Ｐｂ３　、Ｐｂ４とする
。そして、例えばＰｂ４／Ｐｂ１Ｏ値から逆光換言すれ
ば明暗の差の有無、及びノｚ４ライトを判別するための
基準値ｋを求める。従って基準値には画像全体の輝度と
映像信号Ｐ１〜Ｐ４の明暗の差に基づいてガンマ補正を
行うか否か、更にガンマ補正量を設定することとなる。

基準値ｋを設定する演算は、各エリアの測光信号Ｐｂｌ
〜Ｐｂ４が人力されることにより自動的に行われる。

前記演算によりｋを求め、この演算に続いて例えばＰｖ
ｌ−Ｐｖ４＜ｋの演算を行い、ｋがＬＥＶ以上になった
とき逆光と判別し、かつガンマ補正量を制御する制御信
号Ｖｃをカメラ制御回路３１に供給する。なお、測光回
路１６は前記以外に、多種の演算を行い得るように構成
してよ（、他の演算例については後述するものである。

一方、判別値ｋを演算した結果、）＼イライトと判別さ
れた場合は、この演算に続いて例えばＰｖｌ−ｐｖ４＞
ｋの演算を行い、ｋが２ＥＶ以上になったときハイライ
トと判別し、かつガンマ補正量を制御する制御信号Ｖｃ
をカメラ制御回路３１に供給する。

従って、前記制御信号Ｖｃは、前記一連の演算によって
逆光とハイライトを判別し、かつガンマ補正量を制御す
る情報を有するものになる。

カメラ制御回路３１はマイクロプロセッサにて構成され
、前記制御信号Ｖｃに対応してガンマ補正回路２３を制
御するのであるが、本実施例におけるガンマ補正回路２
３には第１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。

しかし、本実施例におけるガンマ補正回路２３は、前記
ガンマ補正曲線Ｃを基準にして、複数のガンマ補正曲線
ｅ、ｆが形成されている。

これらのガンマ補正曲線ｅ、ｆは、映像信号の低レベル
領域に対応する部分が直線的になされている。

従って、被写体像が低輝度で絞りが開放されるような場
合、ガンマ補正曲線ｅ、ｆの何れが選択されても前記同
様に再生特性の低輝度部分はγ〉１になり、前記同様の
効果が得られる。故に、従来の様にＡＧＣ回路によって
映像信号のレベル全体を高レベルへ一様に増幅すること
はない。

尚、カメラ制御部３１は前記制御信号Ｖｃに基づいて前
記ガンマ補正曲線ａ−ｅを自動的に選択するが、その選
択例を下記に説明する。

いま仮りに、ＡＥ測光部１６が前記演算により逆光と判
別し、かつ逆光の度合に対応した制御信号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、制御信号Ｖｃに基づいてガンマ補
正回路２３を駆動し、逆光の度合に対応してガンマ補正
曲線ｅ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
されることになる。

上述のガンマ補正を行うことにより、ガンマ補正曲線ｅ
、ｆの特性に基づく前記効果以外に、逆光で暗くなって
いた部分の輝度が明るく補正されるようになり、第４図
を例にすれば人物Ａの輝度が高められて非常に見やすい
映像になる。また、第４図で例示した場合とは逆に、人
物Ａがノ＼イライトである場合は、人物Ａ以外の部分の
輝度が明るく補正されることとなる。

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Ｂ３
１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。

レンズ駆動部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２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Ｐｂｌ　＋Ｐｂ２−Ｐｂ４　、Ｐｂｌ　＋Ｐｂ２＋Ｐ
ｂ３−Ｐｂ４、更にＰｂ２−Ｐｂ４　、Ｐｂ３−Ｐｂ４
と前記にとの比較演算を行い、前記のようにガンマ補正
を行う制御信号Ｖｃを得るように構成してよい。

また、前記実施例では測光信号ｖｂを得るために受光素
子１５が設けられているが、該受光素子１５を削除し、
イメージセンサ７から得られる映像信号に基づいて測光
信号ｖｂを得ることも可能である。この構成によれば、
受光素子１５が不要になるので、単に回路構成が簡単に
なるのみでなく、機械的構造を簡略化し得る等の利点が
ある。

更に、ガンマ補正に関して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
マ曲線に合わせてホワイトバランスをとる必要がある。

従って、多数のガンマ補正曲線を備えた場合、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。

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、逆光時に前記ＡＥ測光部１６から
制御信号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。該構成であっても、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、良好に撮影
し、かつ再生することができる。

更に、前記実施例では複数のガンマ補正曲線を設け、測
光データにより自動選択するように構成されているが、
該構成に限定されるものではない。

例えば、ガンマ補正曲線を手動により選択するための選
択回路を設け、カメラ制御部３１を介して手動選択を行
うように構成してもよい。

また、前記ガンマ補正曲線Ｃ及びＣ′をガンマ補正回路
に併用し、被写体の状況や絞り等に合わせて使い分ける
ように構成してもよい。

更に、現在選択されているガンマ補正曲線を表示する表
示子役を設けてもよい。

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、本発明のは広い範囲にわ
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
得られる映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。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明の撮像装置によれば、被写
体の輝度の差及び被写体の全体の輝度を判別して映像信
号の低レベル領域を高レベルヘガンマ補正することとし
たので、本発明を適用した撮像装置によれば、映像信号
の全体レベルが低下した場合更に被写体の輝度差が大の
場合であっても階調性の優れた画像を再生することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的概念を説明するガンマ補正曲線
の特性図、 第２図はガンマ補正特性曲線図、 第３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４図は被写体の撮影状況を示す説明図、図中の符号 １；撮影光学系 ７：イメージセンサ− １５：受光素子 Ｌ６：ＡＥ測光部 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 Ｖａ：カラー映像信号 Ｖｂ＝測光信号 Ａ：主被写体 ａ−ｅ：ガンマ補正曲線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 撮像素子に入射する入射光量を制御する絞り機構が開放
   状態か否かを判別すると共に撮影された映像信号のレベ
   ルを判断し、前記絞り機構が開放状態と判断され且つ前
   記映像信号のレベルが所定レベル以下と判断された時、
   ガンマ補正手段によって該映像信号の低レベル領域を高
   レベルに補正する構成を有することを特徴とする撮像装
   置。