JPH0846860A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 輝度差の大きい複数の被写体を１画面として
撮影する場合にも各被写体を適正な露出条件下で撮影し
て、各被写体の映像のもつ情報量を十分に残して撮影す
ることが可能であるとともに、撮影者の心理的印象に近
い画像を撮影することができる撮像装置を提供する。 【構成】 閾値決定部３が、１つの画面を高輝度部と低
輝度部の２つの領域に分割するための閾値を決定し、２
値化部５が、ＣＣＤユニット４の各画素が前記２つの領
域のいずれに属するかを判定して、該判定結果が２値化
データとして２値メモリ６に記憶される。メモリ制御部
７は、前記２値化データを参照して、前記２つの領域を
それぞれ適正な露出条件下で分割して撮影し、多値メモ
リ８に記憶させて１つの画面とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、デジタルスチルビデオ
や８ミリビデオカメラ等の撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のデジタルスチルビデオや８ミリビ
デオカメラ等の撮像装置は、光学式カメラと同様に、絞
り機構と可変スピードシャッタとを備え、ＣＣＤ等の撮
像素子の出力画像レベルが適当な値となるように絞り値
およびシャッタスピードを調節して撮影し、撮像画像を
記録していた。

【０００３】現在普及しているこれらのカメラの絞り値
の自由度は、おおよそＦ１．４からＦ２２程度であり、
シャッタースピードの可変範囲は、１／６０〜１／１０
０００秒程度である。これは、絞りによる入力光量の調
節が１〜２５６の範囲で可能であると同時に、シャッタ
スピードによる入力光量の調節が、１〜１５０の範囲で
調節可能であることを意味するものである。このこと
は、同時に、被写体の輝度に同程度のオーダーの輝度の
変化があり得ることを意味する。

【０００４】このような従来の撮像装置においては、画
面全体の平均輝度から露出量（絞り値とシャッタスピー
ド）を決定するものや、画面中心部の輝度に重点を置い
て露出量を決定するもの、更には、画面中に突出した輝
度の被写体がある場合には、この被写体を除外した平均
輝度から露出量を決定するもの等があった。

【０００５】上記従来の露出決定方式により得られる撮
像画像の階調性は、撮像素子の出力のダイナミックレン
ジにより決定されていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、上記従来の撮
像装置においては、撮影しようとする画像内における輝
度差が撮像素子出力のダイナミックレンジの範囲内にあ
れば問題はないが、逆光撮影時のように画面内における
輝度差が撮像素子出力のダイナミックレンジを越えてし
まう場合には良好な画像を得ることは困難であった。

【０００７】例えば、夕焼け空を背景に人物を撮影する
ときのように、高輝度の背景の中に重要な被写体があ
り、その被写体が低照度である場合に、画面全体の平均
輝度から絞り値およびシャッタスピードを決定すると、
背景の夕焼け空は露出過剰となって白っぽい映像となる
のに対して、人物は露出不足となって黒っぽい映像とな
る露出設定となってしまう。

【０００８】そこで、従来の撮像装置においては、重要
な低照度の被写体に合わせて露出を決定する逆光補正を
行うものが一般的であるが、この逆光補正を行うと、上
記人物像に関しては比較的良好な映像を記録することが
可能となるが、背景は露出がさらに過剰となって白飛び
となってしまうという問題があった。

【０００９】また、夕焼け空を背景に山々のシルエット
が浮かんでいる様なシーンを撮影する場合に、上記従来
の逆光補正を行えば、夕焼け空の背景および山々のシル
エットの両方に過剰な露出を与えることになり、夕焼け
は過剰な露出により白くなり、シルエットは十分な黒を
与えられず、撮影結果は撮影者の意図とは程遠いものに
なる場合が多かった。

【００１０】従って、従来の露出決定方式によって撮影
者が１００パーセントの満足を得られるのは、明るい側
もしくは暗い側にのみ重要な情報が集中している場合に
限られる。

【００１１】また、人の目の光量調節機構と感度調節機
構は非常に高速に機能するので、人が実際のシーンを見
る場合には、そのシーンの各々の部分に対して瞬時のう
ちに最適な受光感度調節が行われる。この結果、被写体
間の輝度差が大きいシーンを人が見た場合には、その心
理的印象においては被写体間の物理的な輝度差が殆ど消
滅、もしくは大幅に縮小されるとともに、シーン各部の
情報量も十分に残ったものとなる。このため、このよう
なシーンに対して人が撮影欲求を感じたときには、物理
的な輝度差の集合体としての映像に対してではなく、心
理的印象としての映像に対して撮影欲求を感じているた
め、もとのシーンを物理的に忠実に撮影したとしても、
該撮影された映像が撮影者の印象とかなり異なったもの
となってしまうという問題があった。

