(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
露出制御手段として、
撮像画面を複数個に分割して撮像素子からの出力信号を各領域毎に所定期間積分し前記撮像画面の明るさに係る評価値を算出する評価値算出手段と、
前記評価値算出手段によって得られた複数個の評価値の平均値を算出する平均値算出手段と、
前記平均値算出手段によって得られた平均値を用いて算出される第１しきい値よりも大きい露出評価値を有する領域の数をカウントするカウント手段と、
前記平均値算出手段によって得られた平均値に応じて露出量を設定する露出設定手段と、
前記カウント手段によって得られた個数が０でなく且つ所定値よりも少ない場合は前記露出設定手段によって設定する露出量を小さくする露出変更手段と、を具備し、
前記露出制御手段によって設定された露出量にて撮像を行い前記露出制御手段を再度動作させることによって本露光時の露出量を設定することを特徴とする露出制御装置。
【請求項２】
前記第１しきい値は、前記平均値に１よりも大きい定数を乗算して得られることを特徴とする請求項１に記載の露出制御装置。
【請求項３】
前記所定値は、前記評価値算出手段における撮像画面の分割数の８分の１程度であることを特徴とする請求項１に記載の露出制御装置。
【請求項４】
前記撮像素子からの出力信号は輝度信号であることを特徴とする請求項１に記載の露出制御装置。
【請求項５】
前記露出変更手段は、前記評価値算出手段によって得られた複数個の露出評価値の最大値に応じて露出を小さくする割合を決定することを特徴とする請求項１に記載の露出制御装置。
【請求項６】
前記露出変更手段が動作した場合、ガンマ補正特性の低輝度抑圧を緩めることを特徴とする請求項１に記載の露出制御装置。
【請求項７】
前記露出設定手段によって設定された露出量が第２しきい値よりも大きい場合、前記露出変更手段の動作を禁止する禁止手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の露出制御装置。
【請求項８】
前記禁止手段は、前記露出設定手段によって設定された露出量をＥＶ値として算出し、前記第２しきい値と比較することを特徴とする請求項７に記載の露出制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオカメラや電子スチルカメラ等に用いられる露出制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオカメラや電子スチルカメラ等に用いられ、シャッタースピードや絞り量を調整し最適な露出が得られるように制御する露出制御装置は、従来、撮像画面全体や主要被写体が存在するであろう画面中央の明るさを、撮像素子からの信号や別途設けられたセンサーを用いて測定し、その結果を基に露出量を決定していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７に示すような、背景が暗い状態で黒っぽい服を着た人物を順光で撮影した場合、撮像画面全体の明るさを測定し露出量を決定するものでは、主に背景や服に応じて露出量が決まるので、人物の顔の部分の露出がオーバー気味になってしまう。
【０００４】
また、画面中央の明るさを測定し露出量を決定するものでは、人物の顔に応じて露出量が決まるので、画面全体は露出不足となり暗くなってしまう。
【０００５】
本発明は、背景に比べて被写体が明るい場合でも、最適な露出量を設定できる露出制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、露出制御手段として、撮像画面を複数個に分割して撮像素子からの出力信号を各領域毎に所定期間積分し前記撮像画面の明るさに係る評価値を算出する評価値算出手段と、前記評価値算出手段によって得られた複数個の評価値の平均値を算出する平均値算出手段と、前記平均値算出手段によって得られた平均値を用いて算出される第１しきい値よりも大きい露出評価値を有する領域の数をカウントするカウント手段と、前記平均値算出手段によって得られた平均値に応じて露出量を設定する露出設定手段と、前記カウント手段によって得られた個数が０でなく且つ所定値よりも少ない場合は前記露出設定手段によって設定する露出量を小さくする露出変更手段と、を具備し、前記露出制御手段によって設定された露出量にて撮像を行い前記露出制御手段を再度動作させることによって本露光時の露出量を設定するようにした。
