JPH0256180A - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、露出調整手段及びガンマ補正機構を備えるビ
デオカメラ等の撮像装置に関する。

（【１）従来の技術 ビデオカメラ等の撮像装置において、被写体に対して適
切な撮像輝度信号レベル（明るさ）を得ることは重要な
要素である。これには、画面内の撮像信号の絶対的なレ
ベル（平均の明るさ）と相対的なレベル（コントラスト
）がある。

前者は、光学絞り、ＡＧＣ回路等の露出調整機構により
、また後者はガンマ（７）補正機構により適切に調整さ
れる。

更に詳述すると、一般に広く賞月されている露出調整機
構としては、レンズ等の光学絞り及び撮像映像信号レベ
ルを増幅するアンプの増幅率の制御にて為されるものが
あるが、この方法には画面内に光源等の高輝度部を含む
場合や、背景が非常に暗い場合に、主要被写体が適切な
明るきを得られないという問題点があった。

この問題点を解決するために、多くの画面において主要
被写体は、その中央に置かれるということを利用した露
出補正法が提案されている。例えは、特開昭６２−１１
０３６９号公報（ＨＯ４Ｎ　５／２４３）には、画面を
中央領域と周辺領域の２つに分割し、夫々の領域におけ
る撮像映像信号の信号レベルを評価値として検出し、周
辺領域の評価値に対して中央領域の評価値に重みを付け
たくａｉ端な場合には１：０）上で両評価値の比に応じ
てレンズの絞り量及び撮像映像信号の増幅利得を制御す
るととにより、中央領域の露出決定に対する寄与を増加
させる技術が開示されている。

ところで、被写体輝度のダイナミックレンジに対して、
現在の撮像素子のそれは道かに小さく、更にＣＲＴ等の
表示装置のそれは更に小さい。このため、上述の様に輝
度信号の絶対レベルの制御だけでは、高輝度部のサテリ
、低輝度部の黒つぶｔしは避けられず、被写体全体に対
して適切な明るさを得ることは困難である。

そこで、通常の撮像装置では、文献１カラービデオカメ
ラとその使い方」（日本放送出版協会、昭和５６年３月
２０日発行）のＰ９３に示される様に、撮像素子の光電
変換特性（ガンマ特性）及び表示装置の非線形電光変換
特性に基づく撮像素子から表示装置までのシステムの総
合ガンマ特性を°常に１とするために、カメラ側で回路
内にガンマ補正を行う技術が採用きれている。

（ハ）発明が解決しようとする課題 油記従来技術（特開昭６２−１１０３６９号公報）の様
に、１１被写体が存在する中央部を優先エリアとし、こ
のエリアの輝度レベルが目標レベルに一致する様に露出
調整を実行すると、中央部が周辺部を含んだ画面全体に
対して相対的に著しく暗い場合に、この中央部を最適な
輝度レベルに制御すると、周辺部の非優先エリアは著し
く露出過多となり、逆に相対的に著しく明るい場合に最
適な輝度し・＼ルに制御すると、周辺部は著シ、＜露出
不足となる。

また匹夫エリア内の輝度レベルが極端に小さい場合には
、Ｓ／Ｎが劣化してノイズの影響により輝度レー・ルに
頻繁に変動が生じ露出制御が不安定となる。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、撮像画面を分割することにより設定された優
先Ｊ、リアを含む複数のエリア毎に撮像映像信号の輝度
レベルを検出し、優先エリアの輝度レベルが目標レベル
に一致する様に露出調整を行なうと共に、エリア毎の輝
度レベルより画面フントラストを検出し、このコントラ
ストより補正用ガンマ値を決定してガンマ補正を行うに
際して、優先エリアの輝度レベルと他のエリアの輝度レ
ベルとの関係により、補正用ガンマ値を変化させ、また
極端に輝度レベルが小さいエリアについては、その輝度
レベルを固定値に置換することを特徴とする。

（ホ）　作用 本発明は上述の如く構成したので、優先エリアと画面全
体の輝度レベルとの間に大きな差がある場合に、画面コ
ントラストが圧縮され、非優先エリアの露出過多及び不
足が低減される。また輝度レベルが小さい時のノイズに
よる影響が軽減され、最適な露出制御が可能となる。

くべ）実施例 以下、図面に従い本発明の一実施例について説明する。

第１図は本実施例の回路ブロック図である。

（１）はビデオカメラ部であり、フォーカスレンズ（２
）を支持して光軸方向に進退せしめるフォーカスリング
（３）を駆動するフォーカスモーフ（４）と、露出制御
する光学絞り機構（６）と、この絞り機構（６）を駆動
するアイリスモータ（７）と、被写体光を撮像映像信号
に変換する固体撮像素子（ＣＣＤ）を有する撮像回路く
８）が配されている。

撮像回路（８）により得られる撮像映像信号中の輝度信
号は、バイパスフィルター（ＨＰＦ）（９）と、ロウパ
スフィルター（ＬＰＦ）（ｔｔ）及び同期分離回路（１
２）に送られる。

同期分離回路（１２）にて輝度信号より分離された垂直
同期信号（ＶＤ）、水平同期信号（ＨＤ）は、ザンプリ
〉・グエリアを設定するために切換制御回路（１３）に
供給される。

切換制御回路（１３）は、垂直・水平同期信号（ＶＤ　
＞（ＨＤ　）及びＣＣＤを駆動きせるクロンクとなる固
定の発振器出力に基いで、第２図に示す様に画面中央に
長方形のサンプリングエリア（Ａ１）と°、このエリア
（Ａｔ＞を含み面積がエリア（Ａ１）の４倍のサンプリ
ングエリア（Ａ２）及びこのエリア（Ａ２）の周囲にサ
ンプリングエリア（Ａ３）（Ａ４）（Ａ５）（Ａ６）が
設定できる様に選択信号（Ｓ２）が後段の選択回路（１
５）に出力され、また、ＨＰＦ（９）出力とＬ　Ｐ　Ｆ
（１１）出力を選択する切換イぎ号（５１）が、切換回
路（１４）に供給される。

