JPH0269728A - 露出制御装置 - 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、露出制御装置に関し、更に詳しくは、精度の
良い露出制御が可能な露出１ｌｉｌＪ御装置に関する。

（発明の背景） カメラに露出計が組み込まれる場合、受光素子をどのよ
うに配置し、どのような感度分布（画面の各位置におけ
る光の感じ方）で被写体側の明るさを測るかということ
は、非常に重要な問題である。

このため、ファインダ画面を複数のエリアに分けて測光
素子で測光する多分割測光方式が使用されている。第１
０図は多分割測光方式の画面の分割の様子を示す説明図
である。この図に示す例では、画面全体を９個の測光エ
リアに分割している。

この９個の測光エリアは、中心のエリアが主要被写体の
測光に用いられ、外側の８個のエリアが背景の測光に用
いられる。

第１１図は人物を中心に！ｌ影する場合のファインダ画
面の例である。このような被写体を逆光状態で撮影する
場合、周辺部の光量が大ぎく、中央部にある被写体の光
量は小さい。このような場合、周辺の測光情報は使用せ
ず、中央の測光情報のみを使用して、主要被写体を最適
な露出に再現する測光値を算出する。このようにして自
動露出（ＡＥ　：　Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　　Ｅｘｐｏｓ
ｕｒｅ　）を実行する。

（発明が解決しようとする課題） 第１１図に示したような場合、中央の測光エリアにも逆
光が入射しており、測光値は影響を受けている。一般の
写真フィルムを使用するカメラでは、フィルムのラチチ
ュードが大きいため多少の測光値の狂いは問題にならな
い。しかし、固体撮像素子を使用するスチルビデオカメ
ラでは、固体画像素子のラチチュードが小さいため、逆
光などによる測光値の狂いは大きな問題である。

本発明は上記した問題点に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、周辺部と主要被写体の輝度が大き
く異なる場合でも精度の良い自動露出を実行することが
可能な露出制御装置を実現することにある。

（課題を解決するための手段） 上記：！題を解決する本発明は、画像の明るさを検出し
、露出制御を行うための露出制御装置であって、画像デ
ータの各画素の明るさが一定範囲内にあるかを検出する
検出手段と、この検出手段で明るさが一定範囲内である
ことが検出された画像データとそれ以外の画像データと
で重みづけを変えて画像データの明るさの平均値を算出
する演算手段とを有し、この演算手段で算出した明るさ
の平均値から露出制御を行うよう構成したことを特徴と
するものである。

（作用） 検出手段により画像データの明るさが一定範囲以内にあ
るかが調べられる。一定範囲以内の画像データには大き
な重みづけが与えられ、演算手段により明るさの平均値
が算出され、この平均値により露出１ＩＩＩ　ｎが実行
される。

（実施例） 以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する
。以下では主に、一定Ｉｉｉ囲内の画像データの重みづ
け１、一定範囲外の画像データの重みづけＯとした場合
の例について述べ、任意の重みづけについても一部の例
で触れる。

第１図は本発明の一実施例の構成を示す構成図である。

図において、１は被写体の像をＣＣＯに結ばせるための
レンズ系、２はレンズ系１を通過する光量を制限するた
めのアイリス（虹彩絞り）、３はレンズ系１により形成
された光像を電気信号（画像デーＩ））に変換するため
のＣＣＤ、４はＣＣＤ３の出力を増幅するためのアンプ
、５はＣＣＤ３の出力を映像信号に変換するためのプロ
セス回路、６は映像信号をビデオフロッピーに記録する
ための信号に変換する記録回路、７は画像が記録される
ビデオフロッピーである。このビデオフロッピーは図示
しない駆動手段により回転駆動されている。８はＣＣＤ
３の出力から露出制御を行うための測光値を算出する測
光回路、９は露出制御のほかに各部を統括制御ＩＩする
ＣＰＵ、１０はＣＣＤ３を駆動するためのＣＯＤ駆動回
路である。

