JPH04340875A - 撮像装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は撮像装置に関し、特に
ビデオカメラ等の階調補正に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の撮像装置の構成を示すブロ
ック図であり、図において１はレンズ、２は絞り機構、
３は撮像素子、４は撮像素子３の出力を適当な大きさま
で増幅するプリアンプ、５は積分回路、６は絞り制御回
路、７はガンマ補正回路、ホワイトバランス回路などで
構成されるプロセス回路、８は自動利得制御回路（以下
ＡＧＣ回路という）、９は積分回路、１０はＡＧＣ回路
８の利得を制御する信号を発生するＡＧＣ制御回路、２
２は映像信号の画面中央部をゲートするゲート回路、２
３は電圧比較器、２４は積分回路、１８は積分回路２４
の出力に応じ、制御信号を発生させる制御信号発生回路
、１９は制御信号発生回路１８より出力される制御信号
により、映像信号の利得を制御する利得制御回路、２０
はカメラの信号処理回路、２１は信号出力端子である。

【０００３】次に動作について説明する。レンズ１を通
った光は、絞り機構２で光量を制限され撮像素子３で電
気信号に変換された後、プリアンプ４で増幅される。こ
のプリアンプ４の出力は、積分回路５で積分され、プリ
アンプ４の出力信号レベルに対応した直流信号となり絞
り制御回路６に入力される。絞り制御回路６では、入力
された直流信号レベルと基準電圧とを比較し、プリアン
プ４の出力信号レベルが一定となるように絞り機構２を
動作させるような制御信号を出力する。

【０００４】一方、プリアンプ４の出力は、ガンマ補正
やホワイトバランスを行うプロセス回路７を通り、ＡＧ
Ｃ回路８に入力される。このＡＧＣ回路８は、ＡＧＣ回
路８の出力を積分回路９で積分し、ＡＧＣ回路８の出力
レベルに対応した直流信号とした後、ＡＧＣ制御回路１
０で基準電圧と比較し発生されるＡＧＣ制御信号により
、ＡＧＣ回路８の出力信号レベルを一定にする。

【０００５】ＡＧＣ回路８の出力は、ゲート回路２２に
図７に示したような画面中央部を抜き取られた後、電圧
比較器２３に入力される。電圧比較器２３では、特定レ
ベル以下の部分が入力された場合にＨｉ、特定レベル以
上の場合はＬｏが出力される。この電圧比較器２３の出
力を積分回路２４で積分することにより、ＡＧＣ回路８
の出力のうち、画面中央部の特定レベル以下の部分の面
積に対応した信号が得られる。すなわち、逆光時のよう
に背景が明るいために、中央にある主要被写体が暗くな
ってしまうような場合は、その逆光の程度に応じ積分回
路２４の出力は高くなる。そして、この信号は制御信号
発生回路１８に入力される。一方、制御信号発生回路１
８には、ＡＧＣ回路８の出力も入力されている。制御信
号発生回路１８では、図８に示すように積分回路２４の
出力信号レベルが高い場合で、ＡＧＣ回路８より出力さ
れる輝度信号における信号レベルの低い部分の利得が上
がるような制御信号を発生し、利得制御回路１９により
、映像信号のレベルを変化させる。従って、利得制御回
路１９からは、逆光時のように画面中央部に暗い部分が
多いような場合、その暗い部分の面積に応じ利得が上が
り、暗い部分の階調特性が補正されコントラストのつい
た信号が出力され、信号処理回路２０により種々の処理
をした後、出力端子２１より映像信号が出力される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の撮像装置は以上
のように構成されているので、画面中央部に主要被写体
がない場合には、逆光時でも補正が効かず、また、過順
光のように主要被写体は明るいが、背景が暗く黒つぶれ
しているような場合には、全く補正効果がないという問
題点があった。

【０００７】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、画面中央部の領域と、それ以
外の各領域の相関値を各領域の輝度分布より求め、この
求めた相関値により主要被写体領域と、非主要被写体と
を判別する。そして、判別した主要被写体領域の評価値
と非主要被写体領域の評価値との比較により、逆光、過
順光を判別し、映像信号の利得を制御することにより、
逆光時に主要被写体が画面中央部にない場合や、過順光
の場合にも、黒つぶれがなくなるように階調補正がはた
らく撮像装置を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る撮像装置
は、映像信号を出力する撮像手段と、画面上に分割され
た複数個の領域における個々の映像信号の平均輝度成分
を各領域ごとの露出評価値として出力する評価値検出手
段と、前記複数個の領域の各々に対し輝度成分を複数の
輝度レベル段階に区分し、各段階の輝度出現回数を計数
する輝度の度数分布演算手段と、画面中央部の領域と各
々の領域の相関値を前記輝度の度数分布より求める相関
演算手段と、前記相関値により主要被写体領域と非主要
被写体領域とを判別する判別手段と、前記映像信号の輝
度レベルに応じ、利得を可変することができる利得制御
手段とを備え、前記主要被写体領域の露出評価値と、非
主要被写体領域の露出評価値とを比較することにより、
逆光及び過順光の度合いを検出し、該検出結果より前記
利得制御手段の輝度レベルと利得との関係を制御するよ
うにしたものである。

