JPH03203473A

JPH03203473A - 自動露出制御装置

Info

Publication number: JPH03203473A
Application number: JP1344803A
Authority: JP
Inventors: Hirofumi Takei; 竹井　浩文
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-12-28
Filing date: 1989-12-28
Publication date: 1991-09-05
Anticipated expiration: 2014-06-02
Also published as: JP2899031B2; US5510837A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はビデオ・カメラ等に用いて好適な自動露出制御
装置に関する。

〔従来の技術］従来よりビデオ・カメラ等には露出を常に最適状態に保
つため、自動露出制御装置が設けられている。

これらの自動露出制御装置では、通常出力映像信号レベ
ルが一定になるように、光学系の絞り及び映像信号レベ
ルを制御する。絞りや映像信号レベルを制御するための
測光回路としては、従来１画面内の全体について平均化
を行う回路が用いられたが、被写体と背景との輝度差が
大きい場合には、逆光であれば被写体が黒くつ３ぶれ、
順光であれば被写体が白くとんでしまい、共に不自然な
画像になる。これを防ぐために、画面の一部分、例えば
被写体の位置している確率の高い中央部分の枠内を重点
的に測光する方式が提案された。この測光方式では、測
光枠の位置が画面内で固定されているので、以下、固定
枠重点測光方式と呼ぶ。

第７図は一般的な民生用ビデオ・カメラの固定枠重点測
光方式による従来の自動露出制御装置の構成ブロック図
を示す。１０は撮影レンズ、１２は入射光量を規制する
絞り、１４は撮像素子、１６はバッファ、１８はＡＧＣ
（オート・ゲイン・コントロール）回路、２０は絞り１
２を制御するための測光回路、２２は測光回路２０の出
力に従い絞り１２を駆動する絞り駆動回路、２４はＡＧ
Ｃ回路１８の利得を制御するための測光回路、２６は測
光回路２０．２４の測光枠を指示する枠信号を出力する
枠信号発生回路、２８は映像信号出力端子、３０は複合
同期信号入力端子である。

上述の如く、測光回路２０は撮像素子１４の出力レベル
が一定になるように、絞り駆動回路２２を介して絞り１
２を制御し、また、測光回路２４はＡＧＣ回路１８の出
力信号レベルが一定になるように、ＡＧＣ回路１８の利
得を制御する。

第８図は測光回路２０の構成例を示す。測光回路２４も
同様の構成である。３１はアナログ・スイッチ、３２．
３４はロー・バス・フィルタ（ＬＰＦ）、３６．３８は
抵抗、４０はバッファである。バッファ１６の出力映像
信号はＬＰＦ３２に直接及びアナログ・スイッチ３１を
介してＬＰＦ３４に印加される。アナログ・スイッチ３
１は枠信号発生回路２６の出力する枠信号により開閉制
御され、映像信号の測光枠内に相当する部分では閉成状
態になる。つまり、ＬＰＦ３２は画面全体についての平
均信号を出力し、ＬＰＦ３４は測光枠内について平均信
号を出力する。これらの平均信号をそれぞれ抵抗３６．
３８で重み付けした後、加算し、バッファ４０から出力
する。ＬＰＦ３２の出力の重み付けが大きければ、全面
平均測光に近くなり、その逆ならば測光枠内の重点測光
に近くなる。

（発明が解決しようとしている課題）しかし、上記の固定側光枠重点測光方式では、以下の問
題点がある。即ち、測光枠は被写体全体に関し充分な情
報を得られるだけの大きさであるのが好ましいが、画面
における測光枠の位置が固定され、その大きさも一定で
あるので、各種の撮影状況に対応した露出制御を実現で
きない。例えば、屋外撮影では、画面上部に空が入る逆
光状態がしばしば生じるが、これに対して被写体を重点
測光し、被写体の黒つぶれを回避したい場合には、重点
測光枠は第９図（ａ）に示すように、横に広い大型のも
のが望ましい。しかし、第９図（ｂ）に示すような比較
的小さい被写体に対して逆光状態が生じた場合には、測
光枠内に高輝度の背景が入り平均輝度が高くなり被写体
は黒つぶれになってしまう。

