JPH0787547B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は撮像装置の中でも、特に逆光補正するように構
成されたものに関する。

従来の技術 ビデオカメラにおいては、人物等の主要被写体と背景に
平均的に光が当たっている順行状態で撮像したときには
良好な画像が得られるが、空を背景にして人物等の主要
被写体が画面の中心に来る逆光状態で撮像したときは被
写体が暗くなる欠点がある。これは、従来の撮像装置の
光学系絞り制御装置が撮像信号の平均振幅レベル、ある
いは、ピーク振幅レベルを一定にする様に制御されてい
るためである。

第４図は、１フレームの撮像信号から画像を細かく分割
し、その明るさと面積の関係を示したものであり、横軸
には明るさに対応した撮像信号の振幅レベルを取ってあ
る。第４図（ａ）は順光撮像の場合であり、被写体の信
号の平均振幅レベルAVを中心にして、ほぼガウス状の分
布している。この時、主要被写体の振幅レベルと画像全
体の平均振幅レベルAVとが一致している。したがって、
平均値で絞りを制御すれば主要被写体は適正な振幅レベ
ルを持つことができる。第４図（ｂ）は逆光撮像の場合
であり、背景の非常に明るい領域が対応する振幅レベル
の大きい部分に第１の山を形成し、人物等の主要被写体
が振幅レベルの小さい方に第２の山を形成する。この場
合、主要被写体の画面上での明るさに対応する振幅レベ
ルAV′と画像全体の平均振幅レベルAVとはずれが生じて
おり、平均値で絞りを制御すれば主要被写体が暗くなっ
てしまう。

そこで、従来方式を改良した光学系絞りの制御装置が、
例えば特開昭55-87129号公報に示されている。第８図は
この従来の光学系絞りの制御装置のブロック構成図を示
す。１は絞り、２はレンズ、３は撮像素子、４は撮像素
子３からの信号を増幅して所定レベルの撮像信号を得る
ための増幅回路、５はガンマ補正等の信号波形処理を行
う信号処理回路、６は撮像信号が増加すると増幅度の絶
対値を減少させる特性を持った非直線増幅回路、７は平
均振幅レベルを検出する平均レベル検出回路、８は前記
平均振幅レベルと基準電圧を比較して絞り制御信号を出
力する比較回路、９は絞り１を駆動する駆動回路であ
る。

以上のように構成された従来の光学系絞りの制御装置に
おいては、非直線増幅回路６の特性により逆光に相当す
る。撮像信号の振幅レベルを圧縮して、平均レベル検出
回路７の出力信号が大きくならないようにしている。

発明が解決しようとする問題点 このような従来の構成では、非直線増幅回路６の特性で
所定レベル以上の信号だけを圧縮することにより補正を
行うだけである。つまり、撮像信号より逆光を判断して
補正を行っていないので、不適正な補正が行われる場合
がある。例えば、画面が一様で、かつ非常に明るい場合
には、撮像信号が非直線増幅回路６により圧縮されてし
まい、平均レベル検出回路７の出力信号が補正しない場
合に比べて絞り１を開く方向に変化することになり、問
題である。

本発明は適切な逆光補正だけを実施できる撮像装置を提
供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明の撮像装置は、撮像素子より得られた１フィール
ドあるいは１フレームの撮像信号をデジタル変換して得
られたデータについて振幅レベルとその頻度の分布を検
出する分布検出部と、前記分布を所定の振幅レベルの範
囲で２分割し、分割された領域のうち、振幅レベルの大
きい領域と振幅レベルの小さい領域の積分量をそれぞれ
B,Aとした場合に、Ｂ−Ａ≧X,B≧Ｙ（X,Yは正の実数）
を満たすとき振幅の大きい部分に分布が集中していると
みなし逆光状態であると判断する判断部と、前記振幅の
大きい部分に分布が集中している場合に、撮像信号の振
幅レベルを増加させる制御信号を出力する制御部と、前
記制御信号を入力として撮像信号の振幅を変えるゲイン
コントロール部とを備えたことを特徴とする。

