JP2009290509A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、より高い精度で調光できる撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像装置１は、予備発光又は本発光として、被写体に光を照射するストロボ２１５と、光学系３０１と、ＡＥセンサ２１０と、第１の予備発光時におけるＡＥセンサ２１０の第１の測光結果に応じて、第１に続く第２および第３の予備発光を行うか否かを判定するマイコン２１３と、マイコン２１３が第２および第３の予備発光を行うと判定した場合、ＡＥセンサ２１０の受光感度が変更されるようにＡＥセンサ２１０を制御し、予備発光を行わせるようにストロボ２１５を制御するマイコン２１３と、ＡＥセンサ２１０の測光結果に応じて、本発光の発光光量を算出するマイコン２１３と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、発光手段を備えた撮像装置に関する。より詳しくは、撮影時の発光（本発光）の発光光量を調整可能な撮像装置に関する。

従来、デジタルカメラ等の撮像装置には、被写体に対して光を照射し、撮影を行うものが存在する。このような撮像装置には、被写体に対して最適な光量の光を照射するため、被写体と撮像装置の距離に基づいて、本発光の発光光量を変更するようにしたものがある。

例えば、撮像装置で一般的に用いられているＴＴＬ調光方式では、以下の手順で本発光の発光光量を決定している。まずこの撮像装置は、撮影より前に事前の発光（以下、予備発光）を行い、レンズを介して被写体からの反射光を測光する。次に、この撮像装置は、反射光の測光結果に基づいて、被写体の反射率を取得する。そして被写体の反射率に基づいて、撮影時の本発光の発光光量を決定するようにしている。

また別の撮像装置では、以下の手順により本発光の発光光量を決定している。この撮像装置は、まず予備発光を行う。この際、撮像装置は、被写体からの反射光を取得し、この反射光の明るさ（輝度）を測る。この結果、測光した反射光の輝度が所定の値よりも大きい場合（例えば、被写体が撮像装置の近くに存在する場合）、予備発光の発光光量を減らす。一方、測光した反射光の輝度が所定の値よりも小さい場合（例えば、被写体が撮像装置の遠くに存在する場合）、予備発光の発光光量を増やす。そして撮像装置は、再度予備発光を行う。

これによって、測光した反射光の輝度が所定の範囲に含まれるまで予備発光を繰り返し、所定の範囲に含まれる測光結果（反射光の輝度）に基づいて、本発光の発光光量を調整する。

さらに、特許文献１に示す撮像装置では、以下の手段により本発光の発光光量を決定している。特許文献１の撮像装置では、まず予備発光を行う。この際、撮像装置は、被写体からの反射光を取得して、この反射光の輝度を測る。この結果、測光した反射光の輝度が所定の値よりも小さい場合、反射光を取得する際の受光感度を上げる。一方、測光した反射光の輝度が所定の値よりも大きい場合、反射光を取得する際の受光感度を下げる。そして、撮像装置は、再度予備発光を行う。これによって、測光した反射光が所定の範囲に含まれるまで予備発光を繰り返し、所定の範囲に含まれた測光結果（反射光の輝度）に基づいて、本発光の発光光量を調整する。
特開２０００−１８７２６６号公報

ところで、一般的な予備発光時における測光結果では、画像内の一部の輝度が所定値よりも小さくて、画像内の一部の輝度が所定値よりも大きいといったことがある。例えば、図８のような場合である。図８の左の図は、実際に撮影しようとしている被写体であり、図８の右の図は、予備発光時に取得できる画像データ（輝度であってもよい）を説明したものである。すなわち、この図８では、被写体の一部が白飛びしており、被写体の一部が、光が届いていないことにより、写っていない状態である。

このような場合、一般的なＴＴＬ調光方式の撮像装置では、画像内の一部（白飛びした部分と、写っていない部分を除いた部分）に基づいて、調光しなければならないため、適切な光を照射できない。

そこで、本発明は、上記課題を解決するために、より高い精度で本発光の発光光量を調整できる撮像装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明は、予備発光又は本発光として、被写体に光を照射する発光手段と、被写体像を形成する光学系と、前記予備発光時において前記光学系を通過した光を取得し、当該取得した光の明るさを測る測光手段と、前記第１の予備発光時における前記測光手段の第１の測光結果に応じて、第１に続く第２および第３の予備発光を行うか否かを判定する判定手段と、前記判定手段が第２および第３の予備発光を行うと判定した場合、前記測光手段の受光感度が変更されるように前記測光手段を制御し、当該第２および第３の予備発光を行わせるように前記発光手段を制御する制御手段と、前記測光手段の測光結果に応じて、前記本発光の発光光量を算出する光量算出手段と、備える。そして前記制御手段は、前記判定手段が第２および第３の予備発光を行うと判定した場合、当該第２および第３の予備発光時において、前記第１の予備発光時に前記測光手段に設定されている第１の受光感度が、前記第２の予備発光時に設定される第２の受光感度と、前記第３の予備発光時に設定される第３の受光感度との間に設けられるように、前記測光手段の受光感度を設定する。また、前記光量算出手段は、本発光の発光光量算出前に、前記第２および第３の予備発光を行っていた場合、当該第２および第３の予備発光時における前記測光手段の第２および第３の測光結果を少なくとも利用して、前記本発光の発光光量を算出する。

