JP2008309750A - 撮像装置および測光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】予備照射のための光源を用いることなく、受光開始からの測光の応答遅れを改善することが可能な撮像装置の技術を提供する。
【解決手段】撮像装置１は、被写体光を受光して光電流を発生させる光電変換素子ＰＤ１〜ＰＤ２０と、光電流に基づいた増幅出力を行う演算増幅器ＯＰ１〜ＯＰ２０と、各演算増幅器ＯＰ１〜ＯＰ２０の入力端と出力端との間に接続された素子群ＥＦ１〜ＥＦ２０とを有する測光回路５０と、前記光電変換素子において前記被写体光が受光されない無受講期間に素子群ＥＦ１〜ＥＦ２０に予備電流を供給する電流供給部３０とを備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、撮像装置における測光技術に関する。

デジタル一眼レフカメラ（ＤＳＬＲ）等の撮像装置においては、被写体の輝度を測定するために、フォトダイオード等の受光素子を用いて構成された測光回路が搭載されている。

このような測光回路では、受光光量が少ない場合は、被写体光を受光してから測光信号として適正な信号が取得可能となるまでの応答時間が長くなることが知られている。

そこで、無受光時等において受光素子に予備照射をし、予め受光素子を励起状態にすることにより、測光の際の応答遅れを改善する技術が提案されている（特許文献１）。

特開昭５０−１４３５８６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、予備照射を行うために発光ダイオード等の光源が用いられるため、測光回路外に余分な空間が必要になるとともに、光源を設置するために余分なコストが発生する。

そこで、本発明は、予備照射のための光源を用いることなく、受光開始からの測光の応答遅れを改善することが可能な撮像装置の技術を提供することを目的とする。

本発明の第１の側面は、撮像装置であって、被写体光を受光して光電流を発生させる光電変換素子と、前記光電流に基づいた増幅出力を行う増幅器と、前記増幅器の入力端と出力端との間に接続された素子群とを有する測光回路と、前記光電変換素子において前記被写体光が受光されない無受光期間に前記素子群に予備電流を供給する電流供給手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明の第２の側面は、撮像装置であって、撮影光学系から入射される被写体光の光路を変更可能なミラーと、前記光路上に配置された基準位置と前記光路上から退避した退避位置との間で前記ミラーを移動させるミラー制御手段と、前記基準位置の前記ミラーによって導かれた被写体光を受光して光電流を発生させる光電変換素子と、前記光電流に基づいた増幅出力を行う増幅器と、前記増幅器の入力端と出力端との間に接続された素子群とを有する測光回路と、前記素子群に予備電流を供給する電流供給手段とを備え、前記電流供給手段は、前記ミラーの退避後に、前記予備電流の供給を開始することを特徴とする。

また、本発明の第３の側面は、光を受光して光電流を発生させる光電変換素子と、前記光電流に基づいた増幅出力を行う増幅器と、前記増幅器の入力端と出力端との間に接続された素子群とを有する測光回路を用いた測光方法であって、ａ）撮影光学系から入射される被写体光の光路を変更可能なミラーを退避させる工程と、ｂ）前記ミラーの退避後に、前記素子群に予備電流を供給する工程と、ｃ）前記ミラーを前記光路上に配置される状態に復帰させる工程と、ｄ）前記予備電流の供給を停止し、前記被写体光の受光によって前記光電変換素子で生じる光電流に基づいた増幅出力を前記増幅器で行わせる工程とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、測光回路に含まれる素子群に予備電流が供給されるので、予備照射のための光源を用いることなく、測光の際の応答遅れを改善することが可能になる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

＜実施形態＞
＜構成＞
図１および図２は、本発明の実施形態に係る撮像装置１の概要を示す断面図である。なお、図１および図２は、撮像装置１の側面側から見た断面図を示している。この撮像装置１は、レンズ交換式一眼レフレックスタイプのデジタルカメラとして構成されている。

図１に示すように、撮像装置１は、カメラ本体部（カメラボディ）２を備えている。このカメラ本体部２に対して、交換式の撮影レンズユニット（交換レンズ）３が着脱可能である。

撮影レンズユニット３は、主として、鏡胴３６と、鏡胴３６の内部に設けられるレンズ群３７および絞りユニット１６等によって構成される撮影光学系とを備えている。レンズ群３７には、光軸（光路）Ｌ方向に移動することによって焦点位置を変更するフォーカスレンズ等が含まれている。

撮像装置１は、主に、ミラー６、ペンタプリズムＰＰ、測光センサ２０、シャッター４、撮像素子５、背面モニタ１２等を備えて構成される。

ミラー６は、一般的なクイックリターンミラーと同様に、ミラー６が光路Ｌ上に配置された基準位置（図１参照）と、ミラー６が光路Ｌ上から退避した退避位置との間で移行可能に設けられている。なお、以下では、ミラー６が光路Ｌを遮断した状態をミラーダウン状態、ミラー６が光路Ｌから退避した状態をミラーアップ状態とも称する。