【０００９】

【作用】この発明における撮像装置は、主要被写体領域
と非主要被写体領域との評価値を比較し、主要被写体領
域の評価値と非主要被写体領域の評価値との比が１に比
べ十分大きい場合や十分小さい場合に、映像信号の利得
を制御する利得制御回路の入力輝度レベルと利得の関係
を制御する。

【００１０】

【実施例】

実施例１．図１は本発明の一実施例を示す撮像装置のブ
ロック図であり、１〜１０、１８〜２１は上記従来例と
同一であり説明を省略する。１１はＡＧＣ回路８の映像
信号出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器、１２はＡ／Ｄ
変換された信号を、複数の領域に分割する領域分割回路
、１３は各領域に分割された信号から、各領域の明るさ
に対応した評価値を演算する積算回路、１４は各領域に
分割された信号を明るさ別に計数することにより、度数
分布を求める度数分布演算回路、１５は積算回路１３の
出力及び度数分布演算回路１４の出力をマイコンに入力
するためのインターフェイス回路、１６はマイコン、１
７はマイコン１６のディジタル信号出力をアナログ信号
に変換するＤ／Ａ変換器である。

【００１１】従来例と同様に、レンズ１を通過した光は
絞り機構２で光量を制限され、撮像素子３で撮像され電
気信号に変換された後プリアンプ４で増幅され、その信
号レベルは積分回路５、絞り制御回路６、絞り制御機構
２により、絞りが開放となるまでは、一定に保たれる。 そして、プリアンプ４の出力は、プロセス回路７でガン
マ補正やホワイトバランス等の処理をした後、ＡＧＣ回
路８に入力される。ＡＧＣ回路８も従来例と同様に、積
分回路９、ＡＧＣ制御回路１０から発生される制御信号
により、ＡＧＣ回路８の出力信号レベルが一定となるよ
うに制御される。

【００１２】ＡＧＣ回路８の出力は、Ａ／Ｄ変換器１１
によりディジタル信号に変換され、領域分割回路１２に
より図２に示したように画面分割された各領域に対応し
た信号に振り分けられる。振り分けられたディジタル信
号は、積算回路１３により積算され、各領域の明るさに
応じた評価値が検出される。一方、度数分布演算回路１
４では、振り分けられたディジタル信号を大きさ別に計
数することにより、図３のような度数分布が検出される
。これらの検出信号は、インターフェイス回路１５で保
持された後、マイコン１６からの制御信号によりデータ
を選択され、マイコン１６に入力される。そして、マイ
コン１６において次に示すような処理を行う。

【００１３】まず、相関値の算出を行う。主要被写体は
画面の中央に位置している場合が多いので、主要被写体
は必ず中央の領域（図２に示すような画面分割の場合は
領域５）に含まれていると想定する。この領域とその他
の領域との相関を輝度分布から求める。相関値を求める
には、例えば、次に示す演算式を用いて算出する。この
場合は、相関が強ければ相関値が小さく、相関が弱けれ
ば相関値は大きくなる。 相関値＝｜Ｍ１｜＋｜Ｍ２｜＋｜Ｍ３｜＋・・・＋｜Ｍ
ｎ｜Ｍｉ＝Ｘｉ−Ｙｉ＋Ｍｉ−１ Ｍ０＝０ Ｘｉ：中央部領域の輝度度数分布におけるｉ段の度数。 Ｙｉ：相関値を求めたい領域の輝度度数分布におけるｉ
段の度数。 ｎ：輝度度数分布の段数。

【００１４】次に、先に求めた相関値により、主要被写
体領域と非主要被写体領域の判別を行う。すなわち、予
め定められた値より相関が強ければ（前述した相関値演
算式による相関値は小さくなる）主要被写体領域、そう
でなければ非主要被写体領域とする。そして、主要被写
体領域と非主要被写体領域の明るさに応じた評価値の比
（非主要被写体領域の評価値／主要被写体領域の評価値
）を算出する。算出された比は、１より大きいと逆光の
度合いを、１より小さいと過順光の度合いを示す。最後
に、逆光および過順光の度合いに応じた制御電圧を出力
する。例えば、図４に示すように、主要被写体領域と非
主要被写体領域の明るさに応じた評価値の比が、１に近
い場合は、適正な露出であると考えられるので一定の値
を出力し、１より十分大きい場合や、１より十分小さい
場合はそれぞれ補正が必要となるのでその評価値の比に
応じた制御電圧を出力する。