切換回路（１４）は、切換信号（Ｓｌ）を受けて、所定
期間、例えば３２フイ一ルド間はＨＰＦ（９）出力を選
択し続け、３２フイールド毎に１フイ一ルド間だけＬＰ
Ｆ（１１）出力を選択し、以後この切換動作を同周期で
繰り返す。

選択回路（１５）は、選択信号（Ｓ２）に基いて、切換
回路（１４）にて選択されたＨＰＦまたはＬＰＦの出力
を、サンプリングエリアに応じて積算回路（１６）（１
７）・・・り２１）に選択出力する。即ち、第１サンプ
リングエリア（Ａ１）に関する各フィルター出力は積算
回路（１６）に、第２サンプリングエリア（Ａ２）に関
する各フィルター出力は積算回路＜１７）に、以下第３
乃至第６サンプリングエリア（Ａ３）＜Ａ４）（Ａ５ン
（Ａ６）に関するフィルター出力は、夫々積算回路（１
８）（１９）（２０）（２１）に出力される。

積算回路（１６）はＡ／Ｄ変換器（２２）、加算器（２
３）、メモリ回路（２４）にて構成され、Ａ／Ｄ変換器
（２２）は選択回路（１５）を通過してくる各フィルタ
ー出力を順次Ａ／Ｄ変換して、加算器（２３）に出力す
る。

加算器（２３〉は前段のＡ／Ｄ変換器〈２２）後段のメ
モリ回路（２４）と共にディジタル積分器を構成してお
り、メモリ回路（２４）出力とＡ／Ｄ変換器（２２）出
力を力Ｏ算して、その加算結果を再びメモリ回路（２４
ンに供給する。メモリ回路（２４）はフィールド毎にリ
セットきれ、加算器（２３）出力、即ちフィルターを経
た輝度信号のレベルのディジタル変換値の第１サンプリ
ングエリア（Ａ１）についての１フイ一ルド分を保持す
ることになる。

積算回路（１７）（１８）・・・（２１）についても、
積算回路（１６）と全く同一の構成を有しており、積算
回路の夫々に内蔵されるメモリ回路には、夫々のサンプ
リングエリアに関する現フィールドにおいて選択された
フィルターを通過した輝度通量のレベルの１フイールド
についての積分値が保持されることになる。これらの各
メモリ回路の積分値は、更ニ後段のメモリ回路（２５）
に−括して記憶される。

ＨＰ　Ｆ（９）のカットオフ周波数は、具体的には２０
０ＫＨｚ　〜２．４ＭＨｚの帯域の通過を許容し、ＬＰ
Ｆ（１１）のカットオフ周波数は、０〜２．４ＭＨｚの
帯域の通過を許容すべく設定されている。尚、２．４Ｍ
Ｈｚは輝度信号とは直接関係のない極めて高い周波数で
あり、その値にあまり意味はなく、Ｉ（ＰＦ（９）は２
００ＫＨｚ以上の帯域がとり出せればよく、ＬＰＦ（１
１）は実質的には省略して、ＬＰＦ（１１）の選択時に
は撮像輝度信号を直接、切換回路（１４）に供給しても
よい。

従って、ＨＰ　Ｆ（９）及びＬＰＦ（１１）のいずれか
を通過した輝度（ｇ号の高域または低域成分が、１フイ
一ルド分についてディジタル的に積分きれ、各サンプリ
ングエリア毎に現フィールドの積分値としてメモリ回路
（２５）に記憶されることになる。

ここでメモリ回路（２５）に記憶されている積分値のう
ち、Ｌ　Ｐ　Ｆ　（１１）を選択した時の低域成分の積
分値は単位面積当りに正規化して露出制御用の露出評価
値として、またＨＰＦ（９）を選択した時の高域成分の
積分値はフォーカス制御用の焦点評価値として後段のマ
イクロコンピュータ（マイコン）（２６）にて演算処理
きれる。

これらの評価値は、マイコン（２６）によりソフトウェ
ア的に処理され、この処理結果に基いてフォーカスモー
タ制御回路（２７〉に指令を発し、フォーカスモータ（
４〉を駆動させてフォーカスレンズ（２）を進退させ、
焦点評価値が最大となる様にオートフォーカス動作を実
行し、またアイリスモータ制御回路（２８）に指令を発
し、アイリスモータ（７）を駆動させて光学絞り機構（
６）を作動させて、露出評価値が所定の値となる様に自
動露出調整が可能となる。

次に第３図のフローチャートを参考にしてマイコン（２
６）のオートフォーカス動イ乍、オートアイリス動作の
メインルーチンを説明する。

ビデオカメラが動作状態に入ると、マイコン（２６）は
第３図のメインルーチンを１フイールド毎に実行する。

まず５ＴＥＰ（３０）にて、メモリ回路（２５）から現
フィールドでの各サンプリングエリアでの１フイ一ルド
分の積分値がマイコン〈２６）内に読み込まれる。

次にオートフォーカス動作とオートアイリス動作を時分
割で行う為に設けられたカウンタ（Ａ　Ｅ−ＣＮＴ）か
らデクリメント、即ち１減算しく５ＴＥＰ　（３２））
、カウンタの値が０か否かの判定を為しくＳ　Ｔ　Ｅ　
Ｐ（３３））、カランタイ直が０でなければ、オートフ
ォーカス動作を実行し、カウンタ値が００時のみオート
アイリス動作を実行する。オートフォーカス動作は、Ｈ
ＰＦ（９）出力の積分値である焦点評価値に基いて、フ
ォーカスレンズ（２）を合焦位置に保持するためのＡＦ
ルーチン（３５）を実行ｒることにより為きれる。