そして、ユーザが撮影前に構図を決定する際には、ミラー６はミラーダウン状態となり、撮影光学系から入射される被写体光がミラー６で反射され、観察用光束として焦点板６３を介してファインダ光学系に入射される。観察用光束は光路ＲＬ１に沿って進行し（図１）、ペンタプリズムＰＰと接眼レンズとを介してファインダ窓１０に導かれる。これにより、観察用光束によって形成される被写体像は、ペンタプリズムＰＰを介して正立像となり、ファインダ窓（接眼窓）１０を介して視認可能となる。

また、観察用光束の一部は、焦点板６３において拡散され、拡散された観察用光束は光路ＲＬ２（図１の破線）に沿って、結像レンズ２１を介して測光センサ２０に導かれる。

測光センサ２０は、観察用光束の一部を受光し、被写体側の明るさ、すなわち被写体の輝度（「被写体輝度」とも称する）に関する測光信号を生成（出力）する。

測光センサ２０では、受光部が複数のエリア（分割エリア）に分割されており、被写体に係る光学像を複数の測光エリア（分割測光エリア）に分割して、各測光エリアについて個別に測光値が得られるようになっている。測光センサ２０については、さらに後述する。

撮像素子５は、ミラーアップ状態（図２参照）において、撮影光学系から入射される被写体像を形成する光（被写体光）を受光し、光電変換することで、被写体像に係る画像データを生成する。つまり、撮像素子５によって、被写体像に係る画像データを取得する撮影（本撮影）動作が行われる。

＜機能＞
次に、撮像装置１の機能の概要について説明する。図３は、撮像装置１の機能を示すブロック図である。

図３に示されるように、撮像装置１は、全体制御部１０１、測光センサ２０、画像処理部１０２、ミラーユニット５１、シャッターユニット５２、絞りユニット５３、ＡＦユニット５４、レンズデータ取得部５５および操作部６０等を備える。

全体制御部１０１は、ＣＰＵ１０ａ、ＲＡＭ１０ｂ、およびＲＯＭ１０ｃ等を備えて構成され、ＲＯＭ１０ｃ内に記憶されるプログラムを読み出し、当該プログラムをＣＰＵ１０ａで実行することによって、各種機能を実現する。例えば、レリーズボタン（不図示）等を含む操作部６０からの信号に基づいて、各種の撮影動作等を制御する。なお、レリーズボタンは、ユーザ（操作者）による半押し状態（以下、「Ｓ１状態」とも称する）と全押し状態（以下、「Ｓ２状態」とも称する）とを区別して検出可能な２段階押し込みスイッチである。撮像装置１が撮影を行うモード（撮影モード）に設定されている場合に、Ｓ１状態が検出されると、自動合焦制御等を開始し、さらにＳ２状態が検出されると記録用画像を撮影するための本撮影の動作を開始する。つまり、Ｓ１状態では、本撮影のための準備動作（撮影準備動作）を行う状態（撮影準備状態）となり、Ｓ２状態では、本撮影の開始が指示された状態（本撮影開始指示状態）となる。

また、全体制御部１０１は、測光センサ２０に対して、測光センサ２０による測光動作を能動化させるための信号、および測光を行う分割エリアを指定するための信号等を送信する。そして、全体制御部１０１は、測光センサ２０から取得される測光信号に基づいて被写体の輝度を示すＡＰＥＸ値であるＢＶ値を算出し、自動露光制御を実現する。

測光センサ２０は、被写体に係る光学像を受光する受光素子（「光電変換素子」とも称する）（例えば、シリコンフォトダイオード：ＳＰＤ）が複数配置された受光部を有して構成される。

図４は、測光センサ２０の受光部の受光面ＲＦを正面側から見た図である。図４に示すように、測光センサ２０の受光部は、２０個の矩形状のエリア（「セル」または「分割セル」とも称する）Ｃ１〜Ｃ２０に分割されており、受光部で受光される被写体に係る光学像を２０個のエリア（分割エリア）に分けて測光することができるように構成される。

図５は、本実施形態に係る測光センサ２０の機能構成を示すブロック図である。図５に示すように、測光センサ２０は、２０個の受光素子ＰＤ１〜ＰＤ２０を有し、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ２０から出力される信号に基づいて、受光部で受光される被写体に係る光学像を２０個の領域に分けて測光すること、いわゆる多分割測光ができるように構成される。

具体的には、測光センサ２０は、２０個の分割エリアＣ１〜Ｃ２０に１ずつ配される受光素子ＰＤ１〜ＰＤ２０と、各受光素子に対応して設けられた対数圧縮部ＬＧ１〜ＬＧ２０と、出力制御部２１とを有している。各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ２０は、受光した光の強度に比例する光電流を各々発生させる。対数圧縮部ＬＧ１〜ＬＧ２０は、対数特性を有する非線形素子（ここでは、対数圧縮ダイオード）等を含む素子群とオペアンプ（演算増幅器）とで構成され、入力される光電流を対数圧縮処理し、入力電流の対数に比例した電圧を測光信号として出力する。出力制御部２１は、指定した分割エリアに関する測光信号を特定の対数圧縮部から取得し、増幅等の処理を施した後に、全体制御部１０１に出力する。