このＣＯＤ駆動回路１０は電荷の読出しタイミングを調
整することでシャッタースピードを調節する電子シャッ
ター機能を備えているものとする。

１１はＣＰＵ９の指示によりアイリス２を駆動するアイ
リス駆動回路である。１２は測光素子に被写体からの光
を導く測光用レンズ、１３は測光素子である。１４は測
光素子の出力を増幅するアンプ、１５は測光素子の出力
を △／Ｄ変換してＣＰＵ９に供給する△／Ｄ変換器である
。

第２図は、第１図に示した装置の動作の概略を小したフ
ローチャートである。

以下、第１図及び第２図を使用して動作を説明する。被
写体（図示せず）の明るさは測光素子１３で電気信号に
変換され、アンプ１４で増幅された後測光値としてＣＰ
ＬＩ９に印加される。この測光素子１３での測光は通常
のカメラと同様な中央重点平均測光を行う。ＣＰＬＩ９
はこの測光素子１３による測光（第１の測光）で得られ
た測光値をもとに、アイリス２の絞り値、シャッター速
度を決定する（ステップ■）。そして、アイリス駆動回
路１１を介してアイリス２の絞り値を制御すると共に、
ＣＯＤ駆動回路１０によりＣＣＤ３の電荷蓄積時間を制
御（電子シャッター）して露光を行う（ステップ■）。

この時のＣＣＤ３の出力は、測光素子による測光により
ＡＥが行われているため、はぼ適正な明るさになってい
るはずである。

しかし、逆光などの場合、背景の明るさの影響を受けて
、生り被写体は適正な明るさになりにくい。

そこで、ＣＣＤ３の出力を測光回路８で演篩する。

すなわち、測光回路８は極端に明るい（逆光の背景など
）か極端に暗い（夜間の背景など）部分を除いた部分（
主要被写体のみ）の明るさの平均値を測光値として算出
する（第２の測光）。この測光値はＣＰＵ９に送られ、
ＣＰＵ９はシャッター速度を再度求める（ステップ■）
。ここでは、電子シャッターは精度良く制御することが
可能なのでシャッター速度を再度求めることにした。若
し、精度良くコントロールできる機械式シャッターや絞
りがあれば、それらをコントロールしても良い。

このようにして求められたシャッター速度に基づいてＣ
ＣＤ３を駆動して再度露光を行う（ステップ■）。そし
て、ＣＣＤ３の出力をプロセス回路５、記録回路６で記
録用信号に変換して、ビデオフロッピー７に記録する（
ステップ■）。この記録を続行するのであれば、ステッ
プ■からステップ■の動作を繰りかえす。

第３図は測光回路８の回路構成の一例を示す回路図であ
る。この図において、２１はＣ０Ｄ３からの画像信号を
Ａ／Ｄ変換する△／Ｄ変換器、２２はＣＣＤ３からの画
像信号が一定の明るさ（高輝度）以下のときにハイレベ
ルの信号を出力するコンパレータ、２３はコンパレータ
２２の比較値を作成するための可変抵抗、２４はＣＣＤ
３からの画像信号が一定の明るさ（低輝度）以上のとき
にハイレベルの信号を出力するコンパレータ、２５はコ
ンパレータ２２の比較値を作成するための可変抵抗、２
６はコンパレータ２２及び２４の出力の双方がハイレベ
ルになったときにハイレベルの出力をするゲート、２７
はゲート２６の出力がハイレベルになったときに外部か
らのクロックを通過させるゲート、２８はゲート２６の
出力がハイレベルになったときにＡ／Ｄされた画像信号
を通過させるゲート、２９は外部からのクロックに同期
してゲート２８を通過した画像信号とメモリ内のデータ
とを加算する加算器、３０は加算器２９からのデータを
記憶するメモリ、３１はゲート２７を通過したクロック
をカウントするカウンタ、３２はメモリ３０に記憶され
たデータをカウンタ３１のカウント値で除算する除ｎ器
である。尚、この図ではゲートはそれぞれ１個しか示し
ていないが、実際はＡ／Ｄ変換のビット数と等しい数あ
るものとする。