【０００７】
更に、前記第１しきい値は、前記平均値に１よりも大きい定数を乗算して得られる。
更に、前記所定値は、前記評価値算出手段における撮像画面の分割数の８分の１程度である。
更に、前記撮像素子からの出力信号は輝度信号である。
更に、前記露出変更手段は、前記評価値算出手段によって得られた複数個の露出評価値の最大値に応じて露出を小さくする割合を決定する。
更に、前記露出変更手段が動作した場合、ガンマ補正特性の低輝度抑圧を緩める。
【０００８】
更に、前記露出設定手段によって設定された露出量が第２しきい値よりも大きい場合、前記露出変更手段の動作を禁止する禁止手段を具備する。
更に、前記禁止手段は、前記露出設定手段によって設定された露出量をＥＶ値として算出し、前記第２しきい値と比較する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下図面に従い、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施例である電子スチルカメラを示した機能ブロック図である。被写体（図示省略）からの光は、レンズ１、絞り機構３を通り、ＣＣＤに代表される撮像素子５の撮像面に結像される。撮像素子５には、画素毎に異なる色フィルタ（図示省略）が設けられ、光量に応じて電荷が蓄えられ、画素毎に順次出力される。さらに撮像素子には、不要電荷の掃き出し期間を制御し露光時間を変化させる機能、いわるゆ電子シャッター機能を有している。撮像素子５からの出力信号は、Ａ／Ｄ変換器７にて画素毎にデジタル信号に変換され、ＤＲＡＭ９に１画面分蓄えられる。
【００１０】
ＤＲＡＭ９に蓄えられたデジタル信号を基に、信号処理回路１１は、前記色フィルタの配列に応じて各画素毎にＲＧＢ信号を作成し、ホワイトバランスやガンマ補正等を行う。その後、記録回路１３においてＪＰＥＧ等の画像信号圧縮処理、符号化処理が行われ、着脱自在なメモリカード１５に記録される。
【００１１】
一方、ＤＲＡＭ９に蓄えられた１画面分のデジタル信号を基に、輝度信号作成回路１７は輝度信号を色フィルタの配列に応じて作成し、デジタル積分回路１９は、図２に示すように、画面全体を水平方向に１６個、垂直方向に１６個に分割して得られる２５６個の領域毎に輝度信号を１画面分積分することにより、撮像画面の明るさに係る２５６個の評価値ＤＡＴＡ（０〜２５５）を算出する。なお領域の分割数である２５６個は一例であり、本発明はこの数に限定されるものではない。
【００１２】
作成された２５６個の評価値は、マイクロコンピュータで構成された制御装置２１にて露出量を決定する際のパラメータとして用いられる。なお、制御装置２１は、電子スチルカメラ全体の制御も行っている。
【００１３】
次に、制御装置２１を中心とする本実施例の動作を、図４、図５に示したフローチャートを用いて説明する。シャッターボタン（図示省略）が押されることにより、撮影処理が開始される。
【００１４】
先ず、制御装置２１は、撮像素子５の電子シャッターのシャッタースピードＳＳを２５０分の１秒に仮設定し、信号処理回路１３におけるガンマ特性を図３の実線で示すものに設定する（Ｓ１）。シャッタースピードとして仮設定される２５０分の１秒という値は平均的な撮影が行われるであろうという前提で仮に設定されるものであり、この値自体に厳密な意味はない。また、本実施例では絞り機構３の絞り量は一定とし、よって、シャッタースピードＳＳを設定することにより露出量が設定される。
【００１５】
次に仮露光を行い、シャッタースピードＳＳによって撮像素子５にて得られた信号をＤＲＡＭ９に１画面分蓄え（Ｓ３）、輝度レベルの算出を行う（Ｓ５）。仮露光とは、記録画像を得るための本露光における露光量を決定するために行われる露光を意味する。また、輝度レベルとは、撮像画面の明るさに係るパラメータであり、その算出は図５に示したサブルーチンに従って行われる。
