(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像された画像を水平方向に複数の領域に分割する分割数に対応するように設けられ、上記画像を構成する各画素の輝度値のうち、自己に割り当てられた領域内に存在する画素の輝度値のみを上記水平方向にライン毎にそれぞれ積分する複数の水平積分手段と、
各上記水平積分手段によつて得られた各積分結果に基づいて、上記画像の垂直方向の輝度分布をライン単位で判定すると共に、上記画像の水平方向の輝度分布を上記水平方向に分割した領域単位で判定し、その判定結果に応じて露光制御する露光制御手段と
を具える撮像装置。
【請求項２】
上記露光制御手段は、
上記画像の垂直方向の輝度分布を上記ライン単位で判定することにより上記画像のシーン判定を行なうと共に、上記画像の水平方向の輝度分布のうち上記水平方向に分割した上記領域単位でそれぞれ比較することにより上記画像のシーン判定を行い、その判定結果に応じて上記露光制御する
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
撮像された画像を水平方向に複数の領域に分割する分割数に対応するように複数の水平積分手段が設けられ、上記画像を構成する各画素の輝度値のうち、自己に割り当てられた領域内に存在する画素の輝度値のみを上記水平方向にライン毎にそれぞれ上記複数の水平積分手段によって積分する第１のステツプと、
各上記水平積分手段によって得られた各積分結果に基づいて、上記画像の垂直方向の輝度分布をライン単位で判定すると共に、上記画像の水平方向の輝度分布を上記水平方向に分割した領域単位で判定し、その判定結果に応じて露光制御する第２のステツプと
を具える撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像装置及び撮像方法に関し、例えばビデオカメラに適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ビデオカメラは、被写体から入射される入射光をアイリス（絞り）を通じて固体撮像素子（ＣＣＤ：Charge Coupled Device ）に入射し、当該ＣＣＤに入射された入射光を電気信号に光電変換することにより、被写体の画像を撮像するようになされている。
【０００３】
その際、ビデオカメラは、撮像された被写体の輝度信号を、ハードウエアによって構成される専用の積分回路によって積分し、当該積分結果をＣＰＵ（Central Processing Unit ）によってソフトウエア処理する。そしてＣＰＵは、この処理結果に応じてアイリスの開閉動作を制御して入射光量を調整する共に、ＣＣＤのシヤツタースピードを制御して露光時間を調整することにより、露光制御を実行している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところでかかる構成のビデオカメラにおいては、ＣＰＵの前段に設けられた積分回路によつて被写体の画像の輝度信号を１画面分積分しなければならず、その結果、積分値が大きくなることから、当該積分回路の回路規模が大きくなることを避け得ない問題がある。
【０００５】
またＣＰＵでは、上述の輝度信号の積分値に基づいて当該撮像された被写体の画像のシーン（例えば太陽光の下で撮像された画像、照明光の下で撮像された画像等）を判断し、その判断結果に応じて露光制御するようになされている。
【０００６】
従つてビデオカメラでは、このようなシーン判断を行う際、１画面内の輝度分布の情報を得る必要があることから、当該輝度分布の情報を得るため１画面を所望の数の領域に分割し、当該分割した数に応じた積分回路を設けなければならず、１画面の分割数に応じて回路規模が大きくなることを避け得ない問題が生じる。
【０００７】
さらにビデオカメラでは、撮像された被写体の輝度信号を、ハードウエアによつて構成される専用の積分回路によって積分することから、輝度信号を積分するための領域として、水平及び垂直方向の両方とも任意の領域を設定する場合には、積分するための領域を制御するタイミング発生回路や、各領域に対応する積分回路を制御する制御回路の動作が複雑になり、ハードウエアの構成が複雑になることを避け得ない問題が生じる。
