(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像結果を出力する撮像手段と、
前記撮像結果を信号処理して出力する信号処理手段と、
前記撮像結果に基づいて、少なくとも前記撮像手段による撮像の条件を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記撮像結果の画面中に設定された複数の領域について、各領域の輝度レベルを複数の段階により区分し、
前記区分による輝度レベルの分布を基準にして、前記撮像結果より重点をおいて処理する領域を検出し、
該検出結果を基準にして、前記撮像の条件を制御し、
画面中で、最も多くの面積を占める区分の領域を検出して、前記重点をおいて処理する領域を検出する
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
事前に登録された複数の基準パターンとの比較により、前記重点をおいて処理する領域を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記区分が、
前記輝度レベルの３段階の区分である
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
撮像結果を処理する撮像結果の処理方法であって、
前記撮像結果の画面中に設定された複数の領域について、各領域の輝度レベルを複数の段階により区分するステップと、
前記区分による輝度レベルの分布を基準にして、前記撮像結果より重点をおいて処理する領域を検出する領域検出のステップと、
前記領域検出のステップで検出された前記領域に重点をおいて処理するように、前記撮像結果を処理する処理ステップとを有し、
前記領域検出のステップは、
画面中で、最も多くの面積を占める区分の領域を検出して、前記重点をおいて処理する領域を検出する
ことを特徴とする撮像結果の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置及び撮像結果の処理方法に関し、例えば電子スチルカメラに適用することができる。本発明は、撮像結果に設定された各領域の輝度レベルを複数の段階により区分し、この区分による輝度レベルの分布を基準にして、最も多くの面積を占める区分の領域を検出して重点おいて処理する領域を検出することにより、例えば露光制御に適用して、重点おいて処理すべき領域を簡易かつ確実に検出することができるようにする。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ビデオカメラ、電子スチルカメラ等の撮像装置においては、撮像結果の輝度レベルを基準にして所定の判定基準値を計算し、この判定基準値が所定の値となるように絞り等を制御して自動露光制御するようになされている。
【０００３】
このような判定基準値の算出方法においては、従来、フレーム単位で輝度レベルの積分値、平均値を算出して判定基準値を設定する方法があり、これらの積分値、平均値による方法においては、簡易な処理により露光制御することができる。
【０００４】
これに対して撮像結果を複数の領域に分割し、例えば画面中央の領域程、値の大きな重み付け係数を設定して１画面分の輝度レベルを重み付け加算し、この重み付け加算値により判定基準値を計算する方法も採用されるようになされている。この方法の場合、重み付け係数の設定に対応する領域に重点をおいて露光制御することができ、例えば画面中央の領域に最も値の重み付け係数を設定した場合には、画面中央部分が適切な光量となるように、また係数の設定により周辺部分についても過露光、露光不足を有効に回避して自動露光制御することができる。
【０００５】
またこのような重み付け加算処理により評価基準値を計算する際に、例えば風景を撮影する場合、人物を撮影する場合等の撮影モードに応じて、各領域に割り当てる重み付け係数を切り換えることにより、露光制御対象の重点を切り換える方法も提案されており、この方法の場合、ユーザーによる撮影の意図を露光制御に反映させることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが実際上、この種の撮影においては、ユーザーにより種々の構図が試されることにより、このように重み付け加算による判定基準値により自動露光制御する場合にあっては、重点おいて処理する領域の設定が必ずしも適切でない場合がある。特に、電子スチルカメラにおいては、ビデオカメラのような、横長の画面による構図に加えて、縦長の画面による構図により撮影される場合があり、種々の構図により撮像結果が得られる特徴がある。
【０００７】
具体的に、例えば撮像結果の中央部分に値の大きな重み付け係数を設定して、画面中央に重点をおいて重み付け加算する場合に、被写体が画面中央よりはずれた位置に設定される場合も考えられ、この場合、適切に露光制御することが困難になる。因みに、このような場合は、例えば広大な風景の中に人物である撮影対象を設定したような場合であり、撮像結果においては人物で光量が不足する場合が多い。
【０００８】
