【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はビデオカメラ用露出制御装置に係り、特にアイリスとＡＧＣの２種類の感度調整機能を有するビデオカメラに適応されるビデオカメラ用露出制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、撮影シーンに応じてアイリスの動作速度を可変にするビデオカメラ用露出制御装置が提案されている（特願平１−１８４９５１号明細書）。 このビデオカメラ用露出制御装置は、撮影シーンに連続性がある場合や、主要被写体は画面中央に位置し背景のみが移動する状態の時には、アイリスの動作速度を遅くし、
これにより主要被写体の露光量が極端に変化することがないようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、通常のビデオカメラにはアイリスの後段にＡＧＣ（自動利得制御装置）が設けられており、このＡＧＣの動作速度（利得調整速度）は一定である。 従って、上記ビデオカメラ用露出制御装置のように撮影シーンに応じてアイリスの動作速度を変化させても、最終的な映像の明るさの変化はＡ
ＧＣの動作速度に依存してしまい、アイリスの動作速度のみを変化させても映像の明るさの変化速度を調節することができないという問題がある。

【０００４】本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ＡＧＣを有するビデオカメラにおいて撮影シーンに応じて露出・利得調整の安定性と即応性の双方を満足させることができるビデオカメラ用露出制御装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成するために、撮影レンズ及びアイリスを介して撮像素子に入射した被写体光を該撮像素子により電気信号に変換し、該電気信号を前置増幅器及びＡＧＣ用増幅器を介して映像信号処理回路に出力し、該映像信号処理回路で適宜信号処理することにより所要の映像信号を得るようにしたビデオカメラにおいて、前記前置増幅器から出力される電気信号をアイリス用検出信号として入力し、該アイリス用検出信号に基づいて前記アイリスを制御するアイリス制御手段と、前記ＡＧＣ用増幅器から出力される電気信号をＡＧＣ用検出信号として入力し、該ＡＧＣ用検出信号に基づいて前記ＡＧＣ用増幅器の利得を制御するＡＧＣ手段と、被写体画像を示す電気信号の経時変化に基づいて撮影シーンの各種の状態を判定する判定手段と、前記判定手段によって判定されたの撮影シーンの状態に応じて前記アイリス制御手段及びＡＧＣ手段の各動作速度を同時に速く又は遅くさせる動作速度制御手段と、を備えたことを特徴としている。

【０００６】

【作用】本発明によれば、被写体画像を示す電気信号の経時変化に基づいて撮影シーンの各種の状態を判定する。 即ち、撮影シーンに連続性があるか、背景は動いていても主要被写体に連続性があるか等の判定を行う。 そして、連続性がある場合には、アイリス制御手段及びＡ
ＧＣ手段の各動作速度を同時に遅くさせ、これにより撮影シーンに対して安定性の良い露出・利得調整を行い、
一方、撮影シーンの切り替わりのように連続性がない場合には、アイリス制御手段及びＡＧＣ手段の各動作速度を同時に速くさせ、これにより撮影シーンに対して即応性の良い露出・利得調整を行うようにしている。

【０００７】

【実施例】以下添付図面に従って本発明に係るビデオカメラ用露出制御装置の好ましい実施例を詳述する。 図１
は本発明に係るビデオカメラ用露出制御装置の一実施例を含むビデオカメラのブロック図である。

【０００８】同図において、被写体光は撮影レンズ１０
及びアイリス１２を介して撮像素子（ＣＣＤ）１４の受光面に結像される。 ＣＣＤ１４は入射光を電荷蓄積し、
その蓄積電荷をタイミングジェネレータ１６から加えられるタイミングパルスに同期して読み出す。 このようにしてＣＣＤ１４から読み出された電気信号は、前置増幅器１８で増幅されたのち、ＡＧＣ用増幅器２０、検波回路２２及びＬＰＦ（ローパスフィルタ）２４に加えられる。

【０００９】ＡＧＣ用増幅器２０には後述するＡＧＣゲイン制御信号が加えられており、ＡＧＣ用増幅器２０はＡＧＣゲイン制御信号によって制御されるゲインで前記電気信号を増幅し、これを映像信号処理回路２６及び検波回路２８に出力する。 映像信号処理回路２６はホワイトバランス回路、γ補正回路、マトリクス回路、エンコーダ回路等を含み、これらの回路によって所定の信号処理を行ったのち、例えばＮＴＳＣ方式の映像信号を記録装置２９に出力する。 記録装置２９は記録回路を含み、
ここで前記映像信号を磁気記録に適した記録信号に変換したのち、この記録信号を磁気ヘッドを介してビデオテープ等の記録媒体に磁気記録する。