このように、測光センサ２０は、各分割エリアＣ１〜Ｃ２０で受光される被写体光の強度に応じてそれぞれ時間的に変化する測光信号を取得可能な様に構成される。また、対数圧縮部ＬＧ１〜ＬＧ２０を備えることによれば、広いダイナミックレンジを得ることが可能となり、過大入力時において出力信号が飽和するのを防止することができる。

図３に戻って撮像装置１の機能説明を続ける。画像処理部１０２は、撮像素子５で取得された後にＡ／Ｄ変換等されたデジタル画像データ（画像データ）に対してデジタル信号処理を行い、撮影画像に係る画像データを生成する。

ミラーユニット５１は、ミラー６とミラー駆動部（不図示）等によって構成され、全体制御部１０１からの制御信号に基づいて、ミラーアップ状態とミラーダウン状態との状態切替動作を行う。

シャッターユニット５２は、上下方向に移動する幕体を備えたシャッター４とシャッター駆動部（不図示）等によって構成され、全体制御部１０１からの制御信号に基づいて、光軸Ｌに沿って撮像素子５に導かれる被写体光の光路開口動作および光路遮断動作を行う。

絞りユニット５３は、絞り１６と絞り駆動部（不図示）等によって構成され、全体制御部１０１からの制御信号に基づいて、撮影レンズユニット３に設けられた絞り１６の絞り径の調整動作を行う。

ＡＦユニット５４は、フォーカスレンズとレンズ駆動部（不図示）等によって構成され、全体制御部１０１からの制御信号に基づいて、撮影レンズユニット３のレンズ群３７に含まれるフォーカスレンズの移動動作を行う。

レンズデータ取得部５５は、移動されたフォーカスレンズの位置を検出し、フォーカスレンズの位置を示すデータを全体制御部１０１に送信する。

＜測光回路＞
次に、撮像装置１の測光システム（測光回路）５０について詳述する。図６は、測光センサ２０を含む測光システム５０の回路図である。

図６に示されるように、測光システム５０は、測光センサ２０と電流供給部３０とを有し、全体制御部１０１からの制御信号に応じて、全体制御部１０１に測光信号を出力する。

測光センサ２０に含まれる各対数圧縮部ＬＧ１〜ＬＧ２０は、演算増幅器ＯＰ１〜ＯＰ２０と、位相補償用コンデンサおよび対数圧縮ダイオードからなる素子群ＥＦ１〜ＥＦ２０とを有し、当該素子群ＥＦ１〜ＥＦ２０は、演算増幅器ＯＰ１〜ＯＰ２０の出力端子と反転入力端子との間にそれぞれ電気的に接続（介挿）される。

また、各演算増幅器ＯＰ１〜ＯＰ２０の非反転入力端子と反転入力端子との間には、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ２０が非反転入力端子側がカソード、反転入力端子側がアノードとなるように接続され、非反転入力端子側には、基準電圧源Ｖｒｅから基準電圧が印加されている。

電流供給部３０は、１０ｎＡ、１ｎＡおよび０．１ｎＡの各定電流源Ｉｅ１〜Ｉｅ３と当該各定電流源Ｉｅ１〜Ｉｅ３に対応して設けられたスイッチ素子（単に「スイッチ」とも称する）Ｓｗ１〜Ｓｗ３とを有している。各スイッチＳｗ１〜Ｓｗ３は、全体制御部１０１からの制御信号に応じて動作する。スイッチＳｗ１〜Ｓｗ３のうちいずれかの接点が閉成され導通状態になると、対数圧縮部ＬＧ１〜ＬＧ２０に含まれる各素子群ＥＦ１〜ＥＦ２０に対して、電流供給部３０から電流（「予備電流」または「プリ電流」とも称する）が供給される。供給する予備電流の大きさは、スイッチＳｗ１〜Ｓｗ３のうちいずれを導通状態にするかを選択することによって調整可能である。例えば、スイッチＳｗ１が導通状態になると、各素子群ＥＦ１〜ＥＦ２０に対して１０ｎＡの予備電流が供給される。

上述のような各素子群ＥＦ１〜ＥＦ２０に対する予備電流の供給は、ミラー６の退避開始後の所定時点から開始され、主に、測光センサ２０に被写体光が到達しないミラーアップ状態（換言すれば、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ２０において被写体光が受光されない無受光期間）において実行される。このように、無受光期間（例えば露光中）に各素子群ＥＦ１〜ＥＦ２０に予備電流を供給することによれば、露光終了後のミラー復帰によって受光素子ＰＤ１〜ＰＤ２０に被写体光が照射されてから、測光センサ２０から安定した（最適な）測光信号が出力されるまでの時間が短縮され、測光動作の応答性が改善される。詳細は、後述する。