この問題を解決する１つの方法として、例えば特開平５−５６３３１号公報にに開示の手法においては、各領域毎に輝度レベルを検出し、この領域を単位にした輝度レベルの判定により重点的に重み付け係数を設定する部位を検出する方法が提案されるようになされている。しかしながらこの方法の場合、各領域毎に輝度レベルの分布を検出することにより処理が煩雑になる問題がある。
【０００９】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、例えばこのような露光制御において、重点おいて処理すべき領域を簡易かつ確実に検出することができる撮像装置及び撮像結果の処理方法を提案しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため請求項１の発明においては、撮像装置に適用して、記撮像結果の画面中に設定された複数の領域について、各領域の輝度レベルを複数の段階により区分し、区分による輝度レベルの分布を基準にして、撮像結果より重点をおいて処理する領域を検出し、該検出結果を基準にして、撮像の条件を制御するようにして、画面中で、最も多くの面積を占める区分の領域を検出して、前記重点をおいて処理する領域を検出する。
【００１１】
また請求項４の発明においては、撮像結果の処理方法に適用して、撮像結果の画面中に設定された複数の領域について、各領域の輝度レベルを複数の段階により区分するステップと、区分による輝度レベルの分布を基準にして、重点をおいて撮像結果を処理する領域を検出する領域検出のステップと、領域検出のステップで検出された領域を重点をおいて処理するように、撮像結果を処理する処理のステップとを備えるようにして、画面中で、最も多くの面積を占める区分の領域を検出して、前記重点をおいて処理する領域を検出する。
【００１２】
請求項１の構成によれば、撮像装置に適用して、記撮像結果の画面中に設定された複数の領域について、各領域の輝度レベルを複数の段階により区分し、この区分による輝度レベルの分布を基準にして、撮像結果より重点をおいて処理する領域を検出し、該検出結果を基準にして、撮像の条件を制御するようにして、最も多くの面積を占める区分より、最も重点をおいて処理すべき領域を簡易かつ確実に検出することができる。これによりこの請求項１の構成によれば、例えば自動露光調整等の処理を実行することができる。
【００１３】
請求項４の構成によれば、簡易かつ確実に重点おいて処理すべき領域を検出することができる撮像結果の処理方法を提供することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳述する。
【００１５】
（１）実施の形態の構成
図１は、本発明の実施の形態に係る電子スチルカメラを示すブロック図である。この電子スチルカメラ１において、レンズ２は、入射光をＣＣＤ固体撮像素子（ＣＣＤ：Charge Coupled Device ）３の撮像面に集光する。ＣＣＤ固体撮像素子３は、単板式のカラー画像用固体撮像素子であり、タイミングジェネレータ（ＴＧ）４より出力される各種駆動信号により動作して、図示しない光学系により撮像面に形成される被写体の画像を光電変換し、撮像結果である撮像信号を出力する。
【００１６】
タイミングジェネレータ４は、ＣＣＤ固体撮像素子３の各種駆動信号を生成して出力する。この処理において、タイミングジェネレータ４は、マイコン５の制御により、ＣＣＤ固体撮像素子３の電荷蓄積時間を可変するように駆動信号のタイミングを可変する。これによりこの電子スチルカメラ１では、マイコン５の制御により電子シャッターによるシャッター速度を種々に可変して露光制御できるようになされている。
【００１７】
ＣＤＳ（Correlated Double Sampling）６は、ＣＣＤ固体撮像素子３から出力される撮像信号を相関二重サンプリングし、ＣＣＤ固体撮像素子３に配置されたカラーフィルタに対応する色信号を出力する。
【００１８】
ＡＧＣ回路７は、ＣＤＳ６より出力される色信号を受け、この色信号を所定の利得により増幅して出力する。ＡＧＣ回路７は、この利得がマイコン５の制御により可変し、これによりＡＧＣによる露光制御の処理を、マイコン５、ＤＳＰ（Digital Signal processor）８と共に実行するようになされている。
【００１９】
アナログディジタル変換回路（Ａ／Ｄ、Analog to Digital converter ）９は、このＡＧＣ回路７の出力信号をアナログディジタル変換処理し、その処理結果である画像データを出力する。
【００２０】
ＤＳＰ８は、この画像データをニー処理、ガンマ補正処理等して図示しない表示手段に出力し、さらにマイコン５の制御によりデータ圧縮して図示しない記録手段に出力する。なおＤＳＰ８は、ＣＣＤ固体撮像素子３が補色系のカラーフィルタを配置してなる撮像素子の場合、画像データを演算処理して原色による画像データを生成した後、この画像データによりニー処理等を実行する。ＤＳＰ８は、これらの処理において、画像データを演算処理して輝度信号に対応する画像データである輝度データＤＹを生成し、この輝度データＤＹを出力する。