【００１６】
先ず、輝度信号作成回路１７とデジタル積分回路１９を用いて２５６個の評価値ＤＡＴＡ（０〜２５５）を算出する（Ｓ４１）。そして、ステップＳ４３〜Ｓ５１にて２５６個の評価値の平均値を輝度レベルとして算出する。露出制御は、この輝度レベルが、撮像素子５のダイナミックレンジに応じて定められる輝度目標値に等しくなるように露出量を制御する。
【００１７】
次に、輝度レベルに定数Ａを乗算ししきい値ＴＲを算出する。定数Ａは１よりも大きく、例えば３であり、しきい値ＴＲは輝度レベルよりも大きな値となり、露出評価値が輝度レベルよりも大きく上方に外れているか否かを検出するしきい値となる。そして、ステップＳ５５〜Ｓ６３によって、しきい値ＴＲを越える評価値を有する領域の個数ＰＣがカウントされ、２５５個の評価値の内の最大値ＰＭが検出される。
【００１８】
次に、しきい値ＴＲを越える露出評価値の個数ＰＣが、０でなく、所定値Ｂよりも小さい場合、変数ＰＡＥを評価値の最大値ＰＭをしきい値ＴＲで除算した値とし、そうでない場合は変数ＰＡＥを０とする（Ｓ６５〜Ｓ６９）。所定値Ｂは、撮像画面全体における主要被写体の割合の平均が、経験的に８分の１程度になることに鑑み、本実施例では撮像画面の分割数２５６の８分の１である３２に設定している。すなわち、しきい値ＴＲを越える評価値の個数ＰＣが、０でなく、所定値Ｂよりも小さい場合とは、主要被写体が背景に比べて明るい場合である。また、変数ＰＡＥは、しきい値ＴＲを越える評価値の個数ＰＣが、０でなく、所定値Ｂよりも小さい場合においては、２５５個の評価値の最大値がしきい値ＴＲに対してどの程度の割合であるかを示すパラメータであり、その値が大きいほど主要被写体の露出オーバーの割合が大きくなる。
【００１９】
次に、変数ＰＡＥが１よりも大きければ、輝度レベルに変数ＰＡＥを乗算した値を新たな輝度レベルとし（Ｓ７１、Ｓ７３）、サブルーチンを終了し、図４に示したフローチャートに戻る。なお、本実施例における輝度レベルは、平均値を用いているが、単純な平均値に限定されるものではなく、２５６個の評価値の重み付け平均により算出してもよい。
【００２０】
そして、輝度目標値とステップＳ５にて算出された輝度レベルを用いて数１に従ってシャッタースピードＳＳを修正する。
【００２１】
【数１】
0003732998.tif 000002
【００２２】
輝度目標値とは、撮像素子のダイナミックレンジに応じて定められるものであり、撮像画面の平均値として得られる輝度レベルが輝度目標値になれば、撮像によって得られる信号全ては撮像素子のダイナミックレンジ内に収まるように定められる。通常、撮像素子の出力が飽和するレベルの約１８％の出力レベルが得られる状態として設定される。本実施例では、撮像素子５の出力が飽和するレベルの１８％の出力レベルが得られる状態における輝度レベルが輝度目標値として設定されている。すなわち、ステップＳ７においてシャッタースピードＳＳは、輝度目標値が輝度レベルに等しくなるように修正される。
【００２３】
なお、ステップＳ７１、Ｓ７３によって、輝度レベルに変数ＰＡＥを乗算した値を新たな輝度レベルとした場合、輝度レベルは評価値の最大値のしきい値ＴＲに対する割合だけ大きく見なすため、ステップＳ７において設定されるシャッタースピードＳＳは、評価値の最大値のしきい値ＴＲに対する割合だけ大きくなる。すなわち、露出量が該割合だけ小さくなる。よって、主要被写体が背景に比べて明るい場合には、ステップＳ７３によって変更される前の輝度レベルによって設定される露出量よりも小さい露出量に変更されるので、主要被写体が露出オーバーとなる本露光が回避されることになる。
【００２４】
なお、本実施例では、ステップＳ３〜Ｓ７の動作を、ステップＳ９〜Ｓ１３、ステップＳ１５〜Ｓ１９と延べ３回繰り返すことにより、シャッタースピードＳＳをより正確に設定している。
【００２５】
次に、ステップＳ２１において変数ＰＡＥが１より大きい場合、すなわちステップＳ７３によって輝度レベルが修正され、変更される前の輝度レベルによって設定される露出量よりも小さい露出量に変更された場合、ガンマ補正特性を図２の実線より点線に変更し（Ｓ２３）、低輝度抑圧を緩め、画面全体が露出アンダーになることを防止する。