【００１２】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、輝度差の大きい複数の被写体を１画面と
して撮影する場合にも各被写体を適正な露出条件下で撮
影して、各被写体の映像のもつ情報量を十分に残して撮
影することが可能であるとともに、撮影者の心理的印象
に近い画像を撮影することができる撮像装置を提供する
ことを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の撮像装置は、撮像手段と、該撮像手段から
の１つの光学画像を輝度レベルが異なる複数の領域に分
割する画像分割手段と、該画像分割手段により分割され
た前記複数の領域毎に適正露光量を算出する露光算出手
段と、前記複数の領域の各画像を前記露光算出手段によ
り算出された対応する適正露光量でそれぞれ撮影するよ
うに前記撮像手段を制御する撮影制御手段を備えたこと
を特徴とする。

【００１４】また、請求項２記載の本発明の撮像装置
は、上記請求項１の構成において、前記画像分割手段
は、画面内の複数の測光点において測光した入射光強度
を用いて閾値を決定し、該閾値により前記１つの画像を
前記複数の領域に分割することを特徴とする。

【００１５】また、請求項３記載の本発明の撮像装置
は、上記請求項１又は２の構成において、前記露光算出
手段は、前記領域分割手段により分割された各領域の平
均輝度を用いて各領域の適正露光量を算出することを特
徴とする。

【００１６】また、請求項４記載の本発明の撮像装置
は、上記請求項１乃至３のいずれかの構成において、前
記１つの画像の各画素が前記複数の領域のいずれに属す
るのかを示す情報を記憶するフレームメモリと、画像デ
ータを記憶する画像メモリとを設け、前記撮影制御手段
は、前記フレームメモリに記憶された情報を参照して、
前記撮像手段により撮影された各領域の画像データを前
記画像メモリに記憶させるように制御することを特徴と
する。

【００１７】また、請求項５記載の本発明の撮像装置
は、上記請求項１乃至４のいずれかの構成において、前
記撮影制御手段は、前記複数の領域の中で最も輝度レベ
ルの高い領域の彩度のみを増大させるクロマ補正手段を
備えたことを特徴とする。

【００１８】

【作用】請求項１の撮像装置によれば、画像分割手段
が、撮像手段により撮影された１つの光学画像を輝度レ
ベルが異なる複数の領域に分割し、露光算出手段が、前
記画像分割手段により分割された前記複数の領域毎に適
正露光量を算出し、撮影制御手段が、前記複数の領域の
各画像を前記露光算出手段により算出された対応する適
正露光量でそれぞれ撮影するように前記撮像手段を制御
する。

【００１９】また、請求項２の撮像装置によれば、前記
画像分割手段は、画面内の複数の測光点において測光し
た入射光強度を用いて閾値を決定し、該閾値により前記
１つの画像を前記複数の領域に分割する。

【００２０】また、請求項３の撮像装置によれば、前記
露光算出手段は、前記領域分割手段により分割された各
領域の平均輝度を用いて各領域の適正露光量を算出す
る。

【００２１】また、請求項４の撮像装置によれば、フレ
ームメモリに、前記１つの画像の各画素が前記複数の領
域のいずれに属するのかを示す情報が記憶され、画像メ
モリに画像データが記憶され、前記撮影制御手段は、前
記フレームメモリに記憶された情報を参照して、前記撮
像手段により撮影された各領域の画像データを前記画像
メモリに記憶させるように制御する。

【００２２】また、請求項５の撮像装置によれば、クロ
マ補正手段が、前記複数の領域の中で最も輝度レベルの
高い領域の彩度のみを増大させる。

【００２３】

【実施例】以下に、図面を参照して本発明の実施例を説
明する。

【００２４】図１は、本発明の第１実施例に係る撮像装
置の概略構成を示すブロック図である。本実施例装置
は、カメラユニット１、測光部２、閾値決定部３、ＣＣ
Ｄユニット４、２値化部５、２値メモリ６、メモリ制御
部７、多値メモリ８、符号化部９、および記録部１０に
より構成され、これらの構成要素は相互にデータバスを
介して接続されている。