【００２１】
マイコン５は、この電子スチルカメラ１の動作を制御するコントローラであり、ユーザーによる各種の操作に応動したＤＳＰ８等の動作の制御により、図示しない表示装置に画像データＤＶを出力して撮像結果を表示し、さらにはデータ圧縮してなる画像データＤＶを所定の記録媒体に記録する。
【００２２】
またマイコン５は、ＤＳＰ８から出力される輝度データＤＹの重み付け加算により、撮像結果の明るさを検出する。さらにマイコン５は、このようにして得られる重み付け加算値を基準にしてタイミングジェネレータ４の動作を制御することにより、撮像結果の明るさが所定の明るさとなるように、電子シャッターのシャッター速度を調整する。さらにこのような電子シャッターの制御によっても、撮像結果の明るさを確保できない場合、ＡＧＣ回路７にゲインアップを指示し、これによりＡＧＣにより露光制御する。
【００２３】
この一連の露光制御において、マイコン５は、例えば図２に示すように、撮像結果による１つの画面を水平方向及び垂直方向に複数の領域に分割し、各領域の輝度レベルを区分し、この区分を基準にして露光制御の処理を実行する。なおこの図２においては、水平方向及び垂直方向にそれぞれ撮像結果を４分割して、１画面を１６個の領域に分割した場合である。
【００２４】
すなわちマイコン５は、１画面中より輝度レベルの最大値及び最小値を検出し、この最大値及び最小値を基準にして、さらには必要に応じて平均値を基準にして、撮像結果の輝度レベルを低輝度レベル、輝度レベル、高輝度レベルの３段階に区分する第１及び第２のしきい値を設定する。
【００２５】
マイコン５は、この第１及び第２のしきい値を基準にして、各領域毎に輝度データＤＹの値を判定し、各区分毎に判定結果を集計する。さらにマイコン５は、各領域で、最も値の大きな集計値が得られてなる区分を検出し、これにより図３に示すように、各領域の輝度レベルを３段階により区分する。
【００２６】
これによりマイコン５は、領域を単位して輝度レベルの分布を検出する。このようにして検出される輝度レベルの分布においては、区分間の相関により、被写体の位置を確認することができる。すなわち隣接する領域間における区分の比較により、同一区分の領域が連続している場合、この領域においては、同一の物体、背景等が撮像されてなる部分と判断することができる。また同様にして、このような区分により最も大きな面積を占めている区分に属する領域が、ユーザーの意図する被写体と判断することができる。
【００２７】
これにより例えば図３に示すように、画面の上部であって、その左右両端の領域が高輝度レベルの領域に区分され、画面の下部であって、その左右両端の領域が低輝度レベルの領域に区分され、残りの領域が中輝度レベルの領域に区分された場合、画面中央の中輝度レベルの領域においては、同一の物体を撮像している領域であり、ユーザーにおいては、この同一物体を主体に設定して構図を設定していると考えられる。実際上、このようなパターンが得られる場合には、人物の顔をアップで撮影している場合等であり、この場合、ユーザーにおいては、この中央の部分が適切に露光されてなる撮像結果を望むものである。
【００２８】
また図４に示すように、画面の上部が高輝度レベルの領域に区分され、この上部より下段であって、その左右両端の領域が中輝度レベルの領域に区分され、残りの領域が低輝度レベルの領域に区分された場合、画面上部の高輝度レベルの領域においては、空等の同一の物体を撮像している領域であり、また低輝度レベルの領域においては、この領域が同一の物体を撮像してなる部分であり、この場合、この部分が最も多くの面積を占め、かつ画面の中央部分を占めていることにより、ユーザーにおいては、この低輝度レベルの領域において、適切に露光されてなる撮像結果を望むものと考えられる。なお実際上、このような輝度分布が得られる場合は、屋外で人物等を撮像した場合等であり、このような場合、この人物等を最適に露光してなる撮像結果が望まれる。
【００２９】
なおこのような場合には、被写体が低輝度レベルであることにより、逆光の状態での撮像と考えられ、この場合には、露光時間を長めに設定することが必要となる。
【００３０】
これに対して図５に示すように、画面中央より上側の領域が高輝度レベルに区分され、残りの領域が中輝度レベルに区分されている場合、高輝度レベルの部分については、空等の同一物体を撮像している領域であり、中輝度レベルの領域についても、同一物体を撮像している領域であると判断することができる。しかしながらこの中輝度レベルの領域においては、高輝度レベルの領域に比して、輝度レベルの差が少ないことにより、図４の分布との対比により、人物等の被写体ではなく、全体として風景等を撮像していると判断することができる。これによりこの場合は、画面全体として適切な光量により露光制御して、ユーザーの所望する撮像結果を得ることができる。
【００３１】
これらの判定原理により、マイコン５は、メモリに保持した複数の判定基準パターン１０（図１）との比較により、重点おいて露光制御することが必要な領域を検出する。
【００３２】