このようにすれば、測光手段の受光感度を、第２の予備発光時には、第１の予備発光時よりも大きい感度に、また、第３の予備発光時には、第１の予備発光時よりも小さい感度に設定することができる。これによって、第１の予備発光時よりも大きい感度と、小さい感度で測光された結果に利用して、本発光の発光光量を算出できるので、より高い精度で調光できる。

なお、第２と第３の予備発光の順序は、第２が先でもよいし、第３が先でもよい。また、第２と第３の予備発光は、連続している必要はなく、第１の予備発光の後に発光されるものであればよい。

ここで本発明と特許文献１の違いを説明しておく。

まず、簡単に特許文献１の説明を行なう。特許文献１に示す撮像装置において、予備発光を何回も行う場合、反射光を取得する際の受光感度は、最初の予備発光で設定された受光感度よりも大きい感度の中で変更されて推移するか、または、小さい感度の中で変更されて推移する。例えば、最初の予備発光の際に、反射光の輝度が所定の値よりも小さい場合、取得される反射光の輝度を増やすために、受光感度を上げる。そして撮像装置は、再度予備発光を行い、反射光を取得して輝度を測る。この場合、例えば、受光感度を上げすぎてしまい反射光の輝度が所定の値よりも大きくなってしまうことがある。このような時には、撮像装置は、受光感度を下げるといった処理を行う。ただし、最初の予備発光よりも輝度を下げてしまうと、輝度が所定の値よりも小さくなってしまうので、受光感度は下げるが、最初の予備発光で設定されていた受光感度よりは大きく設定する。これによって、反射光の輝度が所定範囲に含まれると、本発光を行うための発光光量を、この反射光を用いて算出できる。このため、高い精度で被写体に調光できるようになる。

したがって、特許文献１との大きな違いは、上記説明からも明らかなように、受光感度を、第１の予備発光（例えば、最初の予備発光）で設定された受光感度よりも、大きい感度と、小さい感度の両方に変更できることである。これによって、大きい感度での測光結果と、小さい感度での測光結果に応じて、本発光の発光光量を算出できる。そのため、より高い精度で被写体に対して調光できる。

また、好ましくは、前記測光手段は、被写体像を撮像して画像データを順次生成する撮像手段と、当該画像データを用いて被写体像の明るさを測る測定手段とを有する。そして、前記光量算出手段は、本発光の発光光量算出前に、第２および第３の予備発光を行っている場合、前記第２および第３の予備発光時における前記測光手段の第２および第３の測光結果、並びに、前記撮像手段で生成された画像データ内の特徴情報を利用して、前記本発光の発光光量を算出する。

このようにすれば、使用者が撮影したい特徴情報（人物の顔など）に基づいて、調光できるので、より使用者に好ましい調光ができるようになる。

本発明は、より高い精度で本発光の発光光量を調整できる。

（実施の形態１）
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。本実施の形態における撮像装置１は、一眼レフタイプのデジタルカメラで構成されている。実施の形態１は、測光手段として、ＡＥセンサ２１０を用いる。ＡＥセンサ２１０は、ミラーで反射された光の明るさを測定するものである。

１．構成
１−１ 全体構成の概要
図１は、本実施の形態に係る撮像装置１の斜視図である。図２は、本実施の形態に係る撮像装置１の構成図である。

本実施の形態における撮像装置１は、撮像装置本体２と、撮像装置本体２が着脱可能な交換レンズ３と、を備える。

撮像装置本体２は、ミラーボックスと、ＣＭＯＳセンサ２０２と、接眼レンズ２０３と、ＤＳＰ２０４と、バッファメモリ２０５と、液晶モニタ２０６と、電源２０７と、ボディマウント２０８と、ＡＦセンサ２０９と、ＡＥセンサ２１０と、フラッシュメモリ２１１、カードスロット２１２、マイコン２１３と、シャッタスイッチ２１４と、ストロボ２１５と、を備える。

また交換レンズ３は、光学系３０１、光学系３０１を駆動させるアクチュエータ、絞り３０２と、絞り３０２を駆動させる絞り駆動部３０３と、ズームリング３０４と、フォーカスリング３０５と、アクチュエータおよび絞り駆動部３０３を制御するレンズコントローラ３０６とを備える。以下、具体的に説明する。