【００２５】カメラユニット１は、光学的映像を結像す
るためのレンズ群および絞り調整機構等から成る。測光
部２は、画面内に設けられたいくつかの測光点において
カメラユニット１により撮影された光学像の入射光強度
を測定して、閾値決定部３に出力する。図２は、測光部
２が入射光強度を測定する前記測光点の画面上の分布を
示す図である。本実施例においては、図２に示すよう
に、画面上に１２の測光点ｏ1乃至ｏ12が設けられてお
り、各測光点において測定された入射光強度をｐ1乃至
ｐ12の符号を用いて表す。

【００２６】閾値決定部３は、測光部２により測光され
た前記入射光強度ｐ1乃至ｐ12の平均値から適正露出の
ための絞り値とシャッタスピードを決定し、該決定され
た絞り値をカメラユニット１に出力し、シャッタスピー
ドをＣＣＤユニット４に出力する。また、閾値決定部３
は、後に述べる高輝度差撮影モード時において、画面内
の高輝度部画素と低輝度部画素とを選別するための閾値
の決定を行う。

【００２７】２値化部５は、閾値決定部３により決定さ
れた閾値を用いてＣＣＤユニット４の各画素が高輝度部
にあるか低輝度部にあるかを判定する。２値メモリ６
は、２値化部５における判定結果を前記各画素毎に記憶
する。メモリ制御部７は、２値メモリ６に記憶された前
記判定結果を参照して、前記各画素毎に出力画像データ
の多値メモリ８への記憶を行うか否かを決定する。

【００２８】符号化部９は、多値メモリ８に記憶された
画像データを読み出して符号化し、記録部１０に出力す
る。記録部１０は、符号化部９により符号化された画像
データを記録媒体に記録する。

【００２９】次に、本実施例装置の動作を説明する。本
実施例装置の動作モードには、画面全体の平均輝度を算
出して露出を決定する平均測光方式により通常どおりの
撮影を行う通常撮影モードと、画面内の輝度差が大きい
画像を撮影するための高輝度差モードとがあり、この２
つの撮影モードは不図示の操作部に設けられた切換えス
イッチにより切り換え可能とされている。

【００３０】通常撮影モードにおいては、カメラユニッ
ト１により撮影された光学像はその入射光強度が、測光
部２により監視されている。測光部２は、前記図２の測
光点ｏ1乃至ｏ12において測光した各入射光強度ｐ1乃至
ｐ12を閾値決定部３に出力する。閾値決定部３は、前記
入射光強度ｐ1乃至ｐ12の平均値から適正露出のための
絞り値とシャッタスピードを決定して、該決定された絞
り値をバス１０２を介してカメラユニット１に出力する
とともに、バス１０３を介してシャッタスピードをＣＣ
Ｄユニット４に出力する。

【００３１】このようにして適正露出が与えられたＣＣ
Ｄユニット４の出力画像データは、メモリ制御部７を介
して多値メモリ８に記憶される。多値メモリ８に記憶さ
れた画像データは、符号化部９により符号化されて、記
録部１０において、記録媒体に記録される。

【００３２】次に、前記高輝度差モード時における本実
施例装置の動作を説明する。図３は、測光部２が測光し
た前記入射光強度ｐ1乃至ｐ12を、その輝度に基づいて
一直線上に並べて示す図である。

【００３３】まず、上記通常撮影モードと同様に、平均
測光方式により絞り値およびシャッタスピードが決定さ
れる。次に、測光部２が測光した前記入射光強度ｐ1乃
至ｐ12から、閾値決定部３は前記各測光値ｐ1乃至ｐ12
の平均値である、ｍ0＝１／１２・Σｐｉを算出する
（図３（ａ）参照）。次に、各測光値ｐ1乃至ｐ12の中
から、ｍ0に最も近い２つの値を取り出してこれらをｐa
およびｐb（ｐa＜ｐb）とする（図３（ｂ）参照）。

【００３４】次に、各測光値ｐ1乃至ｐ12を前記値ｐaよ
りも小さな値と、値ｐbよりも大きな値とに分類し、こ
れら２つの集合をＰaおよびＰbとする（図３（ｃ）参
照）。これら集合ＰaおよびＰbのそれぞれの平均値ｍ
1，ｍ2を算出して（図３（ｄ）参照）、各測光値ｐ1乃
至ｐ12を前記平均値ｍ1，ｍ2のいずれに近いかで分類
し、ｍ1に近いほうのグループをＭ1、ｍ2に近いほうの
グループをＭ2とする（図３（ｅ）参照）。

【００３５】次に、グループＭ1の中の最大の測光値Max
（Ｍ1）とグループＭ2の中の最小の測光値min（Ｍ2）と
の平均値ｐＴを算出すると共に、グループＭ1およびグ
ループＭ2の各平均値ｐd，ｐuを算出する。