また、電流供給部３０は、各素子群ＥＦ１〜ＥＦ２０に電圧を印加する電圧印加部、または各素子群ＥＦ１〜ＥＦ２０に電荷を供給する電荷供給部とも表現される。

＜動作＞
＜メインルーチン＞
次に、撮像装置１の動作について説明する。図７は、撮像装置１の全体動作を示すフローチャートである。

図７に示されるように、撮像装置１の電源がオンにされ、撮影モードが選択された場合は、ステップＳＰ１１において、撮像素子５の起動等の撮影に関する前処理動作が実行される。

ステップＳＰ１２では、レリーズボタンの半押し状態（Ｓ１状態）が検出されたか否かが判定される。レリーズボタンのＳ１状態が検出されると、ステップＳＰ１３へ移行し、検出されない場合は、検出されるまで待機状態となる。

ステップＳＰ１３では、撮影準備動作が実行される。具体的には、測光センサ２０から被写体像に関する光量データ（測光信号）が取得され、全体制御部１０１において最適露出量が演算される。また、位相差検出センサ（不図示）によって被写体の測距情報が取得され、当該測距情報に基づいた焦点調節処理が行われる。

ステップＳＰ１４では、レリーズボタンの全押し状態（Ｓ２状態）が検出されたか否かが判定される。レリーズボタンのＳ２状態が検出されると、ステップＳＰ１５へ移行し、検出されない場合は、ステップＳＰ１３の処理が再度実行される。

ステップＳＰ１５では、露光等のレリーズ処理が実行される。詳細は、後述する。

ステップＳＰ１６では、複数回の撮影を高速かつ連続的に行う連続撮影モード（「連写モード」とも称する）が設定されているか否かが判定される。連写モードが設定されている場合は、ステップＳＰ１５へと移行し、連写モードが設定されていない場合は、ステップＳＰ１１へと移行する。なお、連写モードであるか否かの判断は、例えば、レリーズボタンのＳ２状態が連続（継続）して検出されているか否かによって行われる。

＜サブルーチン＞
次に、ステップＳＰ１５のレリーズ処理について、図８および図９を参照して詳述する。図８および図９は、レリーズ処理のフローチャートである。

図８に示されるように、ステップＳＰ２１では、ミラー６が光路Ｌから退避し、ミラーアップ状態となる。

ステップＳＰ２２では、適正露出となるように、絞り１６の絞り径の調整が行われる。

ステップＳＰ２３では、予備電流の供給（ＯＮ）動作が実行される。具体的には、スイッチＳｗ１〜Ｓｗ３のうちのいずれかが導通状態にされ、各素子群ＥＦ１〜ＥＦ２０に対して予備電流の供給が開始される。詳細は、後述する。

ステップＳＰ２４〜ＳＰ２６では、撮像素子５への露光が行われる。具体的には、シャッター４の先幕がスタートし露光が開始され（ステップＳＰ２４）、露光時間のカウントが行われる（ステップＳＰ２５）。そして、設定されているシャッタースピードに露光時間が達すると、シャッター４の後幕がスタートし、露光動作が終了する（ステップＳＰ２６）。

ステップＳＰ２７では、予備電流の供給を停止（ＯＦＦ）するか否かの判定（チェック）処理が行われる。詳細は、後述する。

ステップＳＰ２８では、ミラー６が光路Ｌを遮断する状態（ミラーダウン状態）へと復帰するミラー復帰動作が開始される。

ステップＳＰ２９では、開放絞りとなるように、絞り１６の復帰処理が開始される。

ステップＳＰ３０では、ステップＳＰ２７と同様に、予備電流の供給を停止するか否かの判定処理が行われる。

ステップＳＰ３１では、復帰したミラーの安定待ち処理（換言すれば、待機処理）が行われる。なお、この待機処理は、ミラー復帰動作終了後、３０ｍｓ程度行われる。

ステップＳＰ３２では、ステップＳＰ２７と同様に、予備電流の供給を停止するか否かの判定処理が行われる。

ステップＳＰ３３（図９参照）では、測光信号の安定待ち処理（測光安定待ち処理）が行われる。詳細は、後述する。

ステップＳＰ３４では、指定した分割エリアについての測光信号の取得処理が行われる。

ステップＳＰ３５では、全体制御部１０１において、取得された測光信号に基づいて最適露出量が演算される。

ステップＳＰ３６では、位相差検出センサ（不図示）によって被写体の測距情報が取得され、当該測距情報に基づいた焦点調節処理が行われる。

以下では、ステップＳＰ２３，ＳＰ２７，ＳＰ３０，ＳＰ３２，ＳＰ３３で実行される各動作について説明する。

まず、ステップＳＰ２３において実行される予備電流の供給動作について詳述する。図１０は、予備電流供給動作のフローチャートである。

図１０に示されるように、ステップＳＰ５１では、全体制御部１０１において、供給する予備電流の大きさ（「予備電流値」とも称する）が決定（設定）される。予備電流値は、ステップＳＰ２４〜ＳＰ２６の露光を実行する前に（換言すれば、無受光期間が始まる前に）予め取得された直前（最新）の測光信号に基づく被写体輝度（ここでは、ＢＶ値）に応じて決定される。例えば、予備電流値は、最新のＢＶ値（「基準ＢＶ値」とも称する）と予備電流値とが対応付けられたデータテーブルＤＴ１を用いて設定することができる。詳細には、基準ＢＶ値が「−１」以下の場合は、予備電流値は「０．１ｎＡ」に設定され、基準ＢＶ値が「−１」より大きく「４」より小さい場合は、予備電流値は「１ｎＡ」に設定され、基準ＢＶ値が「４」以上の場合は、予備電流値は「１０ｎＡ」に設定される。