１−２ 撮像装置本体２の構成
撮像装置本体２は、交換レンズ３の光学系３０１によって集光された被写体像を撮像して、画像データとして記録するものである。

ミラーボックスは、被写体像をＣＭＯＳセンサ２０２又は接眼レンズ２０３の何れかに選択的に入射させるために、交換レンズ３に含まれる光学系３０１からの光学的信号の光路を切り替える。ミラーボックスは、メインミラー２０１１と、サブミラー２０１２と、ミラー駆動部２０１３と、シャッタ２０１４と、シャッタ駆動部と、焦点板２０１６と、プリズム２０１７とを含む構成である。

メインミラー２０１１は、被写体像を接眼レンズ２０３へと導くためにＣＭＯＳセンサ２０２への光路内に対して進退自在に配設される。そしてサブミラー２０１２は、交換レンズ３に含まれる光学系３０１から入力された光学的信号の一部を反射して、ＡＦセンサ２０９に入射する。

メインミラー２０１１がＣＭＯＳセンサ２０２への光路内に進入しているとき、交換レンズ３に含まれる光学系３０１から入力された光学的信号の一部は、焦点板２０１６およびプリズム２０１７を介して接眼レンズ２０３に入射される。また焦点板２０１６では、光学的信号の一部が拡散される。この焦点板２０１６で拡散された光学的信号は、ＡＥセンサ２１０に入射される。一方、メインミラー２０１１が、ＣＯＭＳセンサへの光路内から退避しているとき、交換レンズ３に含まれる光学系３０１から入力された光学的信号は、ＣＭＯＳセンサ２０２に入射される。

ミラー駆動部２０１３は、モータ、バネ等の機構部品からなり、マイコン２１３の制御に基づいてメインミラー２０１１およびサブミラー２０１２を駆動する。

シャッタ２０１４は、ＣＭＯＳセンサ２０２に対する交換レンズ３からの光学的信号の遮断又は通過を切り替える。シャッタ駆動部は、モータ、バネ等の機構部品からなり、マイコン２１３の制御によって、シャッタ２０１４を駆動する。要するに、シャッタ２０１４は、開けたり閉じたりして、ＣＭＯＳセンサ２０２に当たる光の量を時間的に調整するものである。

ＣＭＯＳセンサ２０２は、光学系３０１によって形成された被写体像を撮像して画像データを生成する。ＣＭＯＳセンサ２０２は、図３のように、受光素子２０２１と、ＡＧＣ２０２２（ゲイン・コントロール・アンプ）と、ＡＤコンバータ２０２３とを含んで構成される。受光素子２０２１は、ミラーボックスを通って入射された光学的信号を電気信号に変換し、画像データを生成する。またＡＧＣ２０２２は、受光素子２０２１から出力された電気信号の増幅するものである。ＡＤコンバータ２０２３は、ＡＧＣ２０２２で、増幅された電気信号をデジタル信号に変換するものである。

接眼レンズ２０３は、ミラーボックスを通って入射された光学的信号を通す。これによって、使用者は、接眼レンズ２０３を覗くことによって、光学系３０１が集光した被写体像を確認できるようにしている。要するに、接眼レンズ２０３は、光学式ビューファインダである。

画像処理部（ＤＳＰ２０４）は、ＣＭＯＳセンサ２０２から出力された画像データに、所定の画像処理を施すものである。所定の画像処理としては、ガンマ変換、ＹＣ変換、電子ズーム処理、圧縮処理、伸張処理等が考えられるが、これに限られるものではない。

バッファメモリ２０５は、ＤＳＰ２０４で処理を行う際、および、マイコン２１３で制御処理を行う際に、ワークメモリとして作用する。バッファメモリ２０５は、例えば、ＤＲＡＭなどで実現可能である。

液晶モニタ２０６は、カメラボディの背面に配置されるものであり、ＣＭＯＳセンサ２０２で生成された画像データまたはその画像データに所定の処理が施された画像データを表示可能である。

電源２０７は、カメラシステムで消費するための電力を供給する。電源２０７は、例えば乾電池であってもよいし、充電池であってもよい。また、電源２０７コードにより外部から供給される電力をカメラシステムに供給するものであってもよい。

ボディマウント２０８は、交換レンズ３のレンズマウント３０７と相俟って、交換レンズ３の着脱を可能にする部材である。ボディマウント２０８は、交換レンズ３と接続端子等を用い電気的に接続可能であるとともに、係止部材等のメカニカルな部材によって機械的にも接続可能である。ボディマウント２０８は、交換レンズ３に含まれるレンズコントローラ３０６からの信号をマイコン２１３へ出力できるとともに、マイコン２１３からの信号を交換レンズ３のレンズコントローラ３０６に出力できる。すなわち、マイコン２１３は、交換レンズ３側のレンズコントローラ３０６と制御信号や光学系３０１に関する情報などを送受信可能である。

ＡＥセンサ２１０は、予備発光時において光学系３０１を通過した光を取得し、取得した光の明るさを測る測光手段である。このＡＥセンサ２１０は、図４のように、受光素子２１０１と、増幅器２１０２と、デジタル回路２１０３（又は、計測器）などを含んで構成できる。