作用 この構成によると、分布検出部が撮像信号の振幅の分布
を検出し、判断部が明るい領域と比較的暗い領域との分
布の形を確認して、逆光の被写体だけを補正するように
したため、補正が必要な条件では、制御部がゲインコン
トロール部の増幅度を上げる制御信号を出力し、主要被
写体の振幅レベルが適正となるように補正を行うもので
ある。また、ダイナミックレンジも改善される。

実施例 第１図は本発明の第１の実施例における撮像装置のブロ
ック構成図である。第１図において、１は絞り、２はレ
ンズ、３は撮像素子、４は増幅回路、５は信号処理回
路、８は比較回路、９は駆動回路で、以上は第８図の構
成と同様なものである。7aは撮像信号の平均振幅レベル
あるいはピーク振幅レベル等のレベルを検出するレベル
検出回路、10は増幅度を変えることによって撮像信号の
振幅を変えるゲインコントロール回路、11は撮像信号の
振幅の分布を検出する分布検出回路、12は撮像信号の振
幅の大きい部分に分布が集中していることを判断する判
断回路、13はゲインコントロール回路10を制御する制御
回路である。

次に動作に基づいて第１図の構成を詳細に説明する。

レベル検出回路7aと比較回路８および駆動回路９は、絞
り制御装置を構成するものであり、レベル検出回路7aの
出力信号電圧が比較回路８の基準電圧と等しくなるよう
に絞りの制御が行われる。分布検出回路11は撮像信号を
第４図（ｂ）に示すように第１の振幅レベルL1と第２の
振幅レベルL2と第３の振幅レベルL3で、振幅レベルL1以
下の領域と、振幅レベルL1と振幅レベルL2で囲まれた第
１の領域と、振幅レベルL2と振幅レベルL3で囲まれた第
２の領域のＮ＝３個の領域に分けると共に、このうち、
第１の領域と第２の領域のｎ＝２個の領域を抜き出し
て、各領域に含まれる撮像信号の積分量A,積分量Ｂを求
める。第２図は分布検出回路11の構成図である。31は撮
像信号が第１の領域に含まれているかを比較する第１比
較回路、32は第１の領域に含まれる撮像信号の積分量を
求める第１積分回路、33は積分量Ａが出力される端子で
ある。同様に、34は撮像信号が第２の領域に含まれてい
るかを比較する第２比較回路、35は第２の領域に含まれ
る撮像信号の積分量を求める第２積分回路、36は積分量
Ｂが出力される端子である。

判断回路12は、分布検出回路11の出力である積分量A,B
が、Ｂ−ＡX,BＹ（X,Yは正の実数）を満たす時に振
幅レベルの大きい部分に第１の山があることを識別し
て、逆光と判断する。一例として、撮像信号を振幅レベ
ルで７等分し７個の領域に分け、前記７個の領域で振幅
レベルが最も大きい領域を第２の領域、次に大きい領域
を第１の領域として行った実験では、割合で表現した場
合に、積分量Ｂが10％以上で積分量Ｂと積分量Ａとの差
が５％以上のとき逆光と判断できる。なお、前記の値は
実験例であって、前後の値を用いることは可能である。

第３図は制御回路13の構成図である。41は判断回路12の
出力によって撮像信号の振幅の大きな信号を減衰させる
ゲート回路で、順光撮像の場合はゲート回路41の入力が
そのまま出力され、逆光撮像の場合は判断回路12の出力
信号により、例えば第４図（ｂ）において、振幅レベル
L2以上の振幅を持つ信号を減衰させることによって第２
の領域の積分量Ｂが零となる分布を有した撮像信号を出
力する。第２レベル検出回路42と第１レベル検出回路43
は同一機能を有し、かつ第１図におけるレベル検出回路
7aと同一機能を有するものである。レベル検出回路7aが
平均振幅レベルを検出し、かつ撮像信号が第４図（ｂ）
に示す分布を持つとき、第１レベル検出回路43の出力信
号は画像全体の平均振幅レベルAVに等しく、第２レベル
検出回路42の出力信号は主要被写体の振幅レベルAV′に
近いものになる。演算回路44は第１レベル検出回路43の
出力信号と第２レベル検出回路42の出力信号の比に応じ
た制御信号を端子45に出力する。逆光の場合は、ゲイン
コントロール回路10の増幅度が（AV/AV′）になるよう
に制御信号を端子45に出力する。