ここでこの判定基準パターン１０は、このようにして検出される区分の分布を、各領域の重み付け係数と共に記録したパターンであり、マイコン５においては、この判定基準パターン１０との比較により、最も高い精度で一致してなる判定基準パターン１０を検出する。これによりマイコン５は、最も重点をおいて処理すべき領域を、こようにして検出した判定基準パターン１０に設定された重み付け係数により検出することになる。マイコン５は、この重み付け係数により、１画面の輝度データを順次重み付け加算し、この加算値により露光制御の判定基準値を設定する。
【００３３】
マイコン５は、このようにして計算される判定基準値が所定値となるように、電子シャッター、ＡＧＣにより露光制御の処理を実行し、これによりユーザーの所望する被写体に対して最適な撮像条件の１つである最適露光条件により撮像結果を取得するようになされている。
【００３４】
（２）実施の形態の動作
以上の構成において、この電子スチルカメラ１では、ＣＣＤ固体撮像素子３より得られる撮像結果がＣＤＳ６により処理されてＡＧＣ回路７により所定利得で増幅された後、アナログディジタル変換回路９により画像データに変換され、この画像データがＤＳＰ８によりニー処理、ガンマ処理等される。電子スチルカメラ１では、このように処理されてなる画像データＤＶが表示装置に表示され、またデータ圧縮されて所定の記録媒体に記録される。
【００３５】
電子スチルカメラ１では、これらの処理において、撮像結果の１画面を分割して生成されてなる領域を単位にして、ＤＳＰ８により生成される輝度データＤＹがマイコン５により重み付け加算処理されて露光制御用の判定基準値が生成され、この判定基準値が所定値となるように、電子シャッター、ＡＧＣにより撮像の条件の１つである自動露光制御の処理が実行される。すなわち電子スチルカメラ１では、このようにして検出される評価基準値により、撮像結果が明る過ぎる場合には、マイコン５によるタイミングジェネレータ４の制御により、ＣＣＤ固体撮像素子３における電荷蓄積時間が短い時間に切り換えられる。またこれとは逆に、撮像結果が暗過ぎる場合には、同様のマイコン５によるタイミングジェネレータ４の制御により、ＣＣＤ固体撮像素子３における電荷蓄積時間が長い時間に切り換えられ、さらにこのようにしても明るさが不足する場合には、ＡＧＣ回路７の利得が増大され、これらにより撮像結果が自動露光調整される。
【００３６】
電子スチルカメラ１では、このように輝度データＤＹにより判定基準値の生成処理において、始めに、輝度レベルを高輝度レベル、中輝度レベル、低輝度レベルの３段階に区分するためのしきい値が計算された後、このしきい値により各領域毎に輝度データＤＹを区分して集計することにより、各領域の輝度レベルが高輝度レベル、中輝度レベル、低い輝度レベルの３段階に区分されて、この区分による領域を単位にして輝度分布が検出される。
【００３７】
電子スチルカメラ１では、この輝度分布と一致する判定基準パターン１０が検出され、この判定基準パターン１０に設定されてなる重み付け係数により、上述した輝度データＤＹの重み付け加算処理されて露光制御用の判定基準値が生成される。これにより電子スチルカメラ１では、隣接する領域間における区分の相関により、さらには最も多くの面積を示す区分より、重点をおいて処理すべき領域を簡易かつ確実に検出することができる。
【００３８】
すなわち例えば画面中央に、中程度の輝度レベルが集中している場合には、画面中央部分にユーザーの意図する被写体が配置されている場合であり、この実施の形態によれば、このようなユーザーの意図する構図に柔軟に対応して、重点的に処理すべき領域を簡易かつ確実に検出することができる。これにより電子スチルカメラ１では、この重点的に処理すべき領域より得られる輝度データＤＹを大きな値による重み付け係数により処理して、重点的に処理すべき領域が適切な明るさとなるように自動露光調整することができる。
【００３９】
（３）実施の形態の効果
以上の構成によれば、撮像結果に設定された各領域の輝度レベルを複数の段階により区分し、この区分による輝度レベルの分布を基準にして、撮像結果を重点的に処理する領域を検出することにより、例えば露光制御に適用して、重点的に処理すべき領域を簡易かつ確実に検出することができる。また画面中で、最も多くの面積を占める区分に属する領域を検出して、重点的に処理する領域を検出することにより、簡易な処理によりユーザーの所望する被写体を検出して、このユーザーの意図を撮像結果に適切に反映することができる。
【００４０】
またこのとき、事前に登録された複数の基準となるパターンとの比較により、大きな重み付け係数が設定されてなる重点的に処理する領域を検出することにより、簡易な処理によりこの種の処理を実行することができる。
【００４３】
またこのような区分が、輝度レベルの３段階の区分であることにより、簡易な処理により、この種の処理を実行することができる。
【００４４】
（４）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、所定の判定基準パターンとの比較により、重点的に処理する領域を検出する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、マイコンによる演算処理により輝度分布を適宜判断して、重点的に処理する領域を検出するようにしてもよい。