ＣＣＤ３からの画像信号はコンパレータ２２および２４
により一定の明るさの範囲内であるかが調べられる。一
定の明るさであれば、コンパレータ２２及び２４が共に
ハイレベルの信号を出りし、ゲート２６からもハイレベ
ルの信号が出力される。

若し、極端に明るければ、コンパレータ２２の出力がロ
ーレベルになり、また極端に暗ければコンパレータ２４
の出力がローレベルになり、ゲート２６の出力はローレ
ベルである。従って、Ａ／Ｄ変換された画像信号のうち
一定範囲内のもののみがゲート２８を通過する。このゲ
ート２８を通過した信号は、加算器２９によりクロック
パルスの周期でメモリ３０に順次加算して記憶される。

また、カウンタ３１は、ゲート２６の出力がハイレベル
のときのクロックパルスをカウントする。これは、メモ
リ３０に記憶されるデータの数に等しい、１画面分の記
憶、カウントが終了すると、除篩器３２はメモリ３０に
加算記憶されたデータをカウンタ３１のカウント数で除
算して、その商を出力する。この出力は、一定の明るさ
の被写体の平均用るさであり、測光値としてＣＰＵ９に
供給される。すなわち、この測光値は、逆光状態や暗闇
状態であっても狂うことはない。

尚、逆光のみを考えれば良いのであればコンパレータ２
４は不要であり、また暗い背景での撮影の場合のみを考
えれば良いのであればコンパレータ２２は不要になる。

第４図は測光回路８の他の回路例を示す回路図である。

第３図と同一物には同一番号を付し説明は省略する。第
３図と異なる点は、重み付けのパクーンを記憶したＲＯ
Ｍ３４とＲＯＭ３４の出力に基づいて画像信号に重み付
けを実行する積算回路３５とを有していることである。

前述した第３図の測光回路によれば、極端な高輝度及び
低輝度部分は除かれるが、一定範囲内の明るさで主要被
写体以外の部分（例えば、建物、壁など）が存在すると
、ＡＥは影−を受けてしまう。特に、主要被写体とそれ
以外の部分の輝度差が大きいと、主要被写体は適正露光
にならない。そこで、極端な高輝度及び低輝度部分は除
くと共に、画面中央に重点をおいてＡＥを実行する。そ
の重み付けの計数がＲＯＭ３４に磨き込まれている。例
えば画面中央部に周辺の２倍の重み付けをする場合は、
以下のようにする。画面周辺部のときはＲＯＭ３４から
１が出力されて、メモリ３０の加算記憶と、カウンタ３
１のカウントが実行される。画面中央部のときはＲＯＭ
３４から２が出力され、積界回路３５で画像信号は２倍
されて加算器２９に印加される。また、カウンタ３１で
のカウントアツプも２ずつ行われる。その他の動作は第
３図の場合と全く同じであるので、説明は省略する。

第５図は測光回路８の他の回路例を示す回路図である。

第３図と同一物には同一番号を付し説明は省略する。第
３図と異なる点は、Ａ／Ｄ変換した画像信号を全て記憶
するためのメモリ３６、メモリ３６に記憶されたデータ
から演算を行う０５Ｐ（ディジタル・シグナル・プロセ
ッサ）３７、演算のプログラムを格納するＲＯＭ３８を
有していることである。前述した第３図、第４図の測光
回路では一定範囲内の信号を検出してからメモリに古き
込んでいたが、この第５図の回路では一旦全ての画素に
ついてメモリ３６に書き込む。そして、［）ＳＰ３７が
ＲＯＭ３８のプログラムにしたがってメモリ３６にアク
セスし、各画素の明るさの判定、明るさの平均値の計算
などを実行する。

ＣＰＵ９はＤＳＰ３７からの演算結果を受けて、ＡＥを
実行する。ここで、ＲＯＭ３８に格納するプログラムに
より、第４図の場合のような重み付けを行うことも可能
である。また、今までは一定範囲内の信号の垂みづけを
１とし、一定範囲外の信号の垂みづけを０とした例を示
したが、この例では任意の重みづけを設定できる。また
、ＤＳＰの代わりにＣＰＵで演算を行うことも可能であ
るが、ＤＳＰで演算を行うことでＣＰＵの負担を減らす
と共に処理速度が速くなる。