また、第９図（Ｃ）に示すような過順光状態が生じた場
合には、測光枠内に低輝度の背景が入り平均輝度が低く
なり被写体が白くとんでしまう。

（課題を解決するための手段）本発明は上述した問題点を解決することを目、的として
なされたもので、その特徴とするところは、画面内の所
定の位置に設定された測光領域に対して重点測光する測
光手段と、前記画面内に設定された複数の検出領域それ
ぞれにおける映像信号中の輝度成分のレベルを検出して
評価し、被写体に追従して撮影状態を判別する判別手段
と、前記判別手段の判別結果に応じて前記測光手段の測
光制御信号を補正する補正手段とを備えた自動露出制御
装置にある。

また本発明における他の特徴は、画面内の所定の位置に
設定された測光領域に対して重点測光する測光手段と、
前記画面上における輝度信号レベルの分布状態を評価し
て撮影状態を判別する判別手段と、前記判別手段の判別
結果に応じて前記測光手段による測光制御信号を補正す
る補正手段とからなり、前記補正手段は前記測光制御信
号を補正する補正モードに移行する条件と、前記補正モ
ードを解除する条件とが互いに異なるように構成された
自動露出制御装置にある。

（作用）これによって測光枠による重点測光方式で不適正露出と
なりがちな逆光撮影時や過順光撮影時でも、上記判別手
段及び補正手段により逆光状思過順光状態を簡単に判別
してこれを補正することができ、適切な露出制御を行う
ことができる。

（実施例）以下、本発明における自動露出制御装置を各図を参照し
ながらその一実施例について詳述する。

第１図は本発明における自動露出制御装置の構成を示す
ブロック図である。前述の第７図と同一構成要素はつい
ては同一符号を付し、その説明を省略する。

同図において、４２は画面の逆光、過順光等の状態を判
別してこれを補正するための逆光・過順光補正回路であ
り、撮像画面内を複合同期信号にしたがって複数領域に
分割設定さむた各領域の輝度情報にもとづき、撮像画面
内の被写体位置を実質的に追尾して該位置における輝度
情報を的確に検出し、背景の輝度情報と所定の演算を行
い、測光値を補正するための補正信号を発生するもの、
である、！￥細は後述する。

４４は撮像画面上に固定の測光領域（測光枠）を設定す
る測光枠信号発生回路２６から出力された固定枠信号及
び逆光・過順光補正回路４２から出力された補正信号に
従い、バッファアンプ１６の出力レベルにもとづいて測
光を行う測光回路である。４６は測光回路４４と実質的
に同様の構成を有し、ＡＧＣ回路１８の出力信号レベル
にもとづいて測光を行う測光回路である。

次に第１図に示す自動露出制御装置の動作について説明
する。被写体からの光は撮影光学系１０に入射し、絞り
１２により光量を制限された後撮像素子１４の撮像面上
に結像する。撮像素子１４の出力はバッファアンプ１６
を介してＡＧＣ回路１８及び測光回路４４に印加される
。ＡＧＣ回路１８の出力は、映像信号出力端子２８から
図示しない映像信号処理回路へと供給される。ＡＧＣ回
路１８の出力は、また測光回路４６及び逆光・過順光補
正回路４２にも印加されており、測光回路４４．４６は
固定枠信号発生回路２６からの固定枠信号及び逆光・通
順光補正回路４２からの補正信号にもとづいて人力輝度
信号レベルを検出し、測光回路４４は絞り駆動回路２２
を介して絞り１２の開口量を制御し、測光回路４６はＡ
ＧＣ回路１８の利得を制御する。これによって映像信号
レベルを一定に保つ、尚、バッファアンプ１６とＡＧＣ
回路１８との間には、所謂γ処理回路が接続されること
があるが、一般的に信号レベルは上記のような絞り制御
及びＡＧＣ制御ループによって制御される。

逆光・過順光補正回路４２の具体的構成の詳細を第２図
に示す。同図においてＡ、　Ｇ　Ｃ回路１８から出力さ
れる映像信号はゲートスイッチ５０を介して積分回路５
１に印加される。Ａ、　／　Ｄ変換器５２は積分回路５
１の積分出力をディジタル値に変換し、制御用のマイク
ロコンピュータ５３へと供給する。マイクロコンピュー
タ５３は、フィールド（画面）毎にＡ／Ｄ変換器５２の
出力を取り込み、積分回路５１をフィールド周期てリセ
ットする。マイクロコンピュータ５３の制御動作に、つ
いて、詳細は後述するが、画面を複数の領域に分割すべ
く、その分割位置を示す信号を画面分割信号発生回路５
４に印加する。画面分割信号発生回路５４は、この分割
位置信号と入力端子３０より人力される映像信号の複合
同期信号とからゲートスイッチ５０の開閉を制御する画
面分割信号を発生する。これによりスイッチ５０は、映
像信号中の分割枠内に相当する映像信号の部分について
は閉成されてａ接点に接続され、分割枠外に相当する映
像信号の部分については開放されてａ接点と接続されな
いので、積分回路５１は分割枠内に相当する映像信号レ
ベルのみ積分することができる。マイクロコンピュータ
５３は、その各分割枠内の積分情報より画面の逆光、Ａ
順光状態を判別。