【００４５】
また上述の実施の形態においては、輝度データの最大値、最小値よりしきい値を設定して輝度レベルを区分する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば輝度データの平均値によりしきい値を設定するようにしてもよく、さらには、事前に設定したしきい値により区分するようにしてもよい。なおこのように事前に設定したしきい値により区分する場合には、例えば輝度レベルの平均値、積分値により、画面全体又は所定領域を所定明るさに設定した状態で、輝度レベルを区分することが必要になる。
【００４６】
また上述の実施の形態においては、１つの画面を水平方向及び垂直方向に４分割して領域を設定する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々の分割数により設定して、上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。なおこのように水平方向及び垂直方向に画面を分割して領域を設定する場合に、水平方向と垂直方向とで分割数を同一に設定すれば、縦長の画面による撮像結果と、横長の画面による撮像結果とで、判定基準パターンを兼用することができる。
【００４７】
また上述の実施の形態においては、輝度レベルを３段階に区分する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々の段階数に区分して、同様の効果を得ることができる。
【００４８】
また上述の実施の形態においては、電子シャッターとＡＧＣとによる自動露光制御に本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、電子シャッターに加えて、又は電子シャッターに加えて、絞りとＡＧＣとによる自動露光制御、機械式シャッターとＡＧＣとによる自動露光制御、絞り及び機械式シャッターとＡＧＣとによる自動露光制御に広く適用することができる。
【００４９】
また上述の実施の形態においては、自動露光制御に本発明を適用して、重点をおいて処理すべき領域を検出する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば自動焦点調整等の各種の撮像の条件設定処理、撮像結果の処理に適用して、重点をおいて処理すべき領域を検出する場合に広く適用することができる。
【００５０】
また上述の実施の形態においては、単板式による撮像装置に本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、３板式による撮像装置にも広く適用することができる。
【００５１】
また上述の実施の形態においては、本発明を電子スチルカメラに適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、カメラ一体型ビデオテープレコーダ等の記録機能を有してなる撮像装置、携帯電話等の通信機能を有してなる撮像装置、さらにはパーソナルコンピュータと一体化してなる撮像装置等に広く適用することができる。
【００５２】
また上述の実施の形態においては、本発明を撮像装置に適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばパーソナルコンピュータにおいて、撮像結果を画像処理する場合にも広く適用することができる。
【００５３】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、撮像結果に設定された各領域の輝度レベルを複数の段階により区分し、この区分による輝度レベルの分布を基準にして、重点をおいて処理する領域を検出するようにして、画面中で、最も多くの面積を占める区分の領域を検出して、前記重点をおいて処理する領域を検出することにより、例えば露光制御に適用して、重点をおいて処理すべき領域を簡易かつ確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る電子スチルカメラを示すブロック図である。
【図２】図１の電子スチルカメラにおける領域設定の説明に供する平面図である。
【図３】輝度レベルの区分結果を示す平面図である。
【図４】図２とは異なる撮像結果における輝度レベルの区分結果を示す平面図である。
【図５】図２及び図３とは異なる撮像結果における輝度レベルの区分結果を示す平面図である。
【符号の説明】
１……電子スチルカメラ、３……ＣＣＤ固体撮像素子、４……タイミングジェネレータ、５……マイコン、７……ＡＧＣ回路、８……ＤＳＰ、１０……判定基準パターン
【図１】
0003864409.tif 000002
【図２】
0003864409.tif 000003
【図３】
0003864409.tif 000004
【図４】
0003864409.tif 000005
【図５】
0003864409.tif 000006