第６図は測光回路８の更に他の回路例を示す回路図であ
る。第３図と同一物には同一番号を付し説明は省略する
。第３図と異なる点は、画像信号をアナログの積分回路
３９で積分してからＡ／Ｄ変換する。これが全画面の明
るさの平均値となる。

それと同時に、ある一定レベルを超えた画素の数とある
一定レベルを下回った画素の数とをカウントし、カウン
ト値をＣＰＵ９に与える。ＣＰＵ９はこれらのデータか
ら、高輝度部、低輝度部を除いた部分の明るさの平均値
を求める。

例えば、飽和輝度レベルを１００とし、高輝度の閾値を
９５．低輝度の閾値を５とする。高輝度の閾値を超えた
ものは１００とみなし、低輝度の閾値を下回ったものは
Ｏとみなすとすると、（ｘｘＮ−ｍｘｌｏｏ）／　（Ｎ
−ｍ−ｎ）が求める明るさの平均値である。

但し、Ｘ；企画面の明るさの平均値 Ｎ：総画素数 ｍ；高輝度閾値を超えた画素数 ｎ；低輝度閾値を下回った画素数 である。

第７図は測光回路８の更に他の回路例を示す回路図であ
る。第６図と同一物には同一番号を付し説明は省略する
。第６図と異なる点は、明るさが一定レベルにはいって
いる画素の信号のみを用いて積分を行い、その積分結果
をＡ／Ｄ′ａ換していることである。そのために、ゲー
ト２６の出力でスイッチ４２を制御する。そして、スイ
ッチ制御の遅れを考慮して、遅延素子４３をスイッチ４
３直前に配置している。

第８図は本発明の他の実施例の構成を示す構成図である
。この図において、第１図と同一物には同一番号を付し
、説明は省略する。第１図と異なる点は、測光素子１３
を使用せずに、ＣＣＤ３の出力を用いて全ての測光を行
う点である。

第９図は、第８図の装置の動作状態を説明するためのフ
ローチャートである。

以下、第８図及び第９図を参照して動作を説明する。

まず、予め定められた第１の露出条件で撮像を行い（ス
テップ■）、この時のＣＯＤ出力を測光回路８で演算し
て測光値を求める（第１の側光；ステップ■）、、次に
、予め定められた第２の露出条件で撮像を行い（ステッ
プ■）、この時のＣＯＤ出力を測光回路８で演算して測
光値を求める（第２の測光；ステップ■）。このときの
第１゜第２の露出条件とは、標準的な露出条件より若干
絞りを開いた条件と、若干絞りを絞った条件である。こ
の２回の撮像により、画面全体としてほぼ適正な露出を
得られるデータが得られる。尚、この測光は２回より多
くても良い。ここで、ＣＰりっは上記測光で得られた測
光値をもとに、アイリス２の絞り値、シャッター速度を
決定する。そして、アイリス駆動回路１１を介してアイ
リス２の絞り値を制御すると共に、ｃｃｏｕ動回路１０
によりＣＣＤ３の電荷蓄積時間を制御く電子シャッター
）して（ステップ■）撮像を行わせる（ステップ■）。

この時のＣＣＤ３の出力は、前述した第１．第２の測光
によりＡＥが行われているため、はぼ適正な明るさにな
っているはずである。しかし、逆光などの場合、背景の
明るさの影響を受けて、主要被写体は適正な明るさにな
りにくい。そこで、ＣＣＤ３の出力を測光回路８で再度
演算する。すなわち、測光回路８は極端に明るい（逆光
の背景など）か極端に暗い〈夜間の背景など）部分を除
いた部分（主要被写体のみ）の明るさの平均値を測光値
として再度締出する（第３の測光）。