【００１０】一方、前記前置増幅器１８から電気信号を入力する検波回路２２は入力信号を検波して積分回路３
０に出力し、積分回路３０は入力信号を１フィールド分積分し、その積分値を平均測光値としてアイリス駆動回路３２に出力する。 アイリス駆動回路３２には予めアイリス用基準値が設定されており、アイリス駆動回路３２
はこのアイリス用基準値と前記平均測光値とを比較し、
平均測光値がアイリス用基準値よりも大きい場合には明るすぎると判断して、アイリス１２を閉じる方向に駆動し、一方、平均測光値がアイリス用基準値よりも小さい場合には暗すぎると判断して、アイリス１２を開く方向に駆動する。

【００１１】同様にして、ＡＧＣ用増幅器２０から電気信号を入力する検波回路２８は入力信号を検波して積分回路３４に出力し、積分回路３４は入力信号を１フィールド分積分し、その積分値をＡＧＣ制御回路３６に出力する。 ＡＧＣ制御回路３６には予めＡＧＣ用基準値が設定されており、ＡＧＣ制御回路３６はこのＡＧＣ用基準値と前記積分値とを比較し、積分値がＡＧＣ用基準値よりも大きい場合には明るすぎると判断して、ＡＧＣ用増幅器２０のゲインを下げるようにＡＧＣゲイン制御信号をＡＧＣ用増幅器２０に出力し、一方、積分値がＡＧＣ
用基準値よりも小さい場合には暗すぎると判断して、Ａ
ＧＣ用増幅器２０のゲインを上げるようにＡＧＣゲイン制御信号をＡＧＣ用増幅器２０に出力する。

【００１２】尚、アイリス駆動回路３２及びＡＧＣ制御回路３６にはそれぞれ露出補正信号及び駆動速度制御信号が加えられており、これらの信号によって前記アイリス用基準値及びＡＧＣ用基準値が補正され、またアイリス駆動回路３２及びＡＧＣ制御回路３６の動作速度が制御されるが、その詳細については後述する。 さて、前置増幅器１８から電気信号を入力するＬＰＦ２４は、入力信号を輝度信号を示す信号に検波する。 Ａ／Ｄ変換器３
８はＬＰＦ２４を通過した輝度信号をデジタル信号に変換し、この変換した輝度データを画面中央部積算回路４
０及び画面全体積算回路４２に出力する。

【００１３】画面中央部積算回路４０には、ウインドウ信号発生回路４４から１フィールド中の画面中央部（図２の破線の範囲）の輝度データが出力されるタイミングを示すウインドウ信号が加えられており、画面中央部積算回路４０はこのウインドウ信号により、入力する輝度データのうち１フィールド中の画面中央部の輝度データのみを積算し、その積算データを図２の破線の範囲の面積で除した中央部平均輝度データＩ ₁をＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）４６に出力する。

【００１４】同様に、画面全体積算回路４２には、ウインドウ信号発生回路４４から画面の略全体（図２の一点鎖線の範囲）の輝度データが出力されるタイミングを示すウインドウ信号が加えられており、画面全体積算回路４２はこのウインドウ信号により、入力する輝度データの略１フィールド分積算し、その積算データを図２の一点鎖線の範囲の面積で除した全体部平均輝度データＩ ₂
をＭＰＵ４６に出力する。

【００１５】ＭＰＵ４６の他の入力には、ホール素子４
８からアイリス１２の開度に対応した信号がホール素子アンプ５０及びＡ／Ｄ変換器５２を介してアイリス１２
の開度データとして加えられるとともに、ＡＧＣ制御回路３６から出力されるＡＧＣゲイン制御信号がＡ／Ｄ変換器５４を介してＡＧＣゲインデータとして加えられている。

【００１６】ＭＰＵ４６は入力する輝度データＩ ₁ 、Ｉ
₂ 、アイリス１２の開度データ、及びＡＧＣゲインデータをＲＯＭ（リードオンリーメモリ）５６に格納されたプログラム及び後述するルックアップテーブルに基づいて処理し、Ｄ／Ａ変換器５８及び６０を介してそれぞれ露出補正信号及び駆動速度制御信号を出力する。 即ち、
ＭＰＵ３２は、先ず中央部平均輝度データＩ ₁ 、全体部平均輝度データＩ ₂の比の対数、 Ｄ＝log （Ｉ ₁ ／Ｉ ₂ ） を求める。 また、アイリス１２の開度データと、ＡＧＣ
ゲインデータとから被写体の明るさの絶対値の対数を取った値を算出する。