これによって、第４図（ｃ）に示すように主要被写体の
振幅レベルAV′は適正に補正され、画面上での被写体の
明るさも適正になる。さらに、信号処理回路５内のγ補
正回路が、非常に大きな入力に対しても出力が飽和しな
い特性を持つことにより、ゲインコントロール回路で撮
像信号を増幅することがダイナミックレンジの改善を行
うことになる。順光の場合は、第１レベル検出回路43の
出力信号と第２レベル検出回路42の出力信号が等しいた
め、ゲインコントロール回路10の増幅度は“1"になるよ
うに制御信号を端子45を出力する。

以上のように本実施例によれば、分布検出回路11と判断
回路12を設けることにより逆光を判断し、制御回路13を
第３図に示す構成にすることにより逆光の場合に主要被
写体の振幅レベルが常に一定になる様に補正を行う。そ
の結果、主要被写体の画面上の明るさも一定になる。ま
た、分布検出回路11が、第１の領域と第２の領域の２個
の領域を用いているため、多数の領域に分ける場合に比
べて回路が簡単になり、さらに判断回路12も簡単な比較
演算によって判断が行える利点がある。

第５図は本発明の第２の実施例の撮像装置を示す。同図
において、１は絞り、２はレンズ、３は撮像素子、４は
増幅回路で、以上は第１図の構成と同様なものである。
10′はゲインコントロール回路、５′は信号処理回路、
7a′はレベル検出回路、８′は比較回路、９′は駆動回
路、12′は判断回路、13′は制御回路で、以上は第１図
のゲインコントロール回路10、信号処理回路５、レベル
検出回路7a、比較回路８、駆動回路９、判断回路12、制
御回路13にそれぞれ対応し、同一機能でデジタル回路構
成となっている。第１図の構成と異なるのはアナログ・
デジタル変換回路50とデジタル・アナログ変換回路51が
設けられている点と、分布検出回路52の構成を第６図に
示すようにした点である。第６図において、71は標本化
された撮像信号が第４図（ｂ）の第１の領域に含まれる
時に論理レベル“H"を出力する第１比較回路、72は第１
計数回路で、タイミング回路77からのクロック信号が
“H"レベルで、且つ第１比較回路71の出力が“H"レベル
のときに標本の数を計数して端子73に計数値N_Aを出力す
る。同様に、74は標本化された撮像信号が第４図（ｂ）
の第２の領域に含まれる時に“H"レベルを出力する第２
図比較回路、75は第２の計数回路で、タイミング回路77
からのクロック信号が“H"で、かつ第２比較回路74の出
力が“H"レベルのときに標本の数を計数して端子76に計
数値N_Bを出力する。なお、第１、第２の計数回路72,75
の内容は、垂直同期信号のタイミングで初期化を行う。

アナログ・デジタル変換回路50の標本化周期をＴとす
る。タイミング回路77は、標本化された撮像信号が画像
の周辺部からのものであれば、第７図（ａ）に示すよう
な周期Ｔのクロックを発生し、標本化された撮像信号が
画像の中心部からのものであれば、第７図（ｂ）に示す
ような周期2Tのクロックを発生する。これによって、画
面上で中心部が非常に明るい被写体を撮像し、かつ分布
が第４図（ｂ）のようになる場合に、本方式により第４
図（ｄ）に示すように撮像信号の振幅の大きい部分の第
１の山が小さくなるように補正できる。