【００３６】閾値決定部３は、値ｐd，ｐuをそれぞれ平
均輝度とした場合の適正露光値を算出し、各々の適正露
光値に対応する絞り値およびシャッタスピードを決定し
て、該決定された各絞り値およびシャッタスピードの組
み合わせを成分とするベクトルｖd，ｖuを生成して、該
ベクトルｖd，ｖuを保持する。また、閾値決定部３は、
入射光強度を前記平均値ｐＴとした場合のＣＣＤの画像
出力レベルを算出して、該算出された値を閾値Ｔとして
２値化部５に出力する。

【００３７】２値化部５は、ＣＣＤユニット４の各画素
の出力画像データと閾値決定部３から受け取った前記閾
値Ｔとの大小を比較して、各画素の画像データのレベル
が閾値Ｔよりも大きい画素の画像データを値１に、小さ
い画素の画像データを値０に２値化する。該２値化デー
タは、２値メモリ６に出力されて記憶される。

【００３８】この状態で、まず、第１回目の露出が行わ
れる。この第１回目の露出においては、閾値決定部３に
前記ベクトルｖdの各成分として保存された絞り値およ
びシャッタスピードがカメラユニット１およびＣＣＤユ
ニット４に出力されて、カメラユニット１においては前
記絞り値に基づく絞りの設定が行われ、ＣＣＤユニット
４においてはシャッタスピードの設定が行われる。この
露出条件下でＣＣＤユニット４から出力された画像デー
タがメモリ制御部７に出力され、メモリ制御部７は、２
値メモリ６に記憶された前記２値化データを参照して、
値０である画素の出力画像データのみを多値メモリ８に
記憶する。これにより、低輝度部の画素からの画像デー
タが多値メモリ８に記憶される。

【００３９】次いで、第２回目の露出が行われる。ここ
では、閾値決定部３に保存された前記ベクトルｖuの各
成分が、カメラユニット１およびＣＣＤユニット４に出
力されて、各々において絞り値およびシャッタスピード
の設定が行われる。この露出条件下でＣＣＤユニット４
から出力された画像データがメモリ制御部７に出力さ
れ、メモリ制御部７は、２値メモリ６に記憶された前記
２値化データを参照して、値１である画素の出力画像デ
ータのみを多値メモリ８に記憶する。これにより、高輝
度部の画素からの画像データが多値メモリ８に記憶され
る。

【００４０】このように、第１回目の露出と第２回目の
露出の２回の露出条件下で撮影された高輝度部と低輝度
部の画像が、多値メモリ８に記憶されて１つの画像とな
る。多値メモリ８に１つの画像として記憶された画像デ
ータは符号化部９により符号化され、記録部１０におい
て記録メディアに記録される。

【００４１】尚、上記２度の露出時間の合計は、通常の
ＶＴＲの１フレームの形成時間である３０分の１秒以内
に設定する。

【００４２】以上詳述したように、本実施例の撮像装置
によれば、例えば、夕焼け空を背景に人物を撮影すると
きのように、高輝度の映像を背景に低照度の被写体を撮
影する場合にも、背景および被写体のそれぞれに適正な
露出を与えて撮影することが可能となる。このため、被
写体のもつ物理的輝度のリニアリティーにとらわれるこ
となく、撮影者の視覚印象に近い画像を撮影することが
できるとともに、各被写体の画像データに十分な情報量
を与えることも可能となる。

【００４３】尚、上記実施例においては、被写体間の輝
度差が大きい画面を高輝度と低輝度の２つの領域に分類
して、それぞれの領域に対して適切な露出を決定する方
法について説明したが、本発明はこれに限られるもので
はなく、輝度による領域の分類を更に細分化する構成と
することも勿論可能である。

【００４４】即ち、上記実施例における１つの閾値およ
び２値メモリに代えて、ｎ個の閾値および（ｎ＋１）値
メモリを用い、ｎ＋１回の露光により１フレームを構成
するようにすれば、１つの画面内のｎ＋１箇所の大きな
輝度差を持つ部分が、それぞれ適正露光で撮影されるこ
とになる。

【００４５】例えば、４値のメモリを用いれば、太陽な
どの高輝度発光体、雲や海などの高反射率体、人物など
の通常被写体、および日陰部分などの低輝度領域が全て
適正露光で撮影されるので、更に人の心理的印象に近い
画像が生成されるとともに、トビ、つぶれ等の発生が抑
制された情報量の多い画像が得られる。