【００１７】そして、絶対値｜Ｄ｜が閾値Ｔｈ _Dを越える場合には、中央重点測光（画面中央部を重視した露出制御モード）となるように、露出補正信号をＤ／Ａ変換器５８を介してアイリス駆動回路３２及びＡＧＣ制御回路３６に出力するが、その露出補正信号は前記算出された被写体の明るさに応じて、露出補正量が図３の範囲に収まるように制限する。 即ち、図３に示すように被写体の明るさが高くなると、平均測光値に対するスポット光補正量を少なくし、また明るさが低くなると、平均測光値に対する逆光補正量を少なくする。

【００１８】これにより、被写体画面内の輝度分布が逆光やスポット光照明状態であるときには、画面中央部が適正となるように露出補正が行われるが、極端に明るい異常光に対しては補正量を小さくして明るくなり過ぎるのを防止するとともに、極端に暗い被写体を撮影した場合に過度な逆光補正によって周囲が明るくなり過ぎることも防止できる。

【００１９】尚、上記のように補正量を少なくする場合には、被写体の明るさに応じて補正量を漸減するように変化させ、これにより急激な露出の変化がない自然な映像が得られるようにしている。 また、｜Ｄ｜≦Ｔｈ _Dの場合には平均測光となり、露出補正信号は標準値となる。 ＭＰＵ４６は上記の露出補正を行うとともに、更に中央部平均輝度データＩ ₁及び全体部平均輝度データＩ
₂を所定時間の経過の前後で比較する。 そして、その前後の撮影シーンがどのように変化したかを推定する。

【００２０】即ち、図４に示すように中央部平均輝度データＩ ₁及び全体部平均輝度データＩ ₂について、Ｔ ₀
の時点でのそれぞれの値をＩ ₁₀ 、Ｉ ₂₀ 、ΔＴ後のＴ ₁の時点での値をそれぞれＩ ₁₁ 、Ｉ ₂₁として絶対値記号をＡ
ＢＳで表すと、 Ｋ ₁ ＝ＡＢＳ（Ｉ ₁₁ −Ｉ ₁₀ ） Ｋ ₂ ＝ＡＢＳ（Ｉ ₂₁ −Ｉ ₂₀ ） の値が求められ、これらの値が各々の閾値Ｔｈ ₁ 、Ｔｈ
₂と比較される。 そして、この比較結果は、次の表１に示すように分類される。

₀ ｜＞Ｔｈ

_Dの場合は、Ｔ

₀の時点で中央重点測光による露出制御が行われていたことに対応し、｜Ｄ

₀ ｜≦Ｔｈ

_Dの場合は、平均測光による露出制御が行われていたことに対応している。 また、この表１はルックアップテーブルとしてＲＯＭ５６に格納されている。

【００２１】これらの条件〜をΔＴの前後における実際に撮影シーンに対応づけてみると、 条件・・背景のみが変化 条件・・主要被写体が移動 条件・・撮影シーンの切り替わり 条件・・ほとんど変化なし 条件・・背景のみが変化 条件・・主要被写体が画面中央に移動 条件・・撮影シーンの切り替わり 条件・・ほとんど変化なし と推定することができる。 尚、条件における細分類は、「｜Ｄ ₁ ｜＞｜Ｄ ₀ ｜」では条件Ａ、「｜Ｄ ₁ ｜
≦｜Ｄ ₀ ｜」では条件Ｂとなり、条件Ａとなる場合としては、例えば主要被写体が画面中央に移動してきたシーンが想定される。

【００２２】ＭＰＵ４６は、以上のような演算処理を行った後、ΔＴ時間の前後で撮影シーンの状態を推定して露出・利得制御の動作速度を変更する。 即ち、撮影シーンが条件、Ｂ、、、、と判定されたときにはアイリス１２及びＡＧＣ用増幅器２０の動作速度が遅くなるように、また撮影シーンが条件Ａ、、と判定されたときにはアイリス１２及びＡＧＣ用増幅器２０
の動作速度が速くなるようにＤ／Ａ変換器６０を介して駆動速度制御信号をそれぞれアイリス駆動回路３２及びＡＧＣ制御回路３６に出力する。 尚、前記駆動速度制御信号は、１秒間に何ＥＶ動かせというような制御信号で、例えば１０ＥＶ／秒の速さの場合には動作速度は速く、０．５ＥＶ／秒の速さの場合には動作速度は遅い。