し、Ｄ／Ａ変換器５５へ露出補正データを出力する。

次に第３図（ａ）を用いて画面を複数の領域に分割する
動作について説明する。

第３図は、たとえば画面を１５分割してその各分割領域
の輝度レベル（積分値）を評価し、画面の状況を判別す
る場合を説明するものである。図の番号順に各フィール
ド毎に分割される。ここで分割領域６，１０，１１．１
５の映像信号中の輝度信号レベルの平均値は、被写体周
辺部の輝度レベルとして用いる。また画面の中央部近傍
の分割領域７，８，９，１２，１３．１４の信号レベル
のうちどれか１つを被写体の輝度レベルとして用いる。

ここで、分割領域１，２，３，４．５の輝度レベル値を
被写体周辺部の輝度レベルの算出に加えない理由は、分
割領域１，２，３，４．５は画面上部に位置するため、
通常の撮影において、空や太陽など比較的高輝度の被写
体が入ることが多く、これによって被写体周辺部の輝度
レベルが頻繁に高くなり、後述する逆光状態の検出にお
いて、領域１〜５が高輝度であるために逆光状態と誤検
出され、不用意な補正がかからないようにするためであ
る。

次に本発明の装置における逆光状態の判別方法を説明す
る。逆光状態の判別には主要被写体周辺部の輝度レベル
とＹＡＶＲ％主要被写体の輝度し、ベルＹＭＩＮ　　（
ＹＭｌ？１　：分割枠７．８，９，１２，１３．１４の
値で最も小さな値とする）によって算出される両者の差
ＹＳＵＢと比ＹＥＶを用いる。

以下にこれらの数値の関係を式で示す。

・Ｙｓｕａ　＝ＹＡｖＲ−ＹＭＩＮ　　　　　（１−１
）・Ｙ！ｖ　　＝ＹＡＶＲ／ＹＭＩＮ　　　　　（１２
）そしてこのＹＳＵ［１とＹＥＶが一定閾値を越えて大
きくなった場合に逆光状態と判断する。このことを式で
示すと次のようになる。

ＹｓｕＢ＝ＹＡｖＲ−ＹＭＩＮ≧Ｙ　Ｋ　　　（２−１
）ＹＥＶ　　＝ＹＡＶＲ／ＹＭＩＮ　；ｉｉ：Ｅｘ　　
　（２−２）逆光状態の判別にこの両方の条件を用いた
方が良い理由を第４図を用いて説明する。

まず式（２−１）を満たす時のみ逆光と判断すると次の
ような不都合を生じる。いま標準的な輝度レベルを１０
０％とし、ＹＫ＝４０％とすると、式（２−１）を満た
す領域は第４図（ａ）の斜線部分となる。ここでＹ　Ａ
ｖＲとＹ。ＩＮが点Ｐのような関係にある被写体では、
被写体輝度を表わすＹ　ＭＩＮが２０％と低いため逆光
と判断した方が良い。しかし、同じ領域でもＹＡｖＲと
Ｙ　ＭＩＮが点Ｑのような関係にある被写体ではＹ　Ｍ
ＩＮが６０％と明るいにもかかわらず逆光と判断してし
まうため、不必要な逆光補正を行って逆に白とびを生じ
る場合がある。

次に式（２−２）を満たす時のみ逆光と判断したとする
と次のような不都合が生じる。いまＥＫ＝３とすると、
式（２−２）を満たす領域は第４図（ｂ）の斜線部分と
なる。ここでＹＡｖＲとＹ　ＭＩＮが点Ｐのような関係
にある被写体では、被写体輝度に対して背景、輝度がか
なり高く、前述したように逆光と判断した方が良い。し
かし同じ領域でもＹ　ＡＶＲとＹｋｌＮが点Ｒの関係に
ある被写体ではＹＭＩＮ＝５％、　ＹＡＶＲ＝　３０％
と共に低いため、逆光と判断してＡＧＣ回路の利得を上
げるとＳ／Ｎが低下する恐れがある。