なお、本実施例は、標本化された撮像信号が画像の中心
部にある場合より、周辺部にある場合に重みをつけて標
本の数を計数した一例である。よって、前記したタイミ
ング回路のクロック周期Ｔおよび2Tはこの比率にかぎる
必要はない。さらに、重み付けを行う回路を、計数回路
だけなく比較回路あるいは分布検出回路52の前に設ける
ことも可能である。

以上のように本実施例によれば、タイミング回路77のク
ロック周期を画像の中心部と周辺部とで変えることによ
り、画面上で中心部が非常に明るい被写体を撮像した場
合、誤って逆光と判断することを防いでいる。これは、
一般的に撮像したい被写体が画面の中心に来るという経
験則からきている。

なお、第１の実施例、第２の実施例ともに、検出判断回
路において第１の領域と第２の領域の２個の領域を用い
たが、３個以上の領域を用いてもよい。また、第１の領
域と第２の領域は振幅レベルL2で境界を接していたが、
必ずしも２個の領域は境界を接する必要はない。さら
に、判断回路、制御回路等をマイクロコンピュータで実
現して、回路規模を小さくすることもできる。

発明の効果 以上説明のように本発明の撮像装置は、撮像信号の振幅
の分布により逆光を判断してゲインコントロール部の増
幅度を制御するため、逆光で主要被写体の振幅レベルが
小さくなっているのを自動的に補正を行い適正な振幅レ
ベルを得ることが出来る。さらに、ダイナミックレンジ
の改善にもなり、その実用的な効果は大きい。

また、本発明は、ピークレベルだけで補正するのではな
く、分布の形を確認して逆光の被写体だけを補正するた
め、なだらかに輝度が変化するような被写体に対して不
必要な補正をすることもなく、適正な補正を実施できる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の撮像装置の第１の実施例の構成図、第
２図は同実施例の分布検出回路の構成図、第３図は同実
施例の制御回路のブロック構成図、第４図は画像の分布
図、第５図は本発明の第２の実施例の構成図、第６図は
同実施例の分布検出回路のブロック図、第７図は同実施
例の分布検出回路のタイミング回路のタイミング図、第
８図は従来の光学系絞りの制御装置のブロック構成図で
ある。 10……ゲインコントロール回路、11……分布検出回路、
12……判断回路、13……制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松岡 宏樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−16072（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】撮像素子より得られた１フィールドあるい
   は１フレームの撮像信号をデジタル変換して得られたデ
   ータについて振幅レベルとその頻度の分布を検出する分
   布検出部と、前記分布を所定の振幅レベルの範囲で２分
   割し、分割された領域のうち、振幅レベルの大きい領域
   と振幅レベルの小さい領域の積分量をそれぞれB,Aとし
   た場合に、Ｂ−Ａ≧X,B≧Ｙ（X,Yは正の実数）を満たす
   とき振幅の大きい部分に分布が集中しているとみなし逆
   光状態であると判断する判断部と、前記振幅の大きい部
   分に分布が集中している場合に、撮像信号の振幅レベル
   を増加させる制御信号を出力する制御部と、前記制御信
   号を入力として撮像信号の振幅を変えるゲインコントロ
   ール部とを備えた撮像装置。
2. 【請求項２】分布検出を、前記デジタル変換して得られ
   たデータが、画像の中心にある場合より周辺にある場合
   に重み付けして頻度を求めるよう構成したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の撮像装置。
3. 【請求項３】制御部を、撮像信号を入力として前記撮像
   信号の振幅レベルを検出する第１のレベル検出部と、判
   断部からの出力信号により前記撮像信号の振幅の大きな
   信号を減衰させるゲート部と、前記ゲート部からの信号
   を入力として前記第１のレベル検出部と同一の機能を有
   する第２のレベル検出部と、前記第１のレベル検出部の
   出力信号と前記第２のレベル検出部の出力信号との比に
   応じてゲインコントロール部を制御する演算部とで構成
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の撮像
   装置。