ＡＦルーチン実行中は、ＨＰＦ（９）を選択した時の、
第１、第２サンプリングエリア（Ａｔ）（Ａ２）の積分
値（ＤＡＴＡ（１））（ＤＡＴＡ（２））を現フィール
ドでの各エリアの焦点評価値（Ｘ（１））ぐＸ（！のと
して取り出し、まずフォーカスエリアとして第１サンプ
リングエリア（Ａ１）を指定して、フォーカスモータ〈
４）を駆動させてフォーカスレンズ（２）を変位させ、
第１サンプリングエリア（Ａ１）における焦点評価値Ｘ
（１）について、１フイールド毎に、即ち焦点評価値Ｘ
（＋）が更新される毎に、現フィールドと前フィールド
での焦点評価値を比較し、この焦点評価値が大きくなる
方向にフォーカスモータ〈４）の回転を持続させ、山の
頂点、即ち最大評価値となる位置を検出し、この位置に
達するとここを合焦位置としてフォーカスモータ（４）
を停止させフォーカスレンズ（２）を固定して合焦動作
を完了する。

また山の頂点検出時に遠点から近点までレンズ位置が変
化Ｉ７たにも拘らず、第１サンプリング二ノア（Ａｌ）
での焦点評価値Ｘ　（Ｉ）に明確な山の頂点が検出でき
ず、第２サンプリングエリア（Ａ２）での焦点評価値Ｘ
　（１）の最大評価値の方が、第１サンプリングエリア
（Ａ１〉での焦点評価値Ｘ　＜　Ｉ　）の最大評価値よ
りエリアの単位面積当りについて大きい場合には、第２
ザンブリングエリア（Ａ２）をフォーカスエリアとして
指定し、以後、焦点評価値Ｘ。、が最大評価値をとるレ
ンズ位置を合焦位置として、このレンズ位置を保持して
合焦動作を完了する。

更にＡＦルーチンでは山の頂点に到達して、この位置に
レンズを一旦固定して合焦動作が完了した後も、焦点評
価値の変化をを視し、大きく焦点評価値が変化した場合
には、被写体が移動してフォーカスエリアから外れたと
して再び合焦動作を最初からやり直させる被写体変化の
監視動作が実行される。この監視動作において、第１サ
ンプノングエリア（Ａ１）をフォーカスエリアとして合
焦動作を終了すれば、まずこの第１サンプリングエノア
（Ａ１）について監視動作を行い、仮に第１サンプリン
グエリア（Ａ１）の焦点評価値Ｘ　（１）に大きな変化
が生じた時には、更に第２サンプリングエリア（Ａ２）
の焦点評価値Ｘ（！、に変化が生じたか否かを判断し、
生じた時には合焦動作の再開を指示するが、この焦点評
価値Ｘ０．には大きな変化が生しない場合には、主要な
被写体は第１２図に示す様に鎖線の位置から実線の位置
、即ち第２サンプリングエリア（Ａ２）内で第１サンプ
リングエリア（Ａ１）から外れた位置に単に横方向に移
動したに過ぎないとして、フォーカスエリアを第１サン
プリングエリア（Ａ１）から第２サンプリングエリア（
Ａ２）に切換えて、監視動作を継続する様に構成されて
いる。

上述のＡＦルーチンが終了すると、カウンタ（ＡＥ−Ｃ
ＮＴ）の内容が１ｆｊ、算きれて、カウンタ値が０にな
るか否かが判定され（ＳＴＥＰ（３６））、０となるの
であれば、マイコン（２６）より切換制御回路（１３）
に制御１８号が発せられ、これを受けて切換回路（１４
）にはＬＰＦ（１１）を選択する様に切換信号（Ｓｌ）
が発せられ、Ｌ　Ｐ　Ｆ（１１）の選択が為される（Ｓ
　Ｔ　Ｅ　Ｐ（３７））。こうしてＬ　Ｐ　Ｆ（１１）
が選択きれ乙と、この選択によって得られる評価値が読
み込まれるのを待つ。

方、５ＴＥＰ（３３）にてオートアイリス動作が選択き
れると、オートアイリス動作の基本であるＡＥルーチン
（３８）が実行され、その後、カウンタ（ＡＥ−ＣＮＴ
）を初期状態に戻しくＳ　Ｔ　Ｅ　Ｐ（３９））、フィ
ルターをＨＰ　Ｆ（９）に選択して（ＳＴＥＰ（４０）
）、次のフィールドの評価値の積算を待つ。ここでカウ
ンタ（ＡＥ−ＣＮＴ）の初期状態とは、３２フイールド
毎にＬ　Ｐ　Ｆ　（１１）を通過した輝度信号に基いて
露出評価値を算出するために初期値”　３２’“を設定
した状態を言う。

次にオートアイリス動作をフローチャートに従って説明
する。メインルーチンの５ＴＥＰ（３８）でカウンタ（
ＡＥ−ＣＮＴ）のカラントイ直がゼロになった時、即ち
合焦動作の開始より３２フイールドが経過するとオート
アイリス（ＡＥ）ルーチンが第４図に示す様に実行され
る。まずメインルーチンの５ＴＥＰ（３０）にて読み込
まれた第１、第３乃至第６サンプリングエリア（Ａｔ）
（Ａ３）・・・（Ａ６）における、ＬＰＦ（１１）を通
過した輝度信号の１フイ一ルド分の積分値ＤＡＴＡ（１
）、ＤＡＴＡ（３）、・・・ＤＡＴＡ（６）を、各エリ
アの面積により正規化した値、即ち第１、第３乃至第６
ザンブリングエリア（Ａｔ）（Ａ３）・・・（Ａ６）の
面積（ＳＭＩ　）（５Ｍ３）・・・（５Ｍ６）で割算し
て得られる単位面積当りの積分値を、各エリアにおける
露出評価値Ｚ　（１）、Ｚ（１：ｌ・・・Ｚ（、、とし
てＳ　Ｔ　Ｅ　Ｐ　（２００）にて算出する。