要するに、ＡＥセンサ２１０は、光を取得して、光の明るさを測定するものである。具体的にＡＥセンサ２１０は、光を取得して、電気信号を生成する。そしてＡＥセンサ２１０は、電気信号をデジタル信号に変換する。その後、ＡＥセンサ２１０は、デジタル信号を輝度に変換する。具体的な調光センサの出力は、例えば、輝度値２３０（８ビット換算）となる。

受光素子２１０１は、フォトダイオードなどの光電変換素子を含んで構成され、焦点板２０１６によって拡散された光学的信号を受光するものである。

なお、受光素子２１０１は、受光時間を変更できるように構成される。この場合受光素子２１０１は、例えば、フォトダイオードなどの受光領域と、積分アンプなどの蓄積領域などを備えることで、受光時間を変更できる。受光時間は、マイコン２１３からの制御信号によって設定される。制御信号には、受光時間が含まれている。具体的に説明すると、受光素子２１０１は、マイコン２１３から受光開始の信号を受け取ると、受光領域が受光を開始する。そして、受光領域で受光した電気信号を蓄積領域に蓄積する。その後、受光領域は、設定された受光時間が経過するまで受光を継続する。すなわち、受光領域は、受光開始から受光時間が経過すると、受光を終了するものである。これによって蓄積された電荷を電気信号として取り出すことにより、設定された受光時間によって受光を可能にしている。要するに、この受光素子２１０１は、電子シャッタのような構成である。

増幅器２１０２は、積分アンプなどによって構成され、受光素子２１０１からの出力された電気信号を増幅するものである。ここで増幅レベル（受光感度）は、マイコン２１３から受け取った制御信号に含まれるＥＶ値によって決定される。

デジタル回路２１０３は、被写体の明るさを測定するものであり、増幅器２１０２から出力された電気信号をデジタル信号に変換するものである。具体的には、光の明るさに応じた輝度値を算出するものである。輝度値は、例えば、８ビットで表現した場合、０〜２５５（小数点以下四捨五入）の階調で表すことができる。なお、本実施の形態の輝度値は、複数の画素の平均を求めるようにしている。例えば、画像データを９分割して各領域の輝度値を算出する場合、分割された一つの領域内に含まれている画素の輝度値を一つ一つ算出する。そして、この算出された輝度値を、一つの領域内で平均化する。これによって、各領域内の輝度値が算出できる。

以下、具体的に輝度値の算出を説明する。まず、デジタル信号に基づいて各画素の輝度を算出する。その後、各領域内の輝度の積算値を算出する。ここで各領域の積算値Ｂａ（ａ=１，２，・・・，総領域数）は、各領域における各画素の輝度Ｙａｂ（ｂ＝１，２，・・・，領域ａの総画素数）の総和である（式１）。

Ｂａ＝ΣＹａｂ （式１）
各領域の積算値が算出されると、各領域の積算値を各領域の総画素数で割る。これによって、各領域内の画素の輝度を平均化でき、各領域の輝度値を算出できる。ここで各画素の輝度を8ビットで表現した場合、０〜２５５（小数点以下四捨五入）の階調で輝度値を表すことができる。

これによってＡＥセンサ２１０は、受光素子２１０１からの出力に基づいて、被写体の明るさを測定する。そして、測光結果をマイコン２１３に出力する。なお、ＡＥセンサ２１０は、被写体の明るさを測光できるものであれば、どのような構成であってもよい。したがって、中央重点測光や多分割測光、重点測光、評価測光等と同様の方法で輝度値を算出できる。ここで本実施の形態のＡＥセンサ２１０は、画像データを９分割して、各々の領域の明るさの平均を測定するものを利用している。

ＡＦセンサ２０９は、光学系３０１を介して入射された被写体の光学的信号に基づいて、フォーカスレンズ３０１１の合焦位置を検出するものである。これによって、マイコン２１３がピント合わせの制御をできるようにしている。

フラッシュメモリ２１１は、内蔵メモリとして用いられる記憶媒体である。フラッシュメモリ２１１は、画像データまたはその画像データに所定の処理が施された画像データを記憶可能である。また、デジタル化された音声信号も記憶可能である。加えて、画像データや音声信号の他にマイコン２１３の制御のためのプログラムや設定値などを記憶可能である。

カードスロット２１２は、メモリカード２１６を着脱するためのスロットである。メモリカード２１６は、画像データまたはその画像データに所定の処理が施された画像データを記憶可能である。また、デジタル化された音声信号も記憶可能である。要するにメモリカード２１６は、記憶媒体である。

マイコン２１３は、撮像装置本体２全体を制御するものである。マイコン２１３は、マイクロコンピュータで実現してもよく、ハードワイヤードな回路で実現してもよい。すなわち、マイコン２１３は、各種の制御を実行する。各種の制御については、１−４で記載する。