【０００８】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、従来に比して一段と簡易な構成で露光制御の精度を向上し得る撮像装置及び撮像方法を提案しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明においては、撮像された画像を水平方向に複数の領域に分割する分割数に対応するように設けられ、画像を構成する各画素の輝度値のうち、自己に割り当てられた領域内に存在する画素の輝度値のみを水平方向にライン毎にそれぞれ積分する複数の水平積分手段と、当該各水平積分手段によつて得られた各積分結果に基づいて、画像の垂直方向の輝度分布をライン単位で判定すると共に、画像の水平方向の輝度分布を水平方向に分割した領域単位で判定し、その判定結果に応じて露光制御する露光制御手段とを設けるようにした。
【００１０】
撮像された画像を水平方向に複数の領域に分割する分割数に対応するように複数の水平積分手段を設け、画像を構成する各画素の輝度値のうち、自己に割り当てられた領域内に存在する画素の輝度値のみを水平方向にライン毎にそれぞれ当該各水平積分手段によつて積分し、その各積分結果に基づいて画像の垂直方向の輝度分布をライン単位で判定すると共に、画像の水平方向の輝度分布を水平方向に分割した領域単位で判定して露光制御することにより、輝度値を垂直方向に積分する垂直積分手段を設ける必要がない分、積分手段の回路規模を低減することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００１２】
図１において、１は全体としてビデオカメラの構成を示し、被写体側から入射される入射光Ｌ１は、アイリス（絞り）２に入射され、当該アイリス２によってその光量が調整された後、固体撮像素子（ＣＣＤ：Charge Coupled Device ）３に入射される。
【００１３】
ＣＣＤ３は、受光した入射光Ｌ１を電気信号に光電変換し、当該電気信号Ｓ１をサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路４に送出する。Ｓ／Ｈ回路４は、この電気信号Ｓ１を基にアナログ信号でなる輝度信号Ｓ２を生成し、これをアナログデイジタル（Ａ／Ｄ）変換回路５に送出する。Ａ／Ｄ変換回路５は、この輝度信号Ｓ２をアナログデイジタル変換し、その結果得た輝度データＳ３を水平積分器６Ａ〜６Ｃに送出する。
【００１４】
ところでユーザは、操作部１０において、図２（Ａ）に示すように、撮像画面を水平方向に領域Ｆ１〜Ｆ３に３分割するための操作を行うと、当該操作部１０は、このユーザの操作に応じた画面分割情報Ｓ５をＣＰＵ（Central Processing Unit ）１１に送出する。
【００１５】
ＣＰＵ１１は、内部のメモリに格納されているプログラムに基づいて種々の処理を実行するようになされていることから、図１に示すように、当該処理に応じた複数の機能ブロツクに分類することができる。
【００１６】
ＣＰＵ１１のタイミング設定部１２は、操作部１０から供給される画面分割情報Ｓ５に基づいて撮像画面を分割するタイミング信号を設定するためのタイミング設定情報Ｓ６を生成し、これを積分タイミング制御回路１３に送出する。積分タイミング制御回路１３は、このタイミング設定情報Ｓ６及びタイミングジエネレータ１４によって発生された同期信号Ｓ７に基づいて、１ラインのうち領域Ｆ１の期間の間、輝度データＳ３を積分するための積分タイミング信号Ｔ１（図２（Ｂ））を生成し、これを水平積分器６Ａに送出する。
【００１７】
積分タイミング制御回路１３は、同様にして、タイミング設定情報Ｓ６に基づいて、１ラインのうち領域Ｆ２及びＦ３の期間の間、輝度データＳ３を積分するための積分タイミング信号Ｔ２（図２（Ｂ））及びＴ３（図２（Ｃ））を生成し、積分タイミング信号Ｔ２を水平積分器６Ｂに送出すると共に、積分タイミング信号Ｔ３を水平積分器６Ｃに送出する。
【００１８】
水平積分器６Ａは、積分タイミング信号Ｔ１の期間の間、輝度データＳ３を積分し、その積分結果である積分値Ｓ１０ＡをＣＰＵバスＢＵＳに送出する。また水平積分器６Ｂは、積分タイミング信号Ｔ２の期間の間、輝度データＳ３を積分し、その積分結果である積分値Ｓ１０ＢをＣＰＵバスＢＵＳに送出する。さらに水平積分器６Ｃは、積分タイミング信号Ｔ３の期間の間、輝度データＳ３を積分し、その積分結果である積分値Ｓ１０ＣをＣＰＵバスＢＵＳに送出する。
【００１９】
その際、積分タイミング制御回路１３は、水平駆動パルスＨＤ（図２（Ｅ））を発生させ、これをＣＰＵ１１の垂直加算部１５及びライン数カウント部１６に送出する。