但し、第２サンプリングエリア（Ａ２）は、前述の如く
第１サンプリングエリア（Ａ１）を含んだエリアと定義
して合焦動作に用いていたが、露出制御動作では各露出
評価値に該当するエリアは夫々独立のエリアとする。従
って、露出評価値Ｚ（！、は第２サンプリングエリア（
Ａ２）から第１サンプリングエリア（Ａ１）を除いたエ
リアの露出評価値と定義する。即ち、Ｚ（＊、■（ＤＡ
ＴＡ（２）−ＤＡＴＡ（１））／（（５Ｍ２）−（ＳＭ
Ｉ））として算出きれる。

＋Ｚ（１）＋Ｚい）＋Ｚ（＋、＋Ｚ（６）＋Ｚ＜＊、）
を平均露出評価値（Ｚ　Ａ　）と１．　テＳ　Ｔ　Ｅ　
Ｐ　（２０１）ｌニーＣ［出する。

次にこの画面の輝度レベルを代表し、制御の対象とする
対象評価値（Ｚ７）を決定する。まず、前述のオートフ
ォーカス動作で通常、主要被写体が存在するとしてフォ
ーカスエリアに使用した第１サンプリングエリア（Ａ１
）を優先し、この第１サンプリングエリア（Ａ１）の露
出評価値Ｚ（＋）が平均露出評価値（ＺＡ）に対して、
ある所定の許容範囲内に入っているか否かを判別し、両
露出評価値の対（ａ）内に入っているとＳ　Ｔ　Ｅ　Ｐ
　（２０２）にて判断されるならば、５ＴＥＰ（２０３
）にてこの露出評価値Ｚ（１，を対象評価値（２丁）と
し、またＩＬＯＧ述のオートフォーカス動作においてフ
ォーカスエリアとして大きい方の第２サンプリングエリ
ア（Ａ２）が指定されているとＳ　Ｔ　Ｅ　Ｐ　（２０
４）にて判断された時には、露出評価値２（、）が平均
露出評価値（ＺＡ）に対しである所定の範囲内に入って
いる（ａ）内に入っているとＳ　Ｔ　Ｅ　Ｐ　（２０５
）にて判断された時には、５ＴＥＰ（２０６）にてこの
露出評価値２（１）を対象評価値りｚｔ）とする。

が満足されないと判断された時、またはＩ　ＬＯＧカス
エリアが第１サンプリングエリア（Ａｔ）と指定されて
いる時は、各エリアの露出評価値Ｚ（１）ロー１〜６〉
のうち、平均露出評価値（ｚＡ）に対して所定値（ａ）
以下にあるものの平均を対象評価値＜ｚｙ）トして５Ｔ
ＥＰ（２０７）にて算出する。尚、全エリアでの露出評
価値がいずれも所定範囲内器こないとＳ　Ｔ　Ｅ　Ｐ　
（２９０）にて判断された時には、第１す）プリングエ
リア（ＡＩ）の露出評価値ｚ（１）を対象評価値（Ｚア
）とする。更にＳ　Ｔ　Ｅ　Ｐ　（２０８）で番ま露出
評価値Ｚ　（１）（ｉ−１〜６　）の中の最大値をＺ　
ｍｉｘ、最小値をＺｍｉｎとして露出決定に必要な値と
して設定する。

Ｓ　Ｔ　Ｅ　Ｐ　（２０２）（２０５＞（２０７）にて
各露出評価値が平均露出評価値（ＺＡ）に対して予め設
定された許容範囲内にあるか、範囲外で大きく異なった
値であるかを判断するに際して、単に両者の比を用ｌ／
１ても問題はないが、本実施例ではこの両者の比のダイ
ナミックレンジが極めて広いこと考慮して対数圧縮した
上で所定値（ａ）と比較している。

以上の様に、複数のサンプリングエリアの露出評価値の
中のオートアイ１，１ス動作を実行するに際して、用い
られるエリアの露出評価値である対象評価値は、第１サ
ンプリングエリア（Ａ１）の露出評価値Ｚ（＋）が優先
され、この第１サンプリングエンア（Ａｌ）に光源等の
極端な高輝度部や深緑等の極端な低輝度部、即ち異常輝
度部が存在し、平均評価値（２，１）との比の対数圧縮
値が所定（ｉ（ａ）の範囲内にない場合には、フォーカ
スエリアが第２す／プリングエリア（Ａ２）であれば露
出評価値Ｚ（。

を優先する。更にこの第２サンプリングエリア（Ａ２）
にも異常輝度部が存在する場合には、異常、１１１１１
度部が存在しないエリアの露出評価値の平均値を対象評
価値とし、これに該当丈るエリアをオートアイリス動作
に用いる。

上述の如く設定された６僅により、まず絞りの決定を第
５図のフローチャー１・に基いて実行する。５ＴＥＰ（
２１０）にてまず、対象評価値（Ｚ丁）と°対象評価値
（２１）と最小値（Ｚ　ｍｉｎ　）の比の対数１．０て
導出する。この明暗判別値（Ｄ＞は、対象評価値（２１
）の基である主要被写体が画面内で相対的に明るいか暗
いかを判別するパラメータとなり、主要被写体が明るく
対象評価値（２１＞が相対的に太り、明暗判別値（Ｄ＞
は大きくなる。逆に対象評価値（Ｚ□）が相対的に小さ
い場合には、前項は小さくなり、後項は大きくなり、明
暗判別値（Ｄ）は小さくなる。

尚、この明暗判別値（Ｄ）の算出に際して、評価値の比
の対数を用いている理由は、人間の視覚において明るき
の認識は通常、実際の被写体の輝度レベルが指数関数的
、例えば輝度レベルが２倍→４倍−８倍と大きくなれば
、視覚上の明るさはリニアに変化する点に着目している
。