シャッタスイッチ２１４は、撮像装置本体２の上面に設けられた釦であり、使用者からの半押しおよび全押し操作を検知する操作手段である。全押しの操作は、使用者からの撮影開始の操作である。シャッタスイッチ２１４は、使用者から半押し操作を受け付けると、半押し信号をマイコン２１３に出力する。一方、シャッタスイッチ２１４は、使用者から全押し操作を受け付けると、全押し信号をマイコン２１３に出力する。これらの信号に基づいて、マイコン２１３は様々な制御を行なう。

ストロボ２１５は、マイコン２１３からの制御信号に基づいて、被写体に対して光の照射を行なう発光手段である。したがって、ストロボ２１５は、被写体に対する予備発光と本発光を可能にしている。予備発光は、撮影前に行う光の照射である。また、本発光は、ＣＭＯＳセンサ２０２の撮像と共に行う光の照射である。なお、マイコン２１３からの制御信号には、照射する光の光量に関する情報が含まれている。

１−３ 交換レンズ３の構成
光学系３０１は、フォーカスレンズ３０１１とズームレンズ３０１２と対物レンズ３０１３を含んで構成され、被写体からの光を集光する。フォーカスレンズ３０１１は、アクチュエータ又はフォーカスリング３０５によって駆動され、ピントの調節を行なうようにしたものである。ズームレンズ３０１２は、アクチュエータによって駆動され、ズーム倍率を調整するものである。要するに、フォーカスレンズ３０１１やズームレンズ３０１２は可動レンズである。

アクチュエータとしては、フォーカス駆動部３０２１と、ズーム駆動部３０２２と、絞り駆動部３０３と、を備える。このフォーカス駆動部３０２１は、レンズコントローラ３０６の制御にしたがって、フォーカスレンズ３０１１を駆動させるようにしたものである。また、ズーム駆動部３０２２は、レンズコントローラ３０６の制御にしたがって、ズームレンズ３０１２を駆動させるようにしたものである。

絞り３０２は、光学系３０１を通過する光の量を調整するものである。光の調整は、５枚羽根などで構成される穴を大きくしたり、小さくしたりすることで可能である。

絞り駆動部３０３は、絞り３０２の穴の大きさを変更するものである。実施の形態１では、レンズコントローラ３０６の制御に基づいて、絞り３０２の穴の大きさを変更するようにしている。ここで穴の大きさは、Ｆ値によって指定可能である。なお、絞り駆動部３０３は、レンズコントローラ３０６からの制御に基づいて、絞り３０２を駆動するようにしているが、これに限られず、機械的な方法によって駆動させてもよい。この場合、ボディマウント２０８に連動ピンを設け、この連動ピンの駆動を絞り駆動部３０３が受けて、絞り３０２を駆動させることで可能となる。連動ピンは、マイコン２１３により制御されたモータなどで駆動される。

フォーカスリング３０５は、交換レンズ３の外装に設けられ、使用者からの操作に応じて、フォーカスレンズ３０１１を駆動させるものである。また、ズームリング３０４は、交換レンズ３の外装に設けられ、使用者からの操作に応じて、ズームレンズ３０１２を駆動させるものである。

レンズコントローラ３０６は、交換レンズ３全体を制御するものである。レンズコントローラ３０６は、マイクロコンピュータで実現してもよく、ハードワイヤードな回路で実現してもよい。

１−４．マイコン２１３における各種の制御
マイコン２１３は、判定手段と、制御手段と、光量算出手段と、撮影手段とを実現する。

１−４−１．判定手段
判定手段を実現するマイコン２１３は、第１の予備発光時においてＡＥセンサ２１０からの入力された輝度値（第１の測光結果）に応じて、さらに２回の予備発光（第２及び第３の予備発光）を行うか否かの判定を行なうものである。第１の予備発光としては、例えば、シャッタ２０１４全押し後に最初に発光される予備発光が考えられる。

ここでマイコン２１３は、画面が９分割された各々の領域の輝度値（０〜２５５）が、第一の輝度範囲（例えば、２３５以上〜２５５以下）に、一つ以上含まれ、かつ、第二の輝度範囲（例えば、０以上〜２０以下）に、一つ以上含まれる場合、第２および第３の予備発光を行うと判定する。例えば、第１の測光結果の輝度値（各々の領域の輝度値）が、（２４５、２３０、２００、３５、１５、３５、１４０、１８０、１７０）である場合、輝度値２４５と、輝度値１５があるので、マイコン２１３は、予備発光を行うと判別する。

なお、第一のおよび第二の輝度範囲は、これに限られず、いろいろな範囲で実現可能である。例えば、９分割された各々の領域の輝度値が、第一の輝度範囲又は第二の輝度範囲に少なくとも一つ含まれた場合に、さらに２回の予備発光を行うようにしてもよい。ここで予備発光の回数については、２回に限られず、２以上の複数回ならば何回でもよい。