以上の理由より逆光の判断は、第４図（Ｃ）の斜線で示
すように式（２−１）、式（２−２）の両方、すなわち
アンド条件を満たす場合とした方が良いことがわかる。

さらに、逆光と判断して補正を行う場合の条件と、行っ
ている補正を解除する条件は異ならせた方が良い。その
理由を第５図を用いて説明する。

第５図（ａ）において、Ｙ　ＡＶＲとＹｌ、ＩＮが点Ｐ
のような関係にある被写体を逆光と判断して補正する時
、被写体輝度Ｙ　Ｍ、、が５０％となるまで絞り＋’　
Ａ　Ｇ　Ｃ回路によって補正したとする。その時、本来
ならばＹ　Ｍ、、が２０％から５０％へと２．５倍にレ
ベルが変化したのであるから背景を表わすＹ　ＡＶＲの
値も１００％から２５０％へとそのレベルが変化し、点
Ｐは点Ｐ′へと変化するはずである。しかし、）最像素
子等のダイナミックレンジにより、実際には１２０％程
度でサチュレーションを起こし、Ｙ　ＡＶＲは１２０％
より大きくならない。そのため点Ｐは点Ｐ″となり、逆
光判断のエリア逸脱してしまい、逆光補正が解除され、
また点Ｐの位置へもどる。これらの動作は制御ループの
ハンチングとなり画面が明るくなったり３８　＜なった
りする動作をくり返すため画質を劣化させてしまう。こ
れを防ぐため逆光補正動作に入った後、逆光補正を解除
するときの条件を逆光判断を行うときの条件と異ならせ
、式（２−１）で表わされる領域とする。そうすること
により逆光補正後の点Ｐ″は第５図（ｂ）のように式（
２−１）の領域に含まれるため、ハンチングの発生を防
止することができる。

以上、述べたように本発明における逆光・通順光補正回
路の動作をまとめると、例えば第３図（ｂ）に示すよう
に、画面上部に部分的に空が入っただけの状態では背景
輝度ＹＡｖ□ど被写体輝度Ｙ　ＭＩＮのレベル差はそれ
ほど大きくならないため逆光とは判断せず、逆光補正は
行わない。

これに対して第３図（Ｃ）の状態のように、ＹＡｖＲと
Ｙ　１４１Ｎの差ｙｓｕｂと比ＹＦＶがそれぞれ一定閾
値ＹＫ−ＥＫを越えて大きくなった場合には逆光状態と
判断し、補正信号を測光回路４４４６に印加して絞り１
２の開口量、ＡＧＣ回路のゲインを制御して逆光補正を
行う。

一方、第３図（ｄ）の状態のように分割領域６．１０，
１１．１５の信号レベルが低く分割領域７，８，９，１
２．１３．１４の中に信号レベルが一定閾値を越えるよ
うな被写体のある場合は過順光状態と判断される。この
ような場合は、補正信号を測光回路４４．４６に印加し
、逆光補正とは逆に、絞り１２．ＡＧＣ回路１８を制御
して入射光量を減少し過順光補正を行う。

また、第３図（ｅ）の状態のように被写体が移動して撮
像面内における位置が変化した場合でも被写体輝度Ｙ１
４１Ｎは分割領域？、８．９，１２１３．１４の最小値
としているので（この場合、分割領域１４の値がＹＭＩ
Ｎとなる）これらの分割領域の範囲内で新たにＹＭＩＮ
を被写体輝度とすればよく、実質的に被写体を追尾する
ことができる。尚、この場合は第３図（Ｃ）の状態と同
様に逆光状態と判断し、補正信号が測光回路４４４６に
印加されて逆光補正が行われる。この追尾動作は過順先
の被写体に対しても行うことができる。例えば分割領域
７，８．９，１２．１３１４の中の信号レベルの最大値
Ｙ、ｄＡＸを常に一定閾値と比較すれば良い。

ここで測光回路４４の構成を第６図にブロック図で示す
。測光回路４６の構成も測光回路４４と同しであるため
、測光回路４４についてのみ説明する。同図において、
６０は加算器である。測光回路４４．４６の構成は基本
的に第８図の構成と類似しており、第８図の構成要素と
同一機能を有する要素については同一符号を付しである
。また逆光・過順光補正回路４２からの補正信号電圧を
Ｖａ、バッファ４０からの電圧をＶｉとし、加算器６０
からの出力信号を■ｌ′　とする。逆光・過順光補正回
路４２が逆光補正信号Ｖａ　（Ｖａ＜Ｖｉ）を出力する
と、加算器６０はバッファアンプの出力（測光信号）に
補正信号Ｖａの電圧を加算する。加算後のＶｉ′はＶｉ
’＜Ｖｊとなる。