Ｓ　Ｔ　Ｅ　Ｐ　（２１１）（２１２＞にて判別値＜Ｄ
）が所定値（ｂ）（ｂ＞Ｏ）の範囲内である、即ちＩＤ
Ｉ＜ｂが成り立つと判断された時には画面内の中間的な
明るさであるとして対象評価値（ｚｄを制御する目標値
の上限（ＺＵ）及び下限（２，）をＳ　Ｔ　Ｅ　Ｐ　（
２１３）にて夫々（Ｖ）（ｖ）に定め、また判別値（Ｄ
＞が＋ｂ以上と判断された時には相対的に明るいとして
Ｌ限＜ＺＵ）、ド限（ＺＬ）をＳ　Ｔ　Ｅ　Ｐ　（２１
４）にて夫々（Ｕ）（ｕ）に定める。更に判別値（Ｄ＞
が−ｂＩ２Ｊ、下と判断された時には、相対的に暗いと
して上限（Ｚｏ）、下限（ｚＬ）をＳ　Ｔ　Ｅ　Ｐ　（
２１５）にて夫々（Ｗ）（ｗ）に定める。ここでこれら
の上、下限には夫々Ｕ≧Ｖ）Ｗ、ｕ＞Ｖ＞Ｗの関係を予
め持たせておくことにより、対象評価値（ｚ、ｒ）の画
面内の相対的な明るさに対応した目標範囲が得られるこ
とになる。

尚、上述の所定値（ｂ）は、主要被写体の輝度レベルが
画面全体の輝度レベルに対して、著しく明るいかあるい
は著しく暗いと視覚上認識きれ得る時の限界値であり、
予め実験的に求められている。

次ニＳ　Ｔ　Ｅ　Ｐ　（２１６）（２１７）４：　で対
象評価値（２丁）と目標値の上、下限（ＺＵ）、（ＺＬ
）とを比較し、Ｚ、＞Ｚｔ＞ＺＬが成立するならば、適
正露出が得られたと１．て光学絞り機構（６）を駆動さ
せるアイルスモーク（７）を停止状態に維持して、現在
の絞り！：維持し、対象評価値（ＺＴ〉が上限（ＺＵ）
より大きければ露出過多であるとして、Ｓ　Ｔ　Ｅ　Ｐ
　（２１９）にて絞り機構が絞り量を１ステツプ閉じる
方向にアイリスモータ（７）を駆動し、逆に対象評価値
（ＺＴ）が下限（ＺＬ）より小さければ、露出不足であ
るとしてＳ　Ｔ　Ｅ　Ｐ　（２１８）にて絞り量を１ス
テップ開く方向にアイリスモータ（７）を駆動させる。

尚、アイリスモータ（７）は、ステッピングモータにて
構成されている。

このアイリスモータく７）による絞り量の調整中は、Ｓ
　Ｔ　Ｅ　Ｐ　（２２２）にで撮像映像信号を増幅する
ＡＧＣアンプ（３０１）の利得を一定値（利得−〇でも
よい）に固定している（この状態をＡＧＣ動作ＯＦＦ状
態と呼ぶ）、また入射光量をｉｔするだけでは適正な露
出が困難となった場合、即ち被写体が極端に低輝度でＳ
　Ｔ　Ｅ　Ｐ　（２１８）を繰り返す間に絞り機構が開
放状態になったとＳ　Ｔ　Ｅ　Ｐ　（２２０）にて判断
され、この状態に達しても適正な露出が得らレナイ場合
ニハ、Ｓ　Ｔ　Ｅ　Ｐ　（２２１）にてＡＧＣアンプ（
３０１）を作動させて、その増幅利得を可変とし、入力
される撮像映像信号のレベルの大小に応じて利得を増減
して出力が一定レベルとなるまで増幅する（この状態を
ＡＧＣ動作動作状Ｎ状態ぶ）。

尚、光学絞り機構（６）の開放状態は、アイリスモータ
（７）の全回転量（全ステップ数）をを視したり、光学
絞り機構（６）自体の動作をメカ的に検出することによ
り検知可能である。

上述の如く明暗判別値（Ｄ＞の大小に応じて、目標値の
上限、下限な微妙に変化させて露出Ｉｔを実行する場合
の具体例を第７図乃至第９図に示す。尚、各図において
対象評価値〈ｚ７）は、フォーカスエリアである第１サ
ンプリングエリア（Ａ１）から得られ、主要被写体はこ
の第１サンプリングエリア（Ａ１）に存在し、主要被写
体の輝度レベルは対象評価値（Ｚ７）に該当する。

図中、横軸は主要被写体及び背景を含む全被写体の露出
調整を施されていない実際の輝度レベルであり、画面全
体の輝度領域を（Ｌ）（矢印０で示す）で示し、主要被
写体の実際の輝度レベルをく）で示している。縦軸は絞
り機構（６）、ＡＧＣア／ブ（３０１）を通過して露出
調整が為された後の撮像映像信号の輝度レベルで、人間
の視覚の上で品位の良い映像であると認識できる許容範
囲である適正露出範囲（Ｍ＞を矢印で示している。

ここで第７図は明暗判別値（Ｄ）と所定値（ｂ）との間
にＩＤＩ＜ｂの関係が成り立ち、対象評価値＜２１＞、
即ち主要被写体の実際の輝度レベル（）が画面全体の輝
度領域（Ｌ）の略中央に位置し、主要被写体が相対的に
中間的な明るさを有している場合を示し、第８図はＤ＜
−ｂの関係が成り立ち、主要被写体の実際の輝度レベル
（）が領域（Ｌ）のやや低い位置にあり、主要被写体が
相対的に暗い場合を示し、第９図はｐ＞−Ｂ＋の関係が
成り立ち、主要被写体の実際の輝度レベルが領域（Ｌ）
のやや高い位置にあり、主要被写体が相対的に明るい場
合を示す。