１−４−２．制御手段
制御手段を実現するマイコン２１３は、第２および第３の予備発光を行うと判定した場合、ＡＥセンサ２１０の受光感度（増幅器の増幅レベル）が変更されるようにＡＥセンサ２１０を制御し、第２および第３の予備発光を行わせるようにストロボ２１５を制御する。具体的にマイコン２１３は、第２および第３の予備発光を行うと判定した場合、以下の制御を行なう。なお、本実施の形態では、第１の予備発光の後に、第２の予備発光が行われ、第２の予備発光の後に、第３の予備発光が行われるものとする。この際、第１の予備発光時においてＡＥセンサ２１０に設定される受光感度を第１の受光感度とする。また、第２の予備発光時においてＡＥセンサ２１０に設定される受光感度を第２の受光感度とする。さらに、第３の予備発光時において、ＡＥセンサ２１０に設定される受光感度を第３の受光感度とする。

すなわち、マイコン２１３は、ＡＥセンサ２１０を制御して、第２の予備発光時に、ＡＥセンサ２１０の受光感度（第２の受光感度）が、第１の予備発光時に設定されている受光感度（第１の受光感度）よりも、大きくなるようにする。そして、マイコン２１３は、ストロボ２１５を制御して、第２の予備発光を行わせる。一方、マイコン２１３は、ＡＥセンサ２１０を制御して、第３の予備発光時に、ＡＥセンサ２１０の受光感度（第３の受光感度）が、第１の予備発光時に設定されている受光感度（第１の受光感度）よりも、小さくなるようにする。そして、マイコン２１３は、ストロボ２１５を制御して、第３の予備発光を行わせる。

したがって、マイコン２１３は、第２の予備発光が行われる前に、第１の予備発光時に設定されている受光感度よりも大きくなるＥＶ値（＋１ＥＶ、感度２倍）を制御信号としてＡＥセンサ２１０に出力する。またマイコン２１３は、第３の予備発光が行われる前に、第１の予備発光時に設定されている受光感度よりも小さくなるＥＶ値（−２ＥＶ、感度１／４倍）を制御信号としてＡＥセンサ２１０に出力する。すなわち、第３の予備発光時には、第１の予備発光時よりも−１ＥＶとなる。

この際、マイコン２１３は、ストロボ２１５に第２の予備発光を行わせるため、制御信号をストロボ２１５に出力する。また、マイコン２１３は、ストロボ２１５に第３の予備発光を行わせるため、制御信号をストロボ２１５に出力する。

このように構成すれば、マイコンは、第２の予備発光時において、第１の予備発光時に設定されていたＡＥセンサの受光感度よりも大きい感度に設定できる。また、マイコンは、第３の予備発光時において、第１の予備発光時に設定されていたＡＥセンサの受光感度よりも小さい感度に設定できる。

なお本実施の形態では、受光感度をＥＶ値で一段上下するように構成しているが、これに限られず、変更が可能な範囲で受光感度を変更するものならば、どのような構成であってもよい。また、本実施の形態では、ＡＥセンサ２１０において、第２の受光感度を第１の受光感度よりも大きくなるように設定し、そして、第３の受光感度を第１の受光感度よりも小さくなるように設定した。しかし、これに限られず、ＡＥセンサ２１０において、第２の受光感度を第１の受光感度よりも小さくなるように設定し、そして、第３の受光感度を第１の受光感度よりも大きくなるように設定してもよい。

１−４−３．光量算出手段
光量算出手段を実現するマイコン２１３は、測光手段の測光結果に応じて、本発光の発光光量を算出する。そしてマイコン２１３は、本発光の発光光量算出前に、第２および第３の予備発光を行っている場合、第２および第３の予備発光時におけるＡＥセンサ２１０の第２および第３の測光結果を利用して、本発光の発光光量を算出する。すなわち、マイコン２１３は、第２の予備発光時におけるＡＥセンサ２１０の出力、および、第３の予備発光時におけるＡＥセンサ２１０の出力を用いて、本発光の発光光量を算出する。本実施の形態では、判定手段が第２及び第３の予備発光を行わないと判定した場合、または、判定手段が第２及び第３の予備発光を行うと判定して、第２および第３の予備発光が行われた場合に、本発光の発光光量を算出するものとする。なお、判定手段が第２および第３の予備発光を行わないと判定した場合は、従来技術と同様の方法で本発光の発光光量を算出できる。

ここで各領域の輝度値に基づいた本発光の発光光量の算出方法の一例を説明する。本実施の形態で本発光の発光光量は、第２の予備発光における第２の測光結果と、第３の予備発光における第３の測光結果の平均を利用して、算出できる。例えば、第２の測光結果が、図５のような結果である場合であって、第３の測光結果が、図５のような結果である場合、各々の領域の輝度値を足して２で割ることで、平均の輝度値（第一輝度値）が算出できる。