【００２０】
ＣＰＵ１１の垂直加算部１５は、この水平駆動パルスＨＤに基づくタイミングすなわち水平ブラキング期間内にＣＰＵバスＢＵＳから積分値Ｓ１０Ａ〜Ｓ１０Ｃを取り込む。またライン数カウント部１６は、水平駆動パルスＨＤに基づいてライン数をカウントすることにより、現在処理を実行しているライン数を管理しており、このライン数情報をＳ１１を垂直加算部１５及び積分値判定・露光制御部１７に送出する。
【００２１】
因みに、水平積分器６Ａ〜６Ｃは、その後リセットされ、次のラインの輝度データＳ３を積分するための準備にかかる動作を行うようになされている。
【００２２】
ここでは、垂直加算部１５が、ｎライン目の水平ブランキング期間内に、ｎライン目の各期間における積分値Ｓ１０Ａ〜Ｓ１０Ｃを取り込んだ場合について説明する。垂直加算部１５は、積分値Ｓ１０Ａ〜Ｓ１０ＣをＣＰＵバスＢＵＳからレジスタ２０に一旦取り込んだ後、これらをそれぞれ加算器２１及びスイツチＳＷに送出する。
【００２３】
加算器２１は、積分値Ｓ１０Ａ〜Ｓ１０Ｃの総和を算出することにより、ｎラインの輝度レベルを示すｎライン積分値Ｓ１５を生成し、これをレジスタ２２に送出して記憶すると共に比較回路２３に送出する。ところで比較回路２３には、予め選定された垂直輝度基準値Ｓ１６が供給されており、当該比較回路２３は、ｎライン積分値Ｓ１５と垂直輝度基準値Ｓ１６を比較することにより、当該ｎラインが高輝度か低輝度かを判定し、その判定結果をｎライン輝度判定情報Ｓ１７としてレジスタ２２に送出して記憶する。
【００２４】
スイッチＳＷは、所定のタイミングで接続状態を順次切り換えることにより、積分値Ｓ１０Ａ〜Ｓ１０Ｃを比較回路２４に順次送出する。ところで比較回路２４には、予め選定された水平輝度基準値Ｓ１８が供給されており、当該比較回路２４は、積分値Ｓ１０Ａと水平輝度基準値Ｓ１８を比較することにより、ｎラインのうち領域Ｆ１の期間が高輝度か低輝度かを判定し、その判定結果を第１の積分値輝度判定情報Ｓ１９Ａとしてレジスタ２２に送出して記憶する。
【００２５】
比較回路２４は、同様にして、積分値Ｓ１０Ｂと水平輝度基準値Ｓ１８を比較することにより、ｎラインのうち領域Ｆ２の期間が高輝度か低輝度かを判定し、その判定結果を第２の積分値輝度判定情報Ｓ１９Ｂとしてレジスタ２２に送出して記憶する。
【００２６】
比較回路２４は、同様にして、積分値Ｓ１０Ｃと水平輝度基準値Ｓ１８を比較することにより、ｎラインのうち領域Ｆ３の期間が高輝度か低輝度かを判定し、その判定結果を第３の積分値輝度判定情報Ｓ１９Ｃとしてレジスタ２２に送出して記憶する。
【００２７】
このようにレジスタ２２は、これらｎラインの輝度に関する種々の情報すなわちｎライン輝度情報を記憶し、ｎライン以降のラインについても同様にライン輝度情報を順次記憶していくようになされている。そして垂直加算部１５は、これら各ラインのライン輝度情報Ｓ２５を積分値判定・露光制御部１７に送出する。因みに、レジスタ２２には、ライン数カウント部１６からライン数情報Ｓ１１が供給されており、レジスタ２２は、このライン数情報Ｓ１１に基づいて、記憶したライン輝度情報のライン数を把握することができる。
【００２８】
ところでレジスタ２５には、１ライン積分値Ｓ１５から（ｎ−１）ライン積分値Ｓ１５までの総和が記憶されており、加算器２６は、当該１ライン積分値Ｓ１５から（ｎ−１）ライン積分値Ｓ１５までの総和とｎライン積分値Ｓ１５を加算することにより、１ライン積分値Ｓ１５からｎライン積分値Ｓ１５までの総和を得、これをレジスタ２５に上書きする。
【００２９】
このようにして加算器２６は、１画面の全てのライン１〜Ｎまでのライン積分値Ｓ１５の総和を算出することにより、１画面を構成する各画素の輝度値の積分値を得、これを全画面積分値としてレジスタ２５に上書きして記憶し、当該全画面積分値Ｓ２６を積分値判定・露光制御部１７に送出する。
【００３０】
積分値判定・露光制御部１７は、垂直加算部１５から供給される各ラインのライン輝度情報Ｓ２５に基づいて、垂直方向の輝度分布をライン単位で判定することにより、垂直方向の境界線を算出し、例えば照明光の下で撮像されたのか又は太陽光の下で撮像されたのか等のシーン（場面）判定を行う。
【００３１】
その際、積分値判定・露光制御部１７は、各ラインのライン輝度情報Ｓ２５のうちの第１〜第３の積分値輝度情報Ｓ１９Ａ〜Ｓ１９Ｃをそれぞれ比較し、水平方向の輝度分布を判定することにより、シーン判定を行う。