各図において、（Ｐ）は、従来例の一種であり、画面全
体の平均輝度レベルにのみ基いて露出調整を実行する方
法を採用した場合の、全被写体による露出調整後の撮像
映像信号の輝度レベル領域であり、全被写体の実際の輝
度レベルとこの時の撮像映像信号の輝度レベルとは直線
（ｐ）に示す関係となる。この領域（Ｐ）の平均値（Ａ
　Ｖ　）（Ｐの中点）を適正露出範囲（Ｍ）の中点であ
る最適値（ｍ）に−致させることにより、画面全体につ
いては適正露出範囲（Ｍ）を略中央に位置させることが
できるが、第８図、第９図に示す様に主要被写体の実際
の輝度レベル（）は、画面全体の実際の輝度領域（Ｌ＞
に対して相対的に低いあるいは高い位置であれば、主要
被写体の撮像輝度レベルは（ｔｌ）となリ、適正露出範
囲（Ｍ）から外れて、主要被写体は露出不足となる。

また（Ｑ）は、従来例の一種であり、主要被写体の撮像
輝度レベルあるいはこの主要被写体を含むエリアの撮像
輝度レベルを最適値（ｍ）に一致させる方法を採用した
場合の、全被写体による、即ち画面全体の撮像映像信号
の輝度レベル領域であり、全被写体により実際の輝度レ
ベルとこの時の撮像輝度レベルとは直線（ｑ）に示す関
係となる。

この方式によると主要被写体には最適な露出が得られる
が、第８図、第９図の場合には背景等のその他の画面が
大きく適正露出範囲を外れており、薄暗いまたは白くサ
チリを生じた画面となる。

（Ｒ）は本実施例の方式における全被写体による撮像映
像信号の輝度レベル領域であり、画面全体の実際の輝度
レベルと露出調整後の撮像映像信号の輝度レベルとは直
線（ｒ）に示す関係となる。後述する様に、この直線（
ｒ）を上下方向にシフトすることにより目標値を微妙に
変化きせることになる。

第５図のフローチャートにおいて明暗判別値（Ｄ）の絶
対値が所定値（ｂ）の範囲内にあって画面全体に対して
中間的な明るさであれば、目標値の上、下限を夫々（Ｖ
）（ｖ）に定めることにより、主要被写体が含まれる対
象評価値（ｚｌ）がこの上、下限（Ｖ）（ｖ）の間に位
置する様に絞り機構が作動して、第７図に示す様に主要
被写体の撮像輝度レベル（ｔ３）は領域（Ｑ）と同様に
最適値（ｍ）に一致し、全被写体による画面全体の撮像
輝度レベル領域（Ｒ）は適正露出範囲（Ｍ）を略中夫に
位置せしめ、適正な露出調整が為される。

明暗判別値（Ｄ）と所定値（ｂ）との間にＤ＜−ｂの関
係が成り立ち、主要被写体の輝度レベルが相対的に暗い
と認められる時には、対象評価値の目標値の上、下限（
ＺＬ＋）（ＺＬ）を夫々（Ｖ）（ｖ）よりも小さな（Ｗ
）（ｗ）に変更し、絞り機構を作動さセて、対象評価値
（ＺＴ）をこの上、下限（ｚｕ）（ＺＬ）内に位置せし
めることにより、第７図の直線（ｒ）を下方にシフト許
せて主要被写体の撮像輝度レベルを適正露出範囲（Ｍ）
の下限近傍に位置せしめ、画面全体の撮像輝度レベル領
域（Ｒ）を適正露出範囲（Ｍ）にできる限り合致さ−Ｕ
ることにより、主要被写体に視覚の上で十分に品位の良
い適正な露出が得られ、且つ他の画面も大きく適正露出
範囲（Ｍ）を外れることなく良好な画面が得られる。

更に明暗判別値（Ｄ）と所定値（ｂ）との間にＤ〉十す
の関係が成り立ち、主要被写体の輝度レベルが相対的に
明るいと認められる時には、対象評価値の目標値の上、
下限（’ｌ　Ｌｌ）（Ｚ　Ｌ）を夫々（Ｖ）（ｖ）より
も大きな（Ｕ）（ｕ）に変更して絞り機構を作動せしめ
ることにより、第８図の直線（ｒ）を上方にシフトさせ
て主要被写体の撮像輝度レベルを適正露出範囲（Ｍ）の
上限近傍に位置せしめ、画面全体の撮像輝度レベル領域
（Ｒ）を適正露出範囲（Ｍ＞にできる限り合致させるこ
とにより、主要被写体に視覚の上で十分に品位の良い適
正な露出が得られ、且つ他の画面も大きく適正露出範囲
（Ｍ＞を外れることなく良好な画面が得られる。

次に第６図のフローチャートに基いてガンマ値の決定に
ついて説明する。まずＳ　Ｔ　Ｅ　Ｐ　（２３０）にて
画面のコントラスト（△）を露出評価値中の最大値（Ｚ
　ｍａｘ　）と最小値（Ｚｍｉｎ）の比として導出し、
、予め設定されている減少関数ｆ（△）にコントラスト
（△）を代入して補正用ガンマ（７）をａ適な値に変化
させる演算を実行するものであり、具体的には、実験的
に ７　＝　ａ　ｅＬ　ＯＧ（Ｚｍａｘ／　Ｚｍｉｎ）＋　
ｂ　ａ＝　ａ　ｅ　Ｌ　ＯＧ　（△）＋ｂ。