【００２３】上記のように構成されたビデオカメラ用露出制御装置の作用について図５に示したフローチャートにしたがって説明する。 録画スタートによって露出・利得制御が開始されるが、これと同時に中央部平均輝度データＩ ₁及び全体部平均輝度データＩ ₂が分割測光される。 そして、全体部平均輝度データＩ ₂に基づいて先ず平均測光による露出・利得制御が行われる。 この場合には、ＭＰＵ４６から露出補正信号は出力されず、従ってＣＣＤ１４の全受光量が一定となるように調整される。
また、この場合には駆動速度制御信号として高速信号がＭＰＵ４６から出力される。 このように録画スタート時には平均測光モードで瞬時に露出・利得調整を行うことによって、主要被写体の露光量が適正から極端に外れることを防ぐことができる。

【００２４】引き続きＤの値が算出され、Ｔｈ _Dの値と比較される。 「｜Ｄ｜＞Ｔｈ _D 」のときには、中央部平均輝度データＩ ₁と全体部平均輝度データＩ ₂とが大きく異なっている状態であり、主要被写体が画面中央部に位置している確率が高いことを考慮すると、そのまま平均測光モードで露出制御を行った場合には主要被写体の露光量が不適正になることが多い。 従って、「｜Ｄ｜＞
Ｔｈ _D 」と判定された際には、中央重点測光モードに移行したことを表すフラグＦ _Cがセットされるとともに、
中央部平均輝度データＩ ₁に応じた露出補正信号がＭＰ
Ｕ４６からＤ／Ａ変換器５８を介して出力され、かつ動作速度を速くする駆動速度制御信号がＭＰＵ４６からＤ
／Ａ変換器６０を介して出力される。 尚、「｜Ｄ｜≦Ｔ
ｈ _D 」のときにはそのまま平均測光モードに維持される。

【００２５】こうして露出・利得制御が行われたのち、
ΔＴ時間後には再び分割測光が行われ、前回の分割測光で得られた中央部平均輝度データＩ ₁₀と全体部平均輝度データＩ ₂₀に対し、図４に示したように新たな中央部平均輝度データＩ ₁₁と全体部平均輝度データＩ ₂₁とが検出される。 そして、各々の輝度データの差の絶対値からＫ
₁及びＫ ₂の値が求められる。 このＫ ₁ 、Ｋ ₂の値はそれぞれの閾値Ｔｈ ₁ 、Ｔｈ ₂と比較され、前掲の表１にしたがって分類される。 また、前記ΔＴ時間をＣＣＤ１
４のフィールド読み出し周期に一致させることも可能で、この場合にはΔＴの計時用に別個にタイマーを設けておく必要はない。

【００２６】こうしてＫ ₁ 、Ｋ ₂の値が求められると、
ΔＴ時間の経過の前後で撮影シーンの状態について推定がなされる。 中央部重点測光モード下においては、条件、即ち中央部平均輝度データＩ ₁及び全体部平均輝度データＩ ₂が共に大きく変化した場合は、例えばビデオカメラを大きくパンニングするなどして撮影シーンを切り替えたものと推定できるから、中央部重点測光モードを解除した後、新たなシーンに対して平均測光モードで露出・利得制御を再スタートさせる。

【００２７】また、中央部平均輝度データＩ ₁だけが大きく変化しながら、全体部平均輝度データＩ ₂があまり変化せず、しかも｜Ｄ ₁ ｜＞｜Ｄ ₀ ｜の場合には、例えば逆光撮影時において主要被写体が画面中央部に移動してきたようなシーンであり、この場合には中央部重点測光モードのまま新たに検出される中央部平均輝度データＩ ₁₁に基づいて露出・利得制御を高速で行わせる。 尚、
中央部平均輝度データＩ ₁ 、全体部平均輝度データＩ ₂
の両者が共にほとんど変化しない場合には、同じような輝度分布の同一シーンを継続して撮影している状態であるから、そのまま中央部重点測光モードを継続させ、露出・利得制御も高速で行わせておけばよい。

【００２８】中央重点測光モード下での条件Ａ及び条件、あるいは平均測光モード下での条件以外の場合には、主要被写体が図２に示した被写体画面内で移動している状態か、あるいは主要被写体の移動に合わせてビデオカメラをパンニングすることによって、背景に輝度だけが変動しているシーンであると推定される。 このような場合には、ＭＰＵ４６は露出・利得制御の動作速度を遅くする駆動速度制御信号をＤ／Ａ変換器６０を介して出力する。 これにより、アイリス駆動回路３２及びＡ
ＧＣ制御回路３６はともにゆっくりと動作し、主要被写体の露光量も急激には変化しない。

