JP3624434B2 - 露光量制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ビデオカメラ装置に用いて好適な露光量制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日において、ＣＣＤ、撮像管等の撮像素子を用いて撮像するビデオカメラ装置が普及している。
上記ビデオカメラ装置は、撮像画面の照度を照度検出手段で検出し、この検出結果に基づいて、露光量を制御する露光量制御装置が設けられて、この露光量制御装置により露光量が制御されながら撮像素子により撮像が行われる。
【０００３】
上記照度検出手段における撮像画面の照度の検出は、撮像画面の中央部に被写体が撮影されることを前提として、撮像画面の中央部の照度を検出することで行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記撮像画面の中央部で照度を検出する照度検出手段では、被写体の移動、又は手振れにより被写体が撮像画面の中央部からずれて撮影された際には、該中央部の照度は被写体から背景に変わるため、検出される照度が大きく変化する。
【０００５】
このため、該中央部の照度の検出結果に基づいて、露光量が制御されながら撮影される撮像画面の照度は、大きく変化して見苦しい画像になるという問題点を生じていた。
また、被写体が撮像画面の中央部に位置する場合であっても、中央部以外の領域の照度が中央部の照度に比べかなり明るくなる逆光状態の際には、背景の照度が強すぎて背景が白とび状態になるという問題点が生じていた。
【０００６】
また、被写体が撮像画面の中央部に位置する場合であっても、中央部以外の領域の照度が中央部の照度に比べかなり暗くなる過順光状態等の際には、背景の照度が暗すぎて背景が黒潰れ状態になるという問題点が生じていた。
本発明はこのような問題に鑑み、撮影条件に関わらず、適切な露光量に制御をする露光量制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る露光量制御装置は、撮像画面の上部、周辺部、及び中央部の単位面積当たりの照度を検出する照度検出手段と、上記照度検出手段で検出される中央部の検出照度に対する周辺部の検出照度により定まる第一の比率と、及び上記上部の検出照度に対する該周辺部の検出照度により定まる第二の比率とに基づいて、露光基準値を可変設定する露光基準値設定手段と、上記露光基準値設定手段で設定された露光基準値と照度検出手段で検出される中央部の検出照度の差に応じて、露光量を制御する露光量制御手段とを備え、上記露光基準値設定手段は、上記第一の比率が大きくなるに従って上記露光基準値を大きく設定し、かつ、上記第二の比率が標準値から離れるに従って上記露光基準値を小さく設定することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る露光量制御装置において、上記露光量制御手段は、絞り量、シャッタ速度、及びＡＧＣアンプのゲインのいずれか少なくとも１個を可変して上記露光量を制御する。
【０００９】
【作用】
本発明における露光量制御装置において、露光基準値設定手段は、照度検出手段で検出される中央部の検出照度に対する周辺部の検出照度により定まる第一の比率が大きくなるに従って露光基準値を大きく設定し、かつ、上記上部の検出照度に対する該周辺部の検出照度により定まる第二の比率が標準値から離れるに従って上記露光基準値を小さく設定する。上記露光基準値設定手段で設定された露光基準値と照度検出手段で検出される中央部の検出照度の差に応じて、露光量を可変設定される。また、上記露光量は、絞り量、シャッタ速度、及びＡＧＣアンプのゲインのいずれか少なくとも１個の可変設定により制御される。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明に係る露光量制御装置の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。本発明に係る露光量制御装置は、図１に示すようにビデオカメラ装置の露光量の制御用として設けられる。
上記露光量制御装置が設けられた図１に示すビデオカメラ装置は、撮像素子としてＣＣＤイメージセンサ５３が用いられている。