（但し、ａｏ、ｂ６は定数で、ａｏ〈０、ｂ、＜ｏ）の
式を用いてＳ　Ｔ　Ｅ　Ｐ　（２３１）にて目標とする
補正用ガンマ（７）が導出される。

ここでＳ　Ｔ　Ｅ　Ｐ　（２３２）にて被写体が極端に
低輝度で、第５図のフローチャートのＳ　Ｔ　Ｅ　Ｐ　
（２２１）にてＡＧＣアンプ（３０１）の利得が一定値
に固定きれておらず、通常のＡＧＣ動作がＯＮであると
判断されれば、Ｓ　Ｔ　Ｅ　Ｐ　（２３３）にて補正用
ガンマ（７）を所定量（ｄｌ）だけ減じ、画面コントラ
ストを圧縮することにより、実質的に低輝度な被写体の
信号レベルを持ち上げることになる。

また、Ｓ　Ｔ　Ｅ　Ｐ　（２３４）にて対象評価値（Ｚ
Ｔ）（通常は優先されたフォーカスエリアの露出評価値
）についての明暗判別値（Ｄ）が所定値（ｂ）の範囲内
になり、即ちＤ＜−ｂまたはＤ＞＋ｂとなる時には、Ｓ
　Ｔ　Ｅ　Ｐ　（２３５）にて補正用ガンマ（７）を所
定量（ｄ、）だけ減少させ、画面コントラストを圧縮す
る１例えば、Ｄ＜−ｂが成り立ち、主要被写体の輝度レ
ベル、即ち対象評価値が画面全体の輝度レベルに対して
相対的に著しく低い場合に、光学絞り機構（６）により
露出調整が為されて、第８図の（Ｒ）に示Ｊ−様に主要
被写体の輝度レベルを適正露出範囲（Ｍ）の下限近傍に
位置せしめると共に、画面全体の輝度領域が適正露出範
囲（Ｍ）を略中央に位置させて主要被写体にも画面全体
にも適正な露出を得られる様に工夫が為されたが、（Ｒ
）に示す露出０１Ｓ！後の高輝度領域（ｒ、）は適正露
出範囲＜Ｍ＞から外されたままである。そこでこの時に
、上述する様に補正用ガンマ（７）を所定量（ｄ、）だ
け減少きせることにより、画面コントラストを圧縮する
と、第１０図に示す様に、直線（ｒ）が曲線（ｒ′）の
如く変化し、画面全体の輝度領域は（Ｒ）から（Ｒ゛）
に変化し、主要被写体の輝度レベルを適正露出範囲（Ｍ
）の下限近傍に位置さ仕っ一つ画面全体の輝度領域を適
正露出範囲（Ｍ）に略一致させることが可能となり、光
学絞り機構（６）による露出調整を更に補正して適正な
露出が実現される。

また、Ｄ〉＋ｂが成り立ち、主要被写体の輝度レベルが
画面全体の輝度レベルに対して相対的に著しく高い場合
にも、第９図の（Ｒ）に示す様に露出調整後の低輝度領
域（ｒ、）は適正露出範囲（Ｍ＞から外れたままであり
、この時にも補正用ガンマ（７）を所定量（ｄ、）だけ
減少させることにより、画面コントラストを圧縮すると
、第１１図に示す様に、直線（ｒ）が曲線（ｒ　”）の
如く変化し、画面全体の輝度領域は（Ｒ）から（Ｒ’つ
に変化し、主要被写体の輝度レベルを適正露出範囲（Ｍ
）の上限近傍に位置させつつ画面全体のｍｅ領領域適正
露出範囲（Ｍ）に略一致させることが可能となり、光学
絞り機構（６）による露出ｍ＊を更に補正して適正な露
出が実現され、高輝度部分の露出過多及び低輝度部分の
露出不足が防がれる。

尚、第８図と第１０図の輝度領域（Ｌ＞（Ｒ）、直線（
ｒ）は同一であり、また第９図と第１１図の輝度領域（
Ｌ）（Ｒ）、直！（ｒ）は同一である。こうして決定さ
れた補正用ガンマ（７）値をガンマ補正回路（３０２）
に供給するに際して前回の補正用ガンマ（７゜）と犬さ
く異なっていると、−度に画面に補正が為されることに
なり、逆に見苦しい画面となってしまうため、補正用ガ
ンマは徐々に変化させる必要がある。

そこでＳ　Ｔ　Ｅ　Ｐ　（２３６＞にて現フィールドで
の補正用ガンマ（７）と前回検出された、即ち３２フイ
ールド前に検出された補正用ガンマ（７゜）とが比較さ
れ、現フィールドでの補正用ガンマの方が大きいならば
、５ＴＥＰ（２４１）にて補正用ガンマをワンステップ
分（ｄ７）だけ大きくし、前回の補正用ガンマ〈７゜）
の方が大きいならば、Ｓ　Ｔ　Ｅ　Ｐ　（２４２）にて
補正用ガンマをワンステップ分（ｄ７）だけ小きくする
。ここでワンステップ分（ｄ７）は補正用ガンマ（７）
がとり得る最大値と最小値との差を、ｎ等分（ｎ：自然
数）することによって設定されており、これにより補正
用ガンマ（７）はｎ段階に変化することになる。

補正用ガンマ（７）を切換えるに際して、前回の補正用
ガンマ（７゜）から一方向に大きく変化させるためには
、３２フイールド毎に連続的に変化きせることが有効で
あるが、今回と前回の補正用ガンマが接近している場合
には、手プレ等により微妙に画面の輝度レベルが変化し
、これに追従して補正用ガンマが切換毎に上下に振動し
て繁雑な切換となる。そこで、この繁雑な切換えを防ぐ
ために、前回の補正用ガンマの変化方向と今回の変化方
向とを５ＴＥＰ（２３７バ２３８）にてフラグ（ＳＸ）
の状態に応じて比較し、同じであれば５ＴＥＰ（２３９
）（２４０）を飛び越えてＳ　Ｔ　Ｅ　Ｐ　（２４１）
（２４２）に移行し、異なれば前回と現フィールドでの
補正用ガンマＤ、＞（ｙ＞の差１７ｅ−７１が、補正が
不可欠と認識される所定値（Ｃ）以上の時にのみ補正用
ガンマを変化きせることによって、ヒステリシスを持た
せている。