【００３２】
そして積分値判定・露光制御部１７は、これら垂直及び水平方向のシーン判定の判定結果をシーン判定情報Ｓ３０としてシヤツタースピード制御部３０及びアイリス制御部３１に送出する。
【００３３】
シヤツタースピード制御部３０は、供給されたシーン判定情報Ｓ３０を基にシヤツタースピード制御信号Ｓ３１を生成し、これをタイミングジエネレータ１４を介してＣＣＤ３に送出する。これと共にアイリス制御部３１は、供給されたシーン判定情報Ｓ３０を基にアイリス制御信号Ｓ３２を生成し、これをアイリス２に送出する。
【００３４】
このようにしてＣＰＵ１１は、ＣＣＤ３のシヤツタースピードを制御して露光時間を調整すると共に、アイリス２の開閉動作を制御して入射光量を調整することにより、露光制御を実行している。
【００３５】
例えば積分値判定・露光制御部１７は、図４（Ａ）に示すような画像のシーン判定を行うことを目的として、ｎライン輝度情報と（ｎ＋１）ライン輝度情報を比較した結果、図４（Ｂ）に示すように、ｎライン輝度情報を構成するｎライン積分値、第１から第３の積分値輝度判定情報、ｎライン輝度判定情報が、（ｎ＋１）ライン輝度情報の対応する各値よりそれぞれ大きい場合であって、かつｎライン輝度情報の第１から第３の積分値輝度判定情報が互いに等しく、さらに（ｎ＋１）ライン輝度情報の第１から第３の積分値輝度判定情報が互いに等しい場合には、画面上部が明るく屋外（太陽光）の下で撮像されたと判定し、この判定結果に基づいてＣＣＤ３のシヤツタースピード及びアイリス２の開閉動作を、露光を絞る方向に制御する。
【００３６】
また積分値判定・露光制御部１７は、図４（Ｃ）に示すように、ｎライン輝度情報の各値が、（ｎ＋１）ライン輝度情報の対応する各値よりそれぞれ大きい場合であって、かつｎライン輝度情報の第２の積分値輝度判定情報が第１及び第３の積分値輝度判定情報より小さく、さらに（ｎ＋１）ライン輝度情報の第２の積分値輝度判定情報が第１及び第３の積分値輝度判定情報より小さい場合には、屋外（太陽光）であつて逆光の下で撮像されたと判定し、この判定結果に基づいてＣＣＤ３のシャッタースピード及びアイリス２の開閉動作を、露光を開ける方向に制御する。
【００３７】
以上の構成において、水平積分器６Ａ〜６Ｃは、積分対象のラインのうち領域Ｆ１〜Ｆ３に対応する期間の間、輝度データＳ３をそれぞれ積分し、その積分結果である積分値Ｓ１０Ａ〜Ｓ１０ＣをＣＰＵ１１に送出する。
【００３８】
ＣＰＵ１１は、この各積分値Ｓ１０Ａ〜Ｓ１０Ｃに基づいて垂直方向の輝度分布をライン単位で判定すると共に、水平方向の輝度分布を各領域Ｆ１〜Ｆ３単位で判定し、その判定結果に応じてシーン判定を行う。ＣＰＵ１１はこれら垂直方向及び水平方向のシーン判定の判定結果に応じてＣＣＤ３のシヤツタースピード及びアイリス２の開閉動作を制御して露光制御を実行する。
【００３９】
このようにビデオカメラ１は、ハードウエア構成の水平積分器６Ａ〜６Ｃによって輝度データＳ３をライン毎に積分するだけでよい分、ハードウエア構成の積分器によって輝度データを１画面分積分する場合に比して、積分器の回路規模を削減することができる。
【００４０】
またビデオカメラ１は、１画面を水平方向に分割した数だけの水平積分器６Ａ〜６Ｃを設けるだけでよいことから、ハードウエア構成の積分器によつて輝度データを１画面分積分する場合のように、１画面を水平及び垂直方向に分割した数の積分器を設ける必要がない分、積分器の回路規模を削減することができる。
【００４１】
またビデオカメラ１は、１画面を水平方向に分割するための積分タイミング信号Ｔ１〜Ｔ３を発生するだけでよいことから、１画面を水平及び垂直方向に分割するための積分タイミング信号を発生する必要がなく、その分、ハードウエア構成が複雑になることを回避し得る。
【００４２】
またビデオカメラ１は、垂直方向の輝度分布をライン単位で判定していることから、垂直方向を所定数の領域に分割して当該輝度分布を判定する場合に比して、露光制御の精度を向上することができる。
【００４３】
さらにビデオカメラ１は、ハードウエア構成の水平積分器６Ａ〜６Ｃによって輝度データＳ３を水平方向に積分した後、垂直方向の積分についてはＣＰＵ１１によってソフトウエア演算することにより、全画面積分値を算出することなく露光制御を行うことができ、当該露光制御をリアルタイムに行い得る。
【００４４】