【００２９】このように撮影シーンに連続性が認められる際には、背景の輝度変化に追従して高速で露出・利得制御するよりも、露出・利得制御の動作速度を低速にして主要被写体の露光量を安定化させるようにしている。
勿論、このような制御を行うことによって背景描写はある程度犠牲にはなるが、連続シーンでは主要被写体に露光を安定に維持した方が、画像再生時には自然な感じの映像が得られる。

【００３０】尚、撮影シーンの連続性の判定は上記実施例に限らず、輝度信号中の空間周波数成分に基づいて判定することも可能である。 例えば、ピント合わせが行われたときに、一般的な被写体がもつ空間周波数成分である６００ＫH _Z 〜２．４ＭH _Zの通過帯域幅をもつＢＦＰ
（バンドパスフィルタ）を、図１におけるＬＰＦ２４にの代わりに用い、このときの画面中央部積算回路４０の出力データに基づいて撮影シーンの連続性を判定することができる。 即ち、ビデオカメラに搭載されているオートフォーカス装置は、図２に示した画面中央の破線で囲まれた領域に近い領域を測距エリアとしており、撮影レンズ１０はこの領域に対してピント合わせを行っている。 ＢＰＦは、合焦時に高くなる空間周波数成分を通過させるため、画面中央部積算回路４０からの出力データは、合焦領域における空間周波数成分の積分値となっている。

【００３１】この空間周波数成分の積分値について前述のようにΔＴ時間の前後で比較し、大きな変動があったときには測距対象物、即ち、主要被写体が変わった状態であると推定することができるから、この場合には露出・利得制御の動作速度を高速にし、また空間周波数成分の積分値にあまり変動がないときには露出・利得制御の動作速度を低速にすればよい。

【００３２】また、撮影レンズ１０の画角をθ、被写体画面内における主要被写体の一方向での大きさをＬ、主要被写体までの距離をＸとすると、 Ｌ∝１／（tan θ・Ｘ） の関係がある。 従って、このＬの値を変化量とし、ΔＴ
時間の前後で比較して所定範囲を越えて変化したときにはシーンの切り替わりがあったものと推定することも可能である。

【００３３】尚、ビデオカメラ自体が同じ姿勢を維持していても、ズーミングによって画面内の輝度分布が大きく変わることがある。 このような場合には、実質的にシーンの切り替えが行われたとするのが自然であるから、
露出・利得制御の動作速度を高速にするのがよい。 この場合のシーンの切り替え判断は、撮影レンズ１０のズーム位置の時間的変化量を検出することによって行うことができる。

【００３４】尚、本発明に係るビデオカメラ用露出制御装置は、ビデオムービーカメラに限らず、電子スチルビデオカメラにも適用できる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るビデオカメラ用露出制御装置によれば、撮影シーンに連続性があるか、背景は動いていても主要被写体に連続性があるか等の判定を行い、連続性がある場合には、アイリス制御手段及びＡＧＣ手段の各動作速度を同時に遅くするようにしたため、撮影シーンに対して安定性の良い露出・
利得調整を行うことができ、一方、撮影シーンの切り替わりのように連続性がない場合には、アイリス制御手段及びＡＧＣ手段の各動作速度を同時に速くするようにしたため、撮影シーンに対して即応性の良い露出・利得調整を行うことができる。 即ち、撮影シーンに応じて露出・利得調整の安定性と即応性の双方を満足させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係るビデオカメラ用露出制御装置の一実施例を含むビデオカメラのブロック図である。

【図２】図２は被写体画面の一例を示す説明図である。

【図３】図３は被写体の明るさに対する露出補正量の範囲を示すグラフである。

【図４】図４は各測光領域の測光値の変動の一例を示すグラフである。

【図５】図５は図１に示した実施例の作用を説明するために用いたフローチャートである。

【符号の説明】

１０…撮影レンズ １２…アイリス １４…撮像素子（ＣＣＤ） １８…前置増幅器 ２０…ＡＧＣ用増幅器 ２２、２８…検波回路 ２６…映像信号処理回路 ３０、３４…積分回路 ３２…アイリス駆動回路 ３６…ＡＧＣ制御回路 ４０…画面中央部積算回路 ４２…画面全体積算回路 ４４…ウインドウ信号発生回路 ４６…ＭＰＵ