こうして決定された補正用ガンマに対応する制御信号が
、ＡＧＣアンプ（３０１）の後段に接＃！キれたガンマ
補正回路（３０２）に入力されて、これに基いて撮像映
像信号の入力レベルに応じて増幅率が変更きれて最適な
ガンマ補正が実行され、画面コントラストが高い被写体
に対しても画面全体に適切な明るさが得られることにな
る。ガンマ補正回％　（３０２）にてガンマ補正が為さ
れた撮像映像信号は、ＣＲＴ＜図示省略）に映出された
り、ＶＴＲ（図示省略〉にて録画される。

ところで画面に設定されたエリア内が非常に暗い場合に
、レベルの低い撮像映像信号が撮像回路（８）内の増幅
回路を通過することにより、Ｓ／Ｎが劣化して輝度レベ
ルの値の誤差は大きくなる。

従って、前述の実施例の様に、撮像映像信号の輝度レベ
ルをＡ／Ｄ変換してエリア毎の露出評価値Ｚ　＋（＋　
−１〜６）として算出するに際して、この露出評価値が
極端に小さい場合には、評価値自体の誤差も大きくなり
、同一被写体を同一条件下で撮像していても６ｎ出評価
値は小さい値の領域でたえず変化して安定しない、そこ
で、前記実施例の様に各エリアの評価値の比で露出を制
御すると、絞り機構く６）による絞り量がノイズに応じ
て頻繁に変化し、非常に不安定な画面となる惧れがある
。

そこで第１３図に示す様に、第４図のＳＴＥ　Ｐ（２０
０）とＳ　Ｔ　Ｅ　Ｐ　（２０１）の間に露出評価値首
換ルーチン（２５０）を挿入し、Ｓ　Ｔ　Ｅ　Ｐ　（２
００）にて算出されたエリア毎の露出評価値Ｚ（１）（
ｉ　＝　ｌ〜６）の中に極端に小きい値があれば、この
極端に小きい露出評価値のノイズに応じて頻繁に生じる
変化が露出や７補正に影響を及ぼさない様に、予め該当
エリアの露出評価値を固定値に置き換えておく工夫が必
要となる。この露出評価値置換ルーチン（２５０）にお
いて、Ｓ　Ｔ　Ｅ　Ｐ　（２５１）にて露出評価値２（
１）（ｉ−１〜６）の中で限界値（Ｐｉ）を下回ると判
断きれるものについて、Ｓ　Ｔ　Ｅ　Ｐ　（２５２）に
て予め設定されている固定値〈ｈ、）に置き換える。こ
うして極端に小さな露出評価値のみが固定値（ｈ、）に
置換された後に、前述と同様にＳ　Ｔ　Ｅ　Ｐ　（２０
１）以降のフローチャートを実行することによりノイズ
の影響により頻繁に生じる露出評価値の変化が露出制御
や７補正に影響を及ぼすことが随止される。尚、限界値
（Ｐｍ）は、輝度レベルが極端に小さい時にノイズによ
る露出評価値の変化が顕著になり、露出制御に悪影響が
生し始めると認識できる値であり、固定値（ｈｏ）はｈ
　ｅ　”　Ｐ　ｍあるいはの値であり、共に予め実験的
に求められた値である。

（ト）発明の効果 と述の如く本発明によれば、画面の特定エリアを優先し
て、このエリアでの輝度レベルに基づいて露出ａｌｌ整
を行った場合に生じる優先エリア以外のエリアに生じる
露出過多・不足が、ガンマ補正にて低減され、画面全体
の露出を適正にすることが可能となる。また、輝度レベ
ルが小さい時に生じる。ノイズによる影響が軽減され、
安定な露出制御が為される。

【図面の簡単な説明】

図面は全て本発明の一実施例に係り、第１図は全体の回
路ブロンク図、第２図はエリア分割の説明図、第３図は
メインルーチンのフローチャート、第４図はＡＥシル−
ンのフローチャート、第５図は絞り量決定のフローチャ
ート、第６図は沖正用７設定のフローチャート、第７図
、第８図、第９図は露出調整に関する特性図、第１０図
、第１１図は７補正に関する特性図、第１２図は主要被
写体の移動を説明する図、第１３図は露出評価値置換ル
ーチンのフローチャートである。 （２６）・・・マイクロコンピュータ（レベル検出手段
）、（３０２）・・・ガンマ補正回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）撮像画面を分割することにより設定された優先エ
   リアを含む複数のエリア毎に、撮像映像信号の輝度レベ
   ルを検出するレベル検出手段と、前記優先エリアの輝度
   レベルが目標レベルに一致する様に露出調整を行う露出
   調整手段と、前記エリア毎の輝度レベルより画面コント
   ラストを検出し、該画面コントラストにより補正用ガン
   マ値を決定してガンマ補正を行うガンマ補正手段とを備
   え、 前記優先エリアの輝度レベルと他のエリアの輝度レベル
   との関係により、前記補正用ガンマ値を変化させること
   を特徴とする撮像装置。
2. （２）撮像画面を分割することにより設定された優先エ
   リアを含む複数のエリア毎に、撮像映像信号の輝度レベ
   ルを検出するレベル検出手段と、前記優先エリアの輝度
   レベルが目標レベルに一致する様に露出調整を行う露出
   調整手段と、前記エリア毎の輝度レベルより画面コント
   ラストを検出し、該画面コントラストにより補正用ガン
   マ値を決定してガンマ補正を行うガンマ補正手段とを備
   え、 前記レベル検出手段にて検出されたエリア毎の撮像映像
   信号の輝度レベルの中に限界値以下のものがある時に、
   該当エリアの輝度レベルを予め設定された固定レベルに
   置換することを特徴とする撮像装置。