【００１５】従って、図２のような高輝度の背景の前に
人物がいる典型的な逆光の被写体では、各領域の度数分
布を示した図３から明らかなように、主要被写体が存在
する確率が最も高い中央部領域（図２のような分割法で
は領域５がそれに当たる）の度数分布は度数が暗い側に
かたより、背景を多く含む領域（領域１，２，３，６，
９）の度数分布は度数が明るい側にかたよっているので
、各領域と中央部領域との相関を求めれば、背景を多く
含む領域１，２，３，６，９の相関は弱く（前述した相
関値演算式による相関値は大きくなる）、主要被写体を
含む領域４，５，７，８の相関は強くなる。（前述した
相関値演算式による相関値は小さくなる）このため、領
域４，５，７，８が主要被写体領域と判別され、領域１
，２，３，６，９は非主要被写体領域と判別される。 主要被写体領域におけるそれぞれの領域の明るさに応じ
た評価値より主要被写体領域の評価値を計算する。非主
要被写体領域も同様に計算する。そして、これらの比（
非主要被写体領域の評価値／主要被写体領域の評価値）
を求める。図２のような場合だと、図３から明らかなよ
うに、主要被写体領域の評価値は小さくなり、逆に非主
要被写体領域では評価値は大きくなる。従って、主要被
写体領域の評価値と非主要被写体領域の評価値の比が１
より十分大きくなり、逆光であると判断され、補正を行
うための制御電圧がマイコンより出力される。同様に、
逆光で主要被写体が画面中央部以外にある場合や過順光
の場合には、主要被写体領域の評価値は大きくなり、非
主要被写体領域の評価値は小さくなる。従って、主要被
写体領域の評価値と非主要被写体領域の評価値の比が１
より十分小さくなり、過順光であると判断され、補正を
行うための制御電圧がマイコン１６より出力される。評
価値の比とマイコン１６より出力される制御電圧との関
係は図４に示したものとなる。

【００１６】マイコン１６より出力される制御電圧はＤ
／Ａ変換器１７によりアナログ信号に変換され、制御信
号発生回路１８に入力される。一方、制御信号発生回路
１８にはＡＧＣ回路８より出力される輝度信号も入力さ
れている。従来例と同様に、制御信号発生回路１８では
、図５に示したように、逆光及び過順光の場合、すなわ
ち、Ｄ／Ａ変換器１７の出力電圧が高い場合に、ＡＧＣ
回路８より出力される輝度信号における輝度レベルの低
い部分の利得を上げるような制御信号を発生し、利得制
御回路１９により、映像信号のレベルを変化させる。 従って、利得制御回路１９からは、逆光や過順光の程度
に応じ利得が上がり、暗い部分の階調特性を補正しコン
トラストのついた信号が出力され、信号処理回路２０に
より種々の処理をした後、出力端子２１より出力される
。

【００１７】実施例２．上記実施例１では、画面分割が
９等分の撮像装置の場合であるが、本発明は画面中央に
分割領域を持つ撮像装置であれば、画面分割数に拘らず
適用でき、上記実施例と同様の効果を奏す。

【００１８】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば主要被
写体領域を判別し、主要被写体領域と非主要被写体領域
との評価値の比が、１より十分大きいや場合１より十分
小さい場合に階調補正を行うように構成したので、逆光
時に画面中央部以外に主要被写体がある場合や、また、
過順光のように主要被写体は明るいが、背景が暗く黒つ
ぶれしているような場合にも補正が行える効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による撮像装置を示すブロ
ック図である。

【図２】この発明における画面分割の例を示す図である
。

【図３】この発明において、図２に示した場合の各領域
の度数分布を表す図である。

【図４】この発明における評価値の比と、Ｄ／Ａ変換器
より出力される制御電圧の関係を示すグラフである。

【図５】この発明におけるＤ／Ａ変換器の出力電圧と利
得制御回路の利得との関係を示すグラフである。

【図６】従来の撮像装置を示すブロック図である。

【図７】従来例におけるゲート回路で抜き取られる画面
中央部の例を示す説明図である。

【図８】従来例における積分回路の出力電圧と利得制御
回路の利得との関係を、利得制御回路に入力される信号
の輝度レベルが高い場合、低い場合、その中間の場合、
に分けて示した図である。

【符号の説明】

３　　撮像素子 １２　　領域分割回路 １３　　積算回路 １４　　度数分布演算回路 １６　　マイコン １９　　利得制御回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　映像信号を出力する撮像手段と、画面
   上に分割された複数個の領域における個々の映像信号の
   平均輝度成分を各領域ごとの露出評価値として出力する
   評価値検出手段と、前記複数個の領域の各々に対し輝度
   成分を複数の輝度レベル段階に区分し、各段階の輝度出
   現回数を計数する輝度の度数分布演算手段と、画面中央
   部の領域と各々の領域の相関値を前記輝度の度数分布よ
   り求める相関演算手段と、前記相関値により主要被写体
   領域と非主要被写体領域とを判別する判別手段と、前記
   映像信号の輝度レベルに応じ、利得を可変することがで
   きる利得制御手段とを備え、前記主要被写体領域の露出
   評価値と、非主要被写体領域の露出評価値とを比較する
   ことにより、逆光及び過順光の度合いを検出し、該検出
   結果より前記利得制御手段の輝度レベルと利得との関係
   を制御することを特徴とする撮像装置。