【００２６】
最後に、最終的に設定されたシャッタースピードＳＳ、すなわち露出量とガンマ補正特性を用いて本露光（Ｓ２５）、メモリカード１５への記録（Ｓ２７）が行われる。
【００２７】
以上、本発明の実施例について説明したが、しきい値ＴＲを越える評価値の個数ＰＣが、０でなく、所定値Ｂよりも小さくなるのは、主要被写体が背景に比べて明るい場合だけでなく、撮像画面内に光源が含まれている場合もあり得る。そこで、他の実施例として、図５に示した輝度レベル算出のサブルーチンのステップＳ７１の前段に、図６に示すようにステップＳ７５〜Ｓ７９を追加した。なお、他の部分は前出の実施例と同一であるため、詳細な説明は割愛する。
【００２８】
他の実施例の動作を示した図６において、ステップＳ７５にて現時点にて設定されている露出量を示すＥＶ値を算出する。ＥＶ値とは、Exposure Value露出値であり、ＡＰＥＸ（Additional System of photographic Exposure）値として、数２〜数４に示すように、ＡＶ（Aperture Value）ＴＶ（Time Value）の合計値として算出される。なおＦｎｏとは、絞り機構３の絞り量を含めたレンズ１のＦナンバーである。
【００２９】
【数２】
0003732998.tif 000003
【００３０】
【数３】
0003732998.tif 000004
【００３１】
【数４】
0003732998.tif 000005
【００３２】
算出されたＥＶ値がしきい値Ｃよりも大きい場合、変数ＰＡＥを０に設定する（Ｓ７７、Ｓ７９）。本実施例ではしきい値Ｃは１３ないし１４に設定されており、ＥＶ値がしきい値Ｃよりも大きければ撮像画面内に光源が存在すると判断し、変数ＰＡＥを０に設定し、従って、ステップＳ７３における輝度レベルの修正は回避される。すなわち、算出されたＥＶ値がしきい値Ｃよりも大きい場合、露出量を小さくする露出変更は禁止される。
【００３３】
なお、真夏の日中における撮影では、カメラのＥＶ値は１６程度になることに鑑み、しきい値Ｃを１３ないし１４に設定されていると、日差しが強い順光状態での撮影では、露出量を小さくする露出変更が禁止されるので、主要被写体は露出オーバーになり強い日差しであることが画像に表現され効果的である。
【００３４】
以上、本発明の実施例及び他の実施例について説明したが、露出量の設定、変更はシャッタースピードの調整だけでなく、絞り機構の絞り量の調整と併せてもよく、該絞り量のみを調整してもよい。また、実施例及び他の実施例では、ガンマ補正は記録される画像信号についてのみ行ったが、輝度信号を作成する前段で行ってもよい。さらに、撮像画面の明るさに係る信号として輝度信号を用いたが、色信号を含めた撮像素子からの全ての信号を用いてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、背景に比べて被写体が明るい場合でも、最適な露出量を設定できる露出制御装置を提供することができ、その効果は大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示したブロック図である。
【図２】本発明の実施例の動作を示す説明図である。
【図３】本発明の実施例の動作を示す特性図である。
【図４】本発明の実施例の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施例の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の他の実施例の動作を示すフローチャートである。
【図７】従来技術の課題を示す説明図である。
【符号の説明】
１  レンズ
５  撮像素子
１１  信号処理回路（ガンマ補正）
１７  輝度信号作成回路
１９  デジタル積分回路
２１  制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003732998.tif 000010
【図６】
0003732998.tif 000011
【図７】
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