この測光値はＣＰＵ９に送られ、ＣＰＵ９はシャッター
速度を再度求める（ステップ■）。ここでは、電子シャ
ッターは精度良く制御することが可能なのでシャッター
速度を再度求めることにした。

ここでは、シャッターだけでなく絞りも同時に変えるよ
うにしても良い。このようにして求められたシャッター
速度に基づいてＣＣＤ３を駆動してＷ４像を行わせる（
ステップ■）。そして、ＣＣＤ３の出力をプロセス回路
５．記録回路６で記録用信号に変換して、ビデオフロッ
ピー７に記録する（ステップの）。この記録を続行する
のであれば、ステップ■からステップ０の動作を繰り返
す。

この第８図の構成ではＣＯＤの出力で測光を行っている
ので、回路構成が簡単になる。

以上の説明では、高輝度、低輝度の閾値を固定（半固定
）としていたが、これを被写体に応じて変化させること
も可能である。主要被写体を判別するアルゴリズムは各
種知られているが、そのようなアルゴリズムで主要被写
体と判別された部分の輝度に応じて閾値を変化させるの
である。

例えば、画面中央及び中央下部が暗く周辺が明るい場合
は逆光と判断し、中央の暗い部分を主要被写体と判定す
る。このときは、この主要被写体に合わせて高１ｌＩＩ
度及び低輝度の閾値を低めに設定する。

また、画面中央及び中央下部が明るく周辺が暗い場合は
暗い背景と明るい被写体と判断し、中央の明るい部分を
主要被写体と判定する。この時は、この主要被写体に合
わせて高輝度、低輝度の閾値を高めに設定する。

この様な主要被写体の判定は、測光素子に多分割の素子
を使用し、その出力信号の組み合わせから判定を行うよ
うにする。尚、第５図に示した構成ではこの判定もＤＳ
Ｐが行うようにすることが可能である。

以上のように、各画素の明るさが一定範囲内にあるかを
調べ、その結果により巾みづけを変えて平均値を算出し
、この平均値により露出制御を行うようにした。

また、以上の方法と中央に重点をおく方法とを併用する
ことは、第１１図の中央部のセンサが被写体の形（人を
写すときは人の形、花を写ずときは花の形）に変化し、
その部分の輝度情報だけを取り出すことに相当する。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明では、各画素の明る
さが一定範囲以内にあるかを調べ、その結果により重み
づけを変えて平均値を算出し、この平均値により露出制
御を行うようにした。これにＪ、す、周辺部と主要被写
体の輝度が大きく異なる場合でも精度の良い自動露出を
実行することが可能な露出制御装置を実現することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す構成図、第２図
は第１図に示した装置の動作の概略を示したフローチャ
ート、第３図乃至第７図は測光回路の構成例を示した回
路図、第８図は本発明の他の実施例の構成例を承り構成
図、第９図は第８図に示した装Ｒの動作の概略を示した
フローチャート、第１０図及び第１１図は測光時におけ
る画面分割の状態を説明するための説明図である。 １・・・レンズ系　　　　　２・・・アイリス３・・・
ＣＣＤ　　　　　　　４・・・アンプ５・・・プロセス
回路　　　６・・・配録回路７・・・ビデオフロッピー
　８・・・測光回路９・・・ＣＰＵ　　　　　　　１０
・・・ＣＣＤ駆動回路１１・・・アイリス駆動回路 １２・・・測光用レンズ　　１３・・・測光素子１４・
・・アンプ　　　　　１５・・・Ａ／Ｄ変換器第２ 図 第５ 図 第６ト司 第９図 第１０図 第１１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 画像の明るさを検出し、露出制御を行うための露出制御
   装置であつて、 画像データの各画素の明るさが一定範囲内にあるかを検
   出する検出手段と、 この検出手段で明るさが一定範囲内であることが検出さ
   れた画像データとそれ以外の画像データとで重みづけを
   変えて画像データの明るさの平均値を算出する演算手段
   とを有し、 この演算手段で算出した明るさの平均値から露出制御を
   行うよう構成したことを特徴とする露出制御装置。