次のステップＳＰ５２では、予備電流の供給を停止するタイミング（予備電流をＯＦＦするオフタイミング）が設定される。オフタイミングは、最新の測光信号に基づく被写体輝度に応じて決定される。例えば、オフタイミングの設定は、基準ＢＶ値と、オフタイミングを示すパラメータ（「オフパラメータ」とも称する）ＰＦとが対応付けられたデータテーブルＤＴ２を用いて設定される。詳細には、基準ＢＶ値が「１」以下の場合は、オフパラメータＰＦに設定値「ＦＴ１」が設定され、基準ＢＶ値が「１」より大きく「５」より小さい場合は、オフパラメータＰＦに設定値「ＦＴ２」が設定され、基準ＢＶ値が「５」以上の場合は、オフパラメータＰＦに設定値「ＦＴ３」が設定される。

ステップＳＰ５３〜ＳＰ５８では、ステップＳＰ５１で決定された予備電流値の供給が開始される。具体的には、予備電流値が「０．１ｎＡ」に設定されていた場合は、ステップＳＰ５３からステップＳＰ５８へと移行し、全体制御部１０１からスイッチＳｗ３を導通状態とする旨の制御信号が出力され、スイッチＳｗ３が導通状態となる。これによって、対数圧縮部ＬＧ１〜ＬＧ２０に含まれる各素子群ＥＦ１〜ＥＦ２０に０．１ｎＡの予備電流の供給が開始される。

また、予備電流値が「１ｎＡ」に設定されていた場合は、ステップＳＰ５３を介してステップＳＰ５４からステップＳＰ５７へと移行し、全体制御部１０１からスイッチＳｗ２を導通状態とする旨の制御信号が出力され、スイッチＳｗ２が導通状態となる。これによって、対数圧縮部ＬＧ１〜ＬＧ２０に含まれる各素子群ＥＦ１〜ＥＦ２０に１ｎＡの予備電流の供給が開始される。

また、予備電流値が「１０ｎＡ」に設定されていた場合は、ステップＳＰ５３，ＳＰ５４を介してステップＳＰ５５からステップＳＰ５６へと移行し、全体制御部１０１からスイッチＳｗ１を導通状態とする旨の制御信号が出力され、スイッチＳｗ１が導通状態となる。これによって、対数圧縮部ＬＧ１〜ＬＧ２０に含まれる各素子群ＥＦ１〜ＥＦ２０に１０ｎＡの予備電流の供給が開始される。

このように、予備電流の供給動作においては、各素子群ＥＦ１〜ＥＦ２０に供給する予備電流の大きさと予備電流の供給を停止するオフタイミングとが決定され、そして、予備電流の供給が開始される。

次に、ステップＳＰ２７、ステップＳＰ３０およびステップＳＰ３２において実行される予備電流の供給停止判定動作について詳述する。図１１は、予備電流の供給停止判定動作のフローチャートである。

図１１に示されるように、ステップＳＰ６１では、シーケンスの進行状況が確認され、取得される。具体的には、直前に実行された工程を認定して、認定した工程に対応した設定値がシーケンスの進行状況を示すパラメータ（「状態パラメータ」とも称する）ＰＵにセットされる。例えば、直前に実行された工程が露光終了処理（ステップＳＰ２６）であった場合は、露光終了処理を示す（に対応した）設定値「ＦＴ１」が状態パラメータＰＵにセットされる。また、直前に実行された工程が絞り復帰開始処理（ステップＳＰ２９）であった場合は、絞り復帰開始処理を示す設定値「ＦＴ２」が状態パラメータＰＵにセットされる。また、直前に実行された工程がミラー安定待ち処理（ステップＳＰ３１）であった場合は、ミラー安定待ち処理を示す設定値「ＦＴ３」が状態パラメータＰＵにセットされる。

そして、ステップＳＰ６２では、オフパラメータＰＦの設定値と状態パラメータＰＵの設定値とが一致するか否かが判定される。オフパラメータＰＦと状態パラメータＰＵとが一致しない場合は、予備電流の供給停止判定動作を終了し、一致する場合は、ステップＳＰ６３に移行する。

ステップＳＰ６３では、予備電流の供給停止（ＯＦＦ）処理が実行される。具体的には、導通状態のスイッチを非導通にする制御信号が、全体制御部１０１から出力される。これにより、予備電流の供給が停止される。

このような予備電流の供給停止動作は、ステップＳＰ２７、ステップＳＰ３０およびステップＳＰ３２においてそれぞれ実行され、ステップＳＰ５２で設定された予備電流の供給停止タイミングにシーケンスの進行状況が合致するかで、予備電流の供給を停止するか否かが判断される。