【００１１】
このビデオカメラ装置は、ビデオカメラ本体に被写体像を導く対物レンズ５１と、被写体像からの照度の絞り量を調整するアイリス５２と、このアイリス５２を介した被写体像が導かれるＣＣＤイメージセンサ５３と、このＣＣＤイメージセンサ５３に供給された被写体像の照度の変化にかかわらず撮像信号のレベルを一定とするように、撮像信号のゲインを調整するＡＧＣアンプ５４と、このＡＧＣアンプ５４より供給されたゲインが調整された撮像信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータ５５と、このＡ／Ｄコンバータ５５から供給されるＡ／Ｄ変換された撮像信号を画像処理する信号処理回路５６と、上記アイリス５２の絞り量、ＣＣＤイメージセンサ５３のシャッタ速度、及びＡＧＣアンプ５４のゲインの制御により露光量を制御する露光量制御装置１０とを備える。
【００１２】
この図１に示す本発明に係る露光量制御装置１０は、上記Ａ／Ｄコンバータ５５から供給されるＡ／Ｄ変換された撮像信号より、撮像画面の照度を検出する照度検出手段１と、この照度検出手段１から供給される検出照度に基づいて、露光基準値を可変設定する露光基準値設定手段２と、この露光基準値設定手段２から供給される露光基準値に応じて、露光量を制御する露光量制御手段３とを備える。
【００１３】
照度検出手段１は、図２に示すように撮像画面５０の上部Ａ、周辺部Ｂ、及び中央部Ｃの各枠内において、単位面積当たりの照度を検出可能に構成される。
上記照度検出手段１は、撮像画像５０における撮像信号の上部Ａ、周辺部Ｂ、及び中央部Ｃの各枠内において、各フィールド毎の各走査線の輝度を積分することにより各枠内の全面積の積分照度を検出し、この各枠毎に検出された積分照度を各部の面積により除算することにより、各部の単位面積当たりの平均照度を検出する。
【００１４】
この撮像画像５０の横方向をＸ軸上の長さｘ、縦方向をＹ軸上の長さｙとした時、例えば図２に示された上部Ａは横が原点からｘまで、縦が３／４ｙからｙまでである。また、中央部Ｂは横が２／５ｘから３／５ｘまで、縦が２／５ｙから３／５ｙである。また、周辺部Ｂは該上部Ａと中央部Ｃを除く領域である。
上記露光基準値設定手段２は、照度検出手段１で検出された各部の検出照度より、撮影の照度状態を判定する検出照度判定回路２１と、この検出照度判定回路２１の判定結果に応じて、変調係数Ｋが読出される変調係数用メモリ２２と、ビデオカメラ、又は露光量制御装置１０の仕様により該変調係数Ｋに重み付けをする重みが予め設定される重み設定回路２３と、該変調係数Ｋと該重みを乗算して、露光基準値とする乗算回路２４とを有している。
【００１５】
上記検出照度判定回路２１は、照度検出手段１より検出された上記撮像画像５０の周辺部Ｂの検出照度を中央部Ｃの検出照度で除算した除算値Ｐ１、及び該周辺部Ｂの検出照度を上部Ａの検出照度で除算した除算値Ｐ２を演算し、この除算値Ｐ１、Ｐ２に基づいて、変換値Ｑ１、Ｑ２に変換し、この変換値Ｑ１と変換値Ｑ２との乗算値である照度判定値Ｒにより、撮影の照度状態を判定可能に構成される。
【００１６】
上記除算値Ｐ１、Ｐ２による照度状態は、図３に示すように、除算値Ｐ１が１の近傍では標準領域Ｓと判定され、除算値Ｐ１が１より大きい場合は逆光領域Ｔと判定され、除算値Ｐ１が１より小さい場合は過順光領域Ｕと判定される。また、除算値Ｐ２が１より大きくなるに従って、又は１より小さくなるに従って、逆光領域Ｔの逆光、又は過順光領域Ｕの過順光を弱くするように判定される。
【００１７】
この検出照度判定回路２１では、図４に示すように、上記除算値Ｐ１は、除算値Ｐ１が大きくなるに従って、大きくなる変換値Ｑ１に変換される。この変換値Ｑ１により撮影の照度状態は、除算値Ｐ１＝１の近傍では標準状態と判定し、除算値Ｐ１が１より大きくなるに従って逆光が強くなった状態と判定し、除算値Ｐ１が１より小さくなるに従って過順光が強くなった状態と判定する。
【００１８】
上記除算値Ｐ１が４以上の際は、逆光が強すぎると判定して、該除算値Ｐ１の変換値である変換値Ｑ１を２５５の一定値とする。また、上記除算値Ｐ１が０．２５以下の際には、過順光が強すぎると判定して、該除算値Ｐ１の変換値である変換値Ｑ１を０の一定値とする。