露出制御はその低下分Ｖｉ−Ｖｉ’　を補うように働く
ので映像信号レベルが増加し、逆光補正が行われ、被写
体の黒つぶれが補正される。

また、逆光・過順光補正回路４２が過順光補正信号Ｖａ
’　　（Ｖａ’　＞Ｖｉ）を出力すると、加算器６０は
バッファアンプ４０の出力（測光信号、）に補正信号Ｖ
ａ’　の電圧を加算する。加算後のＶｉ′はＶｉ’＞Ｖ
ｉとなる。露出制御はその増加分Ｖｉ’　−Ｖｉを補う
ように働くので映像信号レベルが低下し、通販光補正が
行われる。

なお、第６図の構成では電圧加算による制御を行ってい
るが、電流加算などの方法でも良いことは言うまでもな
い。

（発明の効果）以上説明したように、本発明における自ｌｌ］Ｂ出制御
装置によれば、被写体を複数の検出領域に分割し、それ
ぞれの領域から得られる映像信号中の輝度成分の大きさ
を検出して評価し、被写体位置の変化に追従しながら画
面の逆光状態又は通販光状態を判別し、露出を最Ｊ？Ｆ
ｉｉ正しているので、重点測光方式であっても誤判別を
生じることがなく、逆光撮影や通販光撮影等、被写体の
状況にかかわらず、あらゆる撮影状態において適正な露
出での撮影が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の自動露出制御装置の一実施例を示すブ
ロック図、第２図は第１図中において、逆光・通販光補正回路の構
成を示すブロック図、第３図は画面分割領域と被写体の関係を説明するための
図、第４図は撮影状態の判別動作、逆光補正動作及びその補
正領域の設定を説明するための図、第５図は逆光補正領
域を説明するための図、第６図は測光回路の構成を示す
ブロック図、第７図は一般的な自動露出制御装置の一例
を示すブロック図、第８図は第７図中の測光回路の構成を示すブロック図、第９図は被写体と固定測光枠との関係を説明するための
図である。ｊｌ、７（、Ｑ）＋−口一一ＹＡｌｌイＴｈｖｇ室す閏

Claims

【特許請求の範囲】

（１）画面内の所定の位置に設定された測光領域に対し
て重点測光する測光手段と、前記画面内に設定された複
数の検出領域それぞれにおける映像信号中の輝度成分の
レベルを検出して評価し、被写体に追従して撮影状態を
判別する判別手段と、前記判別手段の判別結果に応じて
前記測光手段の測光制御信号を補正する補正手段とを備
えたことを特徴とする自動露出制御装置。
（２）特許請求の範囲第（１）項において、前記判別手
段は逆光撮影状態と過順光撮影状態とを判別し、前記補
正手段はその撮影状態に応じて前記測光手段に補正情報
を供給する如く構成したことを特徴とする自動露出制御
装置。
（３）特許請求の範囲第（２）項において、前記判別手
段は、撮像画面内の輝度成分レベルの分布状態から被写
体領域と該被写体領域の周辺領域における輝度成分のレ
ベルを検出し、該被写体領域の輝度成分のレベルと周辺
領域の輝度成分のレベルの差情報と比情報を用いて撮影
状態を判別するように構成されていることを特徴とする
自動露出制御装置。
（４）特許請求の範囲第（３）項において、前記判別手
段は撮影状態が逆光撮影状態か、過順光撮影状態か、通
常撮影状態かを少なくとも判別可能に構成されているこ
とを特徴とする自動露出制御装置。
（５）画面内の所定の位置に設定された測光領域に対し
て重点測光する測光手段と、前記画面上における輝度信
号レベルの分布状態を評価して撮影状態を判別する判別
手段と、前記判別手段の判別結果に応じて前記測光手段
による測光制御信号を補正する補正手段とからなり、前
記補正手段は前記測光制御信号を補正する補正モードに
移行する条件と、前記補正モードを解除する条件とが互
いに異なるように構成されていることを特徴とする自動
露出制御装置。
（６）特許請求の範囲第（３）項において、前記補正モ
ードは逆光補正モードであることを特徴とする自動露出
制御装置。