以上の構成によれば、ハードウエア構成の水平積分器６Ａ〜６Ｃによって輝度データＳ３をライン毎に水平方向に分割しながら積分した後、ＣＰＵ１１のソフトウエア処理によって当該積分結果に基づいて垂直方向の輝度分布をライン単位で判定すると共に、水平方向の輝度分布を当該分割した領域単位で判定し、その判定結果に応じて露光制御を実行することにより、１画面を水平及び垂直方向に分割した数の積分器を設ける必要がない分、積分器の回路規模を低減し得ると共に、垂直方向の輝度分布を領域単位で判定する場合に比して精度良く判定を行うことができ、かくして従来に比して一段と簡易な構成で露光制御の精度を向上することができる。
【００４５】
なお上述の実施の形態においては、本発明をビデオカメラ１に適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、デイジタルスチルカメラのような他の種々の撮像装置に本発明を広く適用し得る。
【００４６】
また上述の実施の形態においては、撮像素子としてＣＣＤ３を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばＣＭＯＳ（Complementory Metal Oxide Semiconductor ）のような他の種々の撮像素子を適用するようにしても良い。
【００４７】
また上述の実施の形態においては、１画面を水平方向に３分割した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば１画面を水平方向に４分割しても良く、要は、種々の分割数によって１画面を水平方向に分割するようにすれば良い。
【００４８】
また上述の実施の形態においては、水平積分手段として水平積分器６Ａ〜６Ｃを適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、撮像された画像を水平方向に複数の領域に分割する分割数に対応するように設けられ、画像を構成する各画素の輝度値のうち、自己に割り当てられた領域内に存在する画素の輝度値のみを水平方向にライン毎に積分する他の種々の水平積分手段を適用するようにしても良い。
【００４９】
さらに上述の実施の形態においては、露光制御手段としてＣＰＵ１１を適用した場合に場合について述べたが、本発明はこれに限らず、複数の水平積分手段によって得られた各積分結果に基づいて画像の垂直及び水平方向の輝度分布を判定し、その判定結果に応じて露光制御する他の種々の露光制御手段を適用するようにしても良い。
【００５０】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、撮像された画像を水平方向に複数の領域に分割する分割数に対応するように複数の水平積分手段を設け、画像を構成する各画素の輝度値のうち、自己に割り当てられた領域内に存在する画素の輝度値のみを水平方向にライン毎にそれぞれ当該各水平積分手段によって積分し、その各積分結果に基づいて画像の垂直方向の輝度分布をライン単位で判定すると共に、画像の水平方向の輝度分布を水平方向に分割した領域単位で判定して露光制御することにより、輝度値を垂直方向に積分する垂直積分手段を設ける必要がない分、積分手段の回路規模を低減することができ、かくして従来に比して一段と簡易な構成で露光制御を行い得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるビデオカメラの一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】撮像画面と積分タイミングの説明に供する略線図である。
【図３】垂直加算部の構成を示すブロック図である。
【図４】積分値判定・露光制御例の説明に供する略線図である。
【符号の説明】
１……ビデオカメラ、２……アイリス、３……ＣＣＤ、６Ａ〜６Ｃ……水平積分器、１０……操作部、１１……ＣＰＵ、１２……タイミング設定部、１３……積分タイミング制御回路、１４……タイミングジェネレータ、１５……垂直加算部、１６……ライン数カウント部、１７……積分値判定・露光制御部、３０……シャッタースピード制御部、３１……アイリス制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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