この第一輝度値を用いて、すべての領域の平均を取る（すなわち、９個の領域の輝度値を足して９で割る）。これによって、第二輝度値が算出される。この結果を下記の式を用いて、計算する。

本発光の発光光量Ｓｎの計算式は、予備発光の発光光量（第１〜３の予備発光で発光光量が変更されていない場合）がＳｐ、第二輝度値がＶｐ、そしてＡＥセンサ２１０の受光感度（第１の予備発光時）によって決定される適切な輝度値がＶｎである場合、以下の式２で算出できる。

Ｓｎ＝（Ｖｎ／Ｖｐ）Ｓｐ （式２）
これによって、第２の測光結果および第３の測光結果に基づいて本発光の発光光量を算出できる。

１−４−４．撮影手段
撮影手段を実現するマイコン２１３は、光量算出手段で算出された本発光の発光光量に基づいて、ストロボ２１５に本発光を行わせ、ＣＭＯＳセンサ２０２等による撮影を行わせるものである。簡単に説明すると、マイコン２１３は、ストロボ２１５に、本発光の発光光量を含む制御信号を出力する。また、マイコン２１３は、ＣＭＯＳセンサ２０２やミラー等を駆動して、被写体の撮影を行う。なお、これら撮影動作については、従来技術と同様の処理であるため、説明を割愛する。

２．動作
次に、このように構成された撮像装置１の動作について図６のフローチャートを用いて説明する。撮像装置１のこの動作は、使用者によって、撮像装置１の電源２０７がＯＦＦからＯＮにされると開始する。なお、撮影モードに設定されているものとする。

まず、マイコン２１３は、シャッタスイッチ２１４が半押し操作を受け付けたか否かを判別する（Ｂ１）。マイコン２１３は、シャッタスイッチ２１４が半押し操作されるまで、ステップＢ１を繰り返す。

そして、マイコン２１３は、シャッタスイッチ２１４が半押し操作を受け付けたことを検知すると、予め撮像装置１のフラッシュメモリ２１１に記憶されている受光感度（初期値）をＡＥセンサ２１０に出力し、ＡＥセンサ２１０の受光感度の初期化を行なう（Ｂ２）。なお、受光感度の初期化は、予めフラッシュメモリ２１１に記憶されている受光感度ではなくてもよい。例えば、予備発光前に、撮像装置１の周囲の明るさを測光して、受光感度を設定することができる。

図６のフローチャートに戻って、マイコン２１３は、シャッタスイッチ２１４が全押し操作（撮影開始信号の受付）されたか否かを判別する（Ｂ３）。マイコン２１３は、シャッタスイッチ２１４が全押しされるまで、ステップＢ３の処理を継続する。なお、図示しないが、マイコン２１３に対するシャッタスイッチ２１４からの半押し信号が途切れると、ステップＢ１に処理が移行される。

次に、マイコン２１３は、ストロボ２１５を制御して、第１の予備発光を行わせる（Ｂ４）。この際、マイコン２１３は、ＡＥセンサ２１０を制御して、第１の予備発光時において光学系３０１を通過した光を取得し、この光の明るさを測定する（Ｂ５）。そして、ＡＥセンサ２１０は、マイコン２１３に、第１の測光結果（輝度値）を出力する。

マイコン２１３は、第１の測光結果を受け取ると、第１の測光結果に基づいて、第２および第３の予備発光を行うか否かを判定する（Ｂ５）。第２および第３の予備発光を行うと判定した場合、ステップＢ６に処理を移行する。一方、第２および第３の予備発光を行わないと判定した場合、ステップＢ１０に移行する。

ステップＢ６において、マイコン２１３は、ＡＥセンサ２１０に、受光感度を大きくするためのＥＶ値（例えば、＋１ＥＶ）を出力する。これによって、ＡＥセンサ２１０の受光感度が変更される。そして、マイコン２１３は、ストロボ２１５を制御して、第２の予備発光を行わせる（Ｂ７）。この際、マイコン２１３は、ＡＥセンサ２１０を制御して、第２の予備発光時において光学系３０１を通過した光を取得し、この光の明るさを測定する。そして、ＡＥセンサ２１０は、マイコン２１３に、第２の測光結果（輝度値）を出力する。

次に、マイコン２１３は、ＡＥセンサ２１０に、受光感度を小さくするためのＥＶ値（例えば、−２ＥＶ）を出力する（Ｂ８）。これによって、ＡＥセンサ２１０の受光感度が変更される。そして、マイコン２１３は、ストロボ２１５を制御して、第３の予備発光を行わせる（Ｂ９）。この際、マイコン２１３は、ＡＥセンサ２１０を制御して、第３の予備発光時において光学系３０１を通過した光を取得し、この光の明るさを測定する。そして、ＡＥセンサ２１０は、マイコン２１３に、第３の測光結果（輝度値）を出力する。そして、ステップＢ１０に移行する。