次に、ステップＳＰ３３において実行される測光安定待ち処理について詳述する。図１２は、測光安定待ち処理のフローチャートである。

図１２に示されるように、ステップＳＰ７１では、基準ＢＶ値に応じて、露光終了後にミラーダウン状態となり測光可能な態勢（被写体光が測光センサ２０に到達する状態）が整ってから最適な測光信号の取得が可能になるまでの時間（「測光待ち時間」とも称する）Ｔｗが決定される。測光待ち時間Ｔｗの決定は、基準ＢＶ値と測光待ち時間Ｔｗとが対応付けられたデータテーブルＤＴ３を用いて決定することができる。例えば、基準ＢＶ値が「２」であった場合は、測光待ち時間Ｔｗは「０ｍｓ」と決定され、基準ＢＶ値が「−４」であった場合は、測光待ち時間Ｔｗは「２０ｍｓ」と決定される。

そして、ステップＳＰ７２では、決定された測光待ち時間Ｔｗ分の待ち処理が実行される。

＜動作例＞
次に、撮像装置１の連写撮影動作について詳述する。図１３、図１４および図１５は、撮像装置１の連写撮影動作ＡＣ１〜ＡＣ３のタイミングチャートである。なお、図１３に示される動作では、基準ＢＶ値は「−２」であり、図１４に示される動作では、基準ＢＶ値は「３」であり、図１５に示される動作では、基準ＢＶ値は「７」であるとする。また、これらの連写撮影動作は、ＲＯＭ１０ｃに格納されるプログラムが全体制御部１０１で実行されることによって実現される。

まず、基準ＢＶ値が「−２」のときの連写撮影動作ＡＣ１について説明する。

図１３に示されるように、レリーズボタンのＳ２状態が連続して検出されると、ミラーアップ（ミラー退避）制御と絞り１６の調整とが順次実行される。ミラーアップ制御によってミラーアップ状態になると、被写体光が測光センサ２０に到達しなくなるので、測光センサ２０からの測光信号の出力値は低下する。

そして、ミラーアップ制御と絞り１６の調整とが終了すると、予備電流の供給動作が開始される（時刻ｔ１）。予備電流の供給により、測光センサ２０の出力値は上昇する。

次に、シャッター４が開状態となり、露光動作が開始される。露光期間中には、予備電流が継続して供給されるので、測光センサ２０からは予備電流の大きさに応じた擬似的な測光信号が出力される。

ここで、基準ＢＶ値は「−２」であることから、予備電流のオフタイミングは「露光終了後」となる（ステップＳＰ５２，ＳＰ２７）。このため、連写撮影動作ＡＣ１においては、露光終了後（時刻ｔ２）に予備電流の供給が停止される（ステップＳＰ２７）。

そして、露光動作終了後にミラー復帰制御と絞り復帰制御とが実行され、ミラー安定待ち期間Ｔａ（ここでは、３０ｍｓ）および測光待ち時間Ｔｗを経た後に、測光信号の取得処理ＳＨＡと最適露出量の演算処理ＡＥＡとが実行される。なお、基準ＢＶ値は「−２」であるから、測光待ち時間Ｔｗは「５ｍｓ」となる（ステップＳＰ７１）。

このように、連写撮影動作ＡＣ１では、ミラー復帰後、ミラー安定待ち期間Ｔａと測光待ち時間Ｔｗとを経た後に、測光信号として安定した値（「最適値」または「真値」とも称する）を取得することが可能になる。

また、基準ＢＶ値が「３」のときの連写撮影動作ＡＣ２（図１４参照）では、予備電流のオフタイミングは、「絞り復帰開始後」となり（ステップＳＰ５２，ＳＰ３０）、測光待ち時間Ｔｗは「０ｍｓ」となる。

具体的には、図１４に示されるように、絞り復帰開始後（時刻ｔ３）に予備電流の供給が停止される（ステップＳＰ３０）。そして、ミラー安定待ち期間Ｔａを経た後、測光信号の取得処理ＳＨＡと最適露出量の演算処理ＡＥＡとが順次実行される。

また、基準ＢＶ値が「７」のときの連写撮影動作ＡＣ３（図１５）では、予備電流のオフタイミングは、「ミラー安定待ち処理開始後」となり（ステップＳＰ５２，ＳＰ３２）、測光待ち時間Ｔｗは「０ｍｓ」となる。

具体的には、図１５に示されるように、ミラー安定待ち処理開始後（時刻ｔ４）に予備電流の供給が停止される（ステップＳＰ３２）。そして、ミラー安定待ち期間Ｔａを経た後、測光信号の取得処理ＳＨＡと最適露出量の演算処理ＡＥＡとが順次実行される。

このように、連写撮影動作ＡＣ２，ＡＣ３では、ミラー復帰後、ミラー安定待ち期間Ｔａを経た後に、測光信号としての最適値を取得することが可能となる。

ここで、本実施形態における連写撮影動作ＡＣ３と以下のような比較例ＸＬ１に示される連写撮影動作とを対比する。図１６は、比較例ＸＬ１の連写撮影動作のタイミングチャートである。なお、比較例ＸＬ１における基準ＢＶ値は「７」であるとする。