【００４６】また、本発明は、上述した実施例において
２値メモリ内に値１が記憶された領域、即ち高輝度の領
域にのみカラー補正を行う等の処理に応用することも可
能である。

【００４７】例えば、夕焼け空を背景に人物を撮影する
ような場合には、上記実施例におけると同様、背景およ
び人物をそれぞれ適正露出により撮影すると同時に、輝
度の高い夕焼け空の画像部分のみの彩度を上げることに
より、背景をより際立った赤色として撮影することが可
能となる。こうすることにより、物理的な彩度に対して
リニアリティーが壊れたものとなるが、人の視覚的印象
により近い映像を記録することが可能となる。また、映
像表現としても有用である。

【００４８】

【発明の効果】請求項１の撮像装置によれば、画像分割
手段が、撮像手段により撮影された１つの光学画像を輝
度レベルが異なる複数の領域に分割し、露光算出手段
が、前記画像分割手段により分割された前記複数の領域
毎に適正露光量を算出し、撮影制御手段が、前記複数の
領域の各画像を前記露光算出手段により算出された対応
する適正露光量でそれぞれ撮影するように前記撮像手段
を制御するので、輝度差の大きい複数の被写体を１画面
として撮影する場合にも各被写体を適正な露出条件下で
撮影して、各被写体の映像のもつ情報量を十分に残して
撮影することが可能であるとともに、撮影者の心理的印
象に近い画像を撮影することができる。

【００４９】また、請求項２の撮像装置によれば、前記
画像分割手段は、画面内の複数の測光点において測光し
た入射光強度を用いて閾値を決定し、該閾値により前記
１つの画像を前記複数の領域に分割するので、公知の技
術を応用して、簡易に上記効果を達成することができ
る。

【００５０】また、請求項３記載の撮像装置によれば、
前記露光算出手段は、前記領域分割手段により分割され
た各領域の平均輝度を用いて各領域の適正露光量を算出
するので、公知の技術を応用して、簡易に上記効果を達
成することができる。

【００５１】また、請求項４記載の撮像装置によれば、
フレームメモリに、前記１つの画像の各画素が前記複数
の領域のいずれに属するのかを示す情報が記憶され、画
像メモリに画像データが記憶され、前記撮影制御手段
は、前記フレームメモリに記憶された情報を参照して、
前記撮像手段により撮影された各領域の画像データを前
記画像メモリに記憶させるように制御するので、公知の
技術を応用して、簡易に上記効果を達成することができ
る。

【００５２】また、請求項５記載の撮像装置によれば、
クロマ補正手段が、前記複数の領域の中で最も輝度レベ
ルの高い領域の彩度のみを増大させるので、より心理的
印象に近い映像を撮影することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る撮像装置の概略構成を
示すブロック図である。

【図２】ＣＣＤ４上に配されている測光点の分布を示す
図である。

【図３】閾値Ｔを算出するための原理を説明するための
図である。

【符号の説明】

１ カメラユニット ２ 測光部 ３ 閾値決定部 ４ ＣＣＤ ５ ２値化部 ６ ２値メモリ ７ メモリ制御部 ８ 多値メモリ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像手段と、該撮像手段からの１つの光
   学画像を輝度レベルが異なる複数の領域に分割する画像
   分割手段と、該画像分割手段により分割された前記複数
   の領域毎に適正露光量を算出する露光算出手段と、前記
   複数の領域の各画像を前記露光算出手段により算出され
   た対応する適正露光量でそれぞれ撮影するように前記撮
   像手段を制御する撮影制御手段を備えたことを特徴とす
   る撮像装置。
2. 【請求項２】 前記画像分割手段は、画面内の複数の測
   光点において測光した入射光強度を用いて閾値を決定
   し、該閾値により前記１つの画像を前記複数の領域に分
   割することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 【請求項３】 前記露光算出手段は、前記領域分割手段
   により分割された各領域の平均輝度を用いて各領域の適
   正露光量を算出することを特徴とする請求項１又は２記
   載の撮像装置。
4. 【請求項４】 前記１つの画像の各画素が前記複数の領
   域のいずれに属するのかを示す情報を記憶するフレーム
   メモリと、画像データを記憶する画像メモリとを設け、
   前記撮影制御手段は、前記フレームメモリに記憶された
   情報を参照して、前記撮像手段により撮影された各領域
   の画像データを前記画像メモリに記憶させるように制御
   することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載
   の撮像装置。
5. 【請求項５】 前記撮影制御手段は、前記複数の領域の
   中の特定領域の彩度のみを変化させるクロマ補正手段を
   備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記
   載の撮像装置。