また、この検出照度判定回路２１では、図５に示すように、上記除算値Ｐ２は、除算値Ｐ２が０．５乃至２の範囲では１となり、除算値Ｐ２が２から大きくなるに従って、又は除算値Ｐ２が０．５から小さくなるに従って、小さくなる変換値Ｑ２に変換される。この変換値Ｑ２により撮影の照度状態は、除算値Ｐ２が０．５乃至２の範囲では標準状態と判定し、除算値Ｐ２が２より大きくなるに従って逆光を減少させるように判定して変換し、除算値Ｐ２が０．５より小さくなるに従って過順光を減少させるように判定して変換する。
【００１９】
以上より、検出照度判定回路２１では、照度検出手段１から供給された各部の検出照度に基づき、除算値Ｐ１、除算値Ｐ２が得られて、この除算値Ｐ１が４以上又は０．５以下の際に、該除算値Ｐ１の変換値Ｑ１は一定値に保たれ、また、除算値Ｐ２が２以上又は０．５以下の際に、該除算値Ｐ２の変換値Ｑ２は、減少する。
【００２０】
この変換値Ｑ１と変換値Ｑ２は互いに乗算されて、照度判定値Ｒが得られる。この照度判定値Ｒは、図６に示すように対数化された変調係数Ｋに変換される。上記変調係数Ｋは、上記照度判定値Ｒに対応付けられて、変調係数用メモリ２２に予め格納されており、検出照度判定回路２１から供給された照度判定値Ｒに応じて、変調係数Ｋが読出し可能に該変調係数用メモリ２２が構成される。
【００２１】
露光量制御手段３は、比較回路３１と、上記露光基準値設定手段２及び該比較回路３１の伝達による信号の位相遅れを補償する位相補償回路３２と、この位相が補償された該照度差より露光量を制御するための制御信号を演算する制御量演算回路３３と、該制御信号に基づいて、アイリス５２の絞り量を可変駆動するアイリス駆動回路３４と、ＣＣＤイメージセンサ５３のシャッタ速度を可変駆動するシャッタ駆動回路３５と、ＡＧＣアンプ５４に供給する信号をＤ／Ａ変換するＤ／Ａコンバータ３６とを有している。
【００２２】
上記比較回路３１は、露光基準値設定手段２から供給される撮影の照度状態に応じて、撮影の逆光状態、及び過順光状態を抑えるように可変設定された露光基準値と照度検出手段１で検出される中央部Ｃの検出照度の差である照度差を演算可能に構成される。
以上説明したように、本発明に係るビデオカメラ装置に設けられた露光量制御装置１０は、照度検出手段１で撮像画面５０の上部Ａ、周辺部Ｂ、及び中央部Ｃの単位面積当たりの照度を検出し、露光基準値設定手段２で該周辺部Ｂの検出照度を該中央部Ｃの検出照度で除算した除算値Ｐ１と該周辺部Ｂの検出照度を該上部Ａの検出照度で除算した除算値Ｐ２に基づいて、露光基準値が可変設定され、露光量制御手段３で上記露光基準値と該中央部Ｃの検出照度の差に応じて露光量が制御される。
【００２３】
上記除算値Ｐ１により、中央部Ｃに対する周辺部Ｂの照度が大きくなるに従い大きくなる逆光状態を判定して、この除算値Ｐ１が４以上の際に、該除算値Ｐ１の変換値Ｑ１を一定値に保ち。また、上記除算値Ｐ２により、上部Ａに対する周辺部Ｂの照度が大きくなるに従い大きくなる逆光状態を判定して、この除算値Ｐ２が２以上の際には、該除算値Ｐ２の変換値Ｑ２を減少させる。
【００２４】
このため、上記変換値Ｑ１と変換値Ｑ２の乗算値である照度判定値Ｒは、被写体の背景の照度が抑えられるように形成されて、露光量制御手段３で該照度判定値Ｒと上記中央部Ｃの検出照度の差に基づいて、被写体の背景の照度を抑えるように露光量を制御して逆光状態を十分に抑えることが可能である。
また、過順光状態の際においても、中央部Ｃに対する周辺部Ｂの照度が小さくなるに従って大きくなる過順光状態を除算値Ｐ１で判定して、この除算値Ｐ１が０．２５以下の際には、該除算値Ｐ１の変換値Ｑ１が一定値に保たれる。また、上部Ａに対する周辺部Ｂの照度が小さくなるに従って大きくなる逆光状態を除算値Ｐ２で判定して、この除算値Ｐ２が０．５以下の際には、該除算値Ｐ２の変換値Ｑ２を減少させる。
【００２５】
このため、上記変換値Ｑ１と変換値Ｑ２の乗算値である照度判定値Ｒは、被写体の照度が抑えられるように形成されて、露光量制御手段３で該照度判定値Ｒと上記中央部Ｃの検出照度の差に基づいて、被写体の照度を抑えるように露光量を制御して過順光状態を十分に抑えることが可能である。