比較例ＸＬ１は、露光のためのミラーアップ状態において予備電流を供給しない場合の連写撮影動作を示している。具体的には、ミラーアップ制御によってミラーアップ状態になると、被写体光が測光センサ２０に到達しなくなるので、測光センサ２０からの測光信号の出力値は低下する。比較例ＸＬ１においては、露光期間中に予備電流が供給されないため、測光センサ２０の出力値は暗黒相当レベルまで低下する。このため、比較例ＸＬ１においては、露光終了後のミラー復帰によって測光センサ２０に被写体光が到達するようになってから、ミラー安定待ち期間Ｔａおよび約１５ｍｓの測光待ち時間Ｔｗを経た後に、測光信号としての最適値を取得することが可能になる。

このように、本実施形態の連写撮影動作ＡＣ３では、比較例ＸＬ１の連写撮影動作と比べて、露光中に予備電流を供給することによって、露光後に最適な測光信号を取得するために要する時間（「測光値取得時間」とも称する）Ｔｓを短縮することが可能になる。

ここで、測光値取得時間Ｔｓの短縮原理について詳述する。

測光センサ２０内の対数圧縮部ＬＧ１〜ＬＧ２０に含まれる素子群ＥＦ１〜ＥＦ２０は、容量成分を有しているため、測光センサ２０は、受光素子において発生する光電流（「発生電流」とも称する）による所定量の電荷が素子群ＥＦ１〜ＥＦ２０に蓄積された後に、最適な測光信号を出力することが可能になる。すなわち、上記の測光値取得時間Ｔｓは、所定量の電荷を蓄積する時間の影響を受け、電荷の蓄積時間が長くなれば、測光値取得時間Ｔｓも長くなる。

具体的には、比較例ＸＬ１では、露光終了後にミラーが復帰する際には、素子群ＥＦ１〜ＥＦ２０に電荷が蓄積されていない状態（「無電荷状態」または「無充電状態」とも称する）であるから、最適な測光信号を出力するために無電荷状態から電荷の蓄積が開始される。

一方、本実施形態では、露光中に予備電流を素子群ＥＦ１〜ＥＦ２０に供給することで、露光終了後にミラー６が復帰する際には、素子群ＥＦ１〜ＥＦ２０に所定量の電荷が蓄積された（残存した）状態となる。詳細には、撮像装置１は、供給する予備電流の大きさおよび／または予備電流のオフタイミングを基準ＢＶ値に応じて調整することによって、ミラー復帰の際に素子群ＥＦ１〜ＥＦ２０に最適な電荷量が残存する状態を作り出している。このため、無電荷状態から電荷の蓄積を開始する場合に比べて、電荷を蓄積する時間を短縮することが可能になる。これにより、測光値取得時間Ｔｓを短縮することが可能になり、被写体光の受光に対する測光センサ２０の応答特性を改善することが可能になる。

なお、素子群ＥＦ１〜ＥＦ２０の容量成分には、位相補償用コンデンサの静電容量および／または対数圧縮ダイオードの容量成分等が含まれる。

また特に、撮像装置１では、予備電流を供給することによって、基準ＢＶ値が比較的小さな低輝度の被写体を撮影する場合（夕暮れ等の薄暗い状況での撮影等）に測光待ち時間Ｔｗを大幅に改善することが可能になる。図１７は、基準ＢＶ値ごとの測光待ち時間Ｔｗを示した図である。

具体的には、露光中に予備電流を供給しない場合の測光待ち時間Ｔｗｎ（破線で示されるグラフ）と露光中に予備電流を供給する場合の測光待ち時間Ｔｗａ（実線で示されるグラフ）とを対比すると（図１７参照）、基準ＢＶ値が小さくなるにつれて測光待ち時間の短縮幅（量）が大きくなる。

このように、露光中に行われる予備電流の供給は、低輝度の被写体を撮影する場合の測光待ち時間Ｔｗの改善に特に有効となる。

なお、図１７において予備電流を供給して連写撮影動作を実行した撮像装置１では、ステップＳＰ５１，ＳＰ５２，ＳＰ７１において用いられるデータテーブルＤＴ１，ＤＴ２，ＤＴ３の各値は、上述の動作説明において用いた値とは異なる値に設定されている。ここで、データテーブルＤＴ１，ＤＴ２，ＤＴ３の各値は、測光値取得時間Ｔｓが最短となるように（ミラー安定待ち期間Ｔａ経過後の早期に測光信号の取得処理ＳＨＡが実行可能となるように）設定され、より最適な値を選択することができる。例えば、データテーブルＤＴ２は、予備電流のオフタイミングのポイントをさらに増やすことによって、より細かな基準ＢＶ値に応じて適切なオフタイミングを選択可能なように変更することができる。

以上のように、本実施形態に係る撮像装置１は、露光中に、測光回路に含まれる増幅器の入力端と出力端との間に接続された素子群に予備電流が供給されるので、予備照射のための光源を用いることなく、測光の際の応答遅れ（詳細には受光開始からの測光の応答遅れ）を改善することが可能になる。そして、連写時のレリーズタイムラグを減少させ、連写速度の低下を防止することが可能になる。

＜変形例＞
以上、この発明の実施の形態について説明したが、この発明は、上記に説明した内容に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態においては、対数圧縮部ＬＧ１〜ＬＧ２０は、対数圧縮ダイオード等を含む素子群とオペアンプとで構成されていたがこれに限定されない。図１８および図１９は、変形例に係る測光回路の一部を示す図である。

具体的には、図１８に示すように、対数圧縮部ＬＧａの素子群ＥＦａに含まれる非線形素子としてトランジスタを用いてもよい。

また、図１９に示すように、入力電流に対して線形となる電圧を測光信号として出力可能なように、対数圧縮ダイオードに代えて線形素子（ここでは、抵抗）を用いてもよい。

本発明の実施形態に係る撮像装置の概要を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る撮像装置の概要を示す断面図である。 撮像装置の機能を示すブロック図である。 測光センサの受光部の受光面を正面側から見た図である。 本実施形態に係る測光センサの機能構成を示すブロック図である。 測光センサを含む測光システムの回路図である。 撮像装置の全体動作を示すフローチャートである。 レリーズ処理のフローチャートである。 レリーズ処理のフローチャートである。 予備電流供給動作のフローチャートである。 予備電流の供給停止判定動作のフローチャートである。 測光安定待ち処理のフローチャートである。 撮像装置の連写撮影動作のタイミングチャートである。 撮像装置の連写撮影動作のタイミングチャートである。 撮像装置の連写撮影動作のタイミングチャートである。 比較例の連写撮影動作のタイミングチャートである。 基準ＢＶ値ごとの測光待ち時間を示した図である。 変形例に係る測光回路の一部を示す図である。 変形例に係る測光回路の一部を示す図である。

符号の説明

５ 撮像素子
６ ミラー
Ｌ 光路（光軸）
２０ 測光センサ
３０ 電流供給部
ＰＤ１〜ＰＤ２０ 光電変換素子（受光素子）
ＬＧ１〜ＬＧ２０，ＬＧａ 対数圧縮部
ＥＦ１〜ＥＦ２０，ＥＦａ 素子群

Claims (8)

1. 撮像装置であって、
   被写体光を受光して光電流を発生させる光電変換素子と、前記光電流に基づいた増幅出力を行う増幅器と、前記増幅器の入力端と出力端との間に接続された素子群とを有する測光回路と、
   前記光電変換素子において前記被写体光が受光されない無受光期間に前記素子群に予備電流を供給する電流供給手段と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記素子群は、非線形素子を含み、
   前記増幅器は、前記非線形素子により前記光電流の対数に比例した出力を行うことを特徴とする撮像装置。
3. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記素子群は、位相補償用コンデンサを含むことを特徴とする撮像装置。
4. 請求項１に記載の撮像装置において、
   撮影光学系から入射される被写体光の光路を変更して、前記被写体光をファインダ光学系に導くミラーと、
   露光中は、前記ミラーを前記光路から退避させるミラー制御手段と、
   をさらに有し、
   前記光電変換素子は、前記ファインダ光学系に配置されており、前記露光中が前記無受光期間に対応していることを特徴とする撮像装置。
5. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記予備電流の大きさは、前記無受光期間が始まる前に取得された被写体の輝度値に応じて決定されることを特徴とする撮像装置。
6. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記予備電流の供給を停止するタイミングは、前記無受光期間が始まる前に取得された被写体の輝度値に応じて決定されることを特徴とする撮像装置。
7. 撮像装置であって、
   撮影光学系から入射される被写体光の光路を変更可能なミラーと、
   前記光路上に配置された基準位置と前記光路上から退避した退避位置との間で前記ミラーを移動させるミラー制御手段と、
   前記基準位置の前記ミラーによって導かれた被写体光を受光して光電流を発生させる光電変換素子と、前記光電流に基づいた増幅出力を行う増幅器と、前記増幅器の入力端と出力端との間に接続された素子群とを有する測光回路と、
   前記素子群に予備電流を供給する電流供給手段と、
   を備え、
   前記電流供給手段は、前記ミラーの退避後に、前記予備電流の供給を開始することを特徴とする撮像装置。
8. 光を受光して光電流を発生させる光電変換素子と、前記光電流に基づいた増幅出力を行う増幅器と、前記増幅器の入力端と出力端との間に接続された素子群とを有する測光回路を用いた測光方法であって、
   ａ）撮影光学系から入射される被写体光の光路を変更可能なミラーを退避させる工程と、
   ｂ）前記ミラーの退避後に、前記素子群に予備電流を供給する工程と、
   ｃ）前記ミラーを前記光路上に配置される状態に復帰させる工程と、
   ｄ）前記予備電流の供給を停止し、前記被写体光の受光によって前記光電変換素子で生じる光電流に基づいた増幅出力を前記増幅器で行わせる工程と、
   を備えることを特徴とする測光方法。

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