なお、本実施例においては、撮像素子としてＣＣＤイメージセンサを用いたビデオカメラ装置に露光量制御装置を用いた場合を示したが、本発明はこのようなビデオカメラ装置に限定されるものではなく、本発明の露光量制御装置は、撮像素子として撮像管等の他の撮像素子を用いた場合にも適用可能である。
【００２６】
また、本実施例においては、露光量制御手段で絞り量、シャッタ速度、及びＡＧＣアンプのゲインの可変により露光量を制御する場合を示したが、本発明はこのような露光量制御手段に限定されるものではなく、本発明の露光量制御装置は、露光量制御手段により絞り量、シャッタ速度、ＡＧＣアンプのゲインのいずれか少なくとも１個の可変により絞り量を制御する場合にも適用可能である。
【００２７】
また、本実施例においては、照度検出手段で撮像画面５０を図２に示すように三分割した場合を示したが、本発明はこのような照度検出手段に限定されるものではなく、本発明の露光量制御装置は、照度検出手段による照度の測定領域が３個以上で、かつ測定領域の位置、測定領域の大きさ、及び測定領域の形状は、露光量制御装置、又はこの露光量制御装置が設けられるビデオカメラ装置の仕様に合わせて設定される場合にも適用可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の露光量制御装置は、照度検出手段で検出される中央部の検出照度に対する周辺部の検出照度により定まる第一の比率が大きくなるに従って露光基準値を大きく設定し、かつ、上記上部の検出照度に対する該周辺部の検出照度により定まる第二の比率が標準値から離れるに従って上記露光基準値を小さく設定する露光基準値設定手段を備え、この露光基準値設定手段により設定された露光基準値と照度検出手段で検出される中央部の検出照度の差に応じて、露光量を可変設定可能である。このため、本発明によれば逆光の際に被写体の背景の照度を抑え、かつ過順光の際には被写体の照度を抑えるように露光量を制御して、常に露光量を正常に制御する露光量制御装置を提供可能である。
【００２９】
また、上記露光量は、絞り量、シャッタ速度、及びＡＧＣアンプのゲインのいずれか少なくとも１個の可変設定により制御可能である。このため、各種の仕様のビデオカメラ装置において、常に露光量を正常に制御する露光量制御装置を提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る露光量制御装置が設けられたビデオカメラ装置の要部の概略構成を示すブロック図である。
【図２】上記露光量制御装置が設けられたビデオカメラ装置の撮像画面の概略構成図であり、撮像画面の上部、周辺部、及び中央部を示す。
【図３】周辺部の検出照度を中央部の検出照度で除算した除算値Ｐ１と周辺部の検出照度を上部の検出照度で除算した除算値Ｐ２に対する撮影の際の照度状態図である。
【図４】上記除算値Ｐ１に対する変換値Ｑ１の特性図である。
【図５】上記除算値Ｐ２に対する変換値Ｑ２の特性図である。
【図６】上記除算値Ｐ１と除算値Ｐ２の乗算値である照度判定値Ｒに対する変調係数Ｋの特性図である。
【符号の説明】
１ 照度検出手段
２ 露光基準値設定手段
３ 露光量制御手段
５０ 撮像画面

Claims (2)

1. 撮像画面の上部、周辺部、及び中央部の単位面積当たりの照度を検出する照度検出手段と、
   上記照度検出手段で検出される中央部の検出照度に対する周辺部の検出照度により定まる第一の比率と、及び上記上部の検出照度に対する該周辺部の検出照度により定まる第二の比率とに基づいて、露光基準値を可変設定する露光基準値設定手段と、
   上記露光基準値設定手段で設定された露光基準値と照度検出手段で検出される中央部の検出照度の差に応じて、露光量を制御する露光量制御手段とを備え、
   上記露光基準値設定手段は、上記第一の比率が大きくなるに従って上記露光基準値を大きく設定し、かつ、上記第二の比率が標準値から離れるに従って上記露光基準値を小さく設定することを特徴とする露光量制御装置。
2. 上記露光量制御手段は、絞り量、シャッタ速度、及びＡＧＣアンプのゲインのいずれか少なくとも１個を可変して上記露光量を制御することを特徴とする請求項１記載の露光量制御装置。

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