ステップＢ１０では、マイコン２１３が、第２の測光結果および第３の測光結果に基づいて、本発光の発光光量を算出する（Ｂ１０）。その後、マイコン２１３は、ストロボ２１５を制御して、本発光の発光光量に基づいて、本発光を行わせる。また、マイコン２１３は、ＣＭＯＳセンサ２０２やミラー等を制御して、光学系３０１によって形成された被写体像を撮影する。

これによって、第１の予備発光時よりも大きい感度を第２の予備発光前に設定することができる。また、第１の予備発光時よりも小さい感度を第３の予備発光前に設定することができる。これによって、第２の予備発光時の第２の測光結果および第３の予備発光時の第３の測光結果に基づいて、本発光の発光光量を算出できるため、より高い精度で調光できる。

３．まとめ
本実施の形態の撮像装置１は、予備発光又は本発光として、被写体に光を照射するストロボ２１５と、被写体像を形成する光学系３０１と、予備発光時において光学系を通過した光を取得し、取得した光の明るさを測るＡＥセンサ２１０と、第１の予備発光時におけるＡＥセンサ２１０の第１の測光結果に応じて、第１に続く第２および第３の予備発光を行うか否かを判定するマイコン２１３と、マイコン２１３が第２および第３の予備発光を行うと判定した場合、ＡＥセンサ２１０の受光感度が変更されるようにＡＥセンサ２１０を制御し、予備発光を行うようにストロボ２１５を制御するマイコン２１３と、ＡＥセンサ２１０の測光結果に応じて、本発光の発光光量を算出するマイコン２１３と、を備える。そして、マイコン２１３は、マイコン２１３が第２および第３の予備発光を行うと判定した場合、ＡＥセンサ２１０の受光感度が、前記第１の予備発光時に設定されている受光感度よりも大きくなるようにＡＥセンサ２１０を制御し、第２の予備発光を行うようにストロボ２１５を制御する一方、ＡＥセンサ２１０の受光感度が、第１の予備発光時に設定されている受光感度よりも小さくなるようにＡＥセンサ２１０を制御し、第３の予備発光を行うようにストロボ２１５を制御する。また、マイコン２１３は、本発光の発光光量算出前に、第２および第３の予備発光を行っていた場合、第２および第３の予備発光時における前記測光手段の第２および第３の測光結果を少なくとも利用して、前記本発光の発光光量を算出する。

このようにすれば、測光手段の受光感度を、第２の予備発光時には、第１の予備発光時よりも大きい感度に、また、第３の予備発光時には、第１の予備発光時よりも小さい感度に設定することができる。これによって、第１の予備発光時よりも大きい感度と、小さい感度で測光された結果に利用して、本発光の発光光量を算出できるので、より高い精度で調光できる。
（他の実施の形態）
本発明の実施の形態として、実施の形態１を例示した。しかし、本発明は、実施の形態１に限定されず、他の実施の形態においても実現可能である。そこで、本発明の他の実施の形態を以下まとめて説明する。

上記実施の形態１では、撮像手段としてＣＭＯＳセンサを例示した。しかし、ＣＭＯＳセンサに替えて、他の撮像手段を用いてもよい。要するに、被写体を撮像して画像データを生成するものであればよい。他の撮像手段としては、例えば、ＣＣＤイメージセンサなどを用いてもよい。

また、上記実施の形態１では、発光手段としてストロボを例示した。しかし、これに限られず、被写体に光の照射を行なうことができるものであればどのようなものであってもよい。ＬＥＤを用いたフラッシュ等が考えられる。

また、上記実施の形態１では、発光光量Ｓnを求める計算式で発光光量を決定するように構成しているが、これに限られず、ガイドナンバーに基づいて本発光の発光光量を決定してもよい。

また、上記実施の形態１では、第２の測光結果と第３の測光結果の平均である第二輝度値に基づいて、本発光の発光光量を算出するようにしているが、これに限られない。例えば、公知の顔検出技術を用いて、本発光の発光光量を決定するようにしてもよい。

この場合、顔領域（特徴領域）内から得られる輝度値に基づいて、本発光の発光光量を決定すればよい。このようにすれば、第２および第３の測光結果において、被写体の顔領域を検知できるので、被写体に対して、より最適な発光光量を決定できる。なお、顔領域を用いて本発光の発光光量を決定する場合、測光手段を、ＡＥセンサではなく、ＣＭＯＳセンサと、マイコン（又は、ＤＳＰ）で実現する必要がある。すなわち、ＣＭＯＳセンサで、光学的信号を取得し、画像データを生成する。そして、マイコンで、画像データを解析することで、輝度値の算出、および、顔領域の抽出を行なうようにする。

顔検出に基づいて発光光量を決定する方法の一例を図７を用いて説明する。

まず、マイコンは、第２の予備発光における第２の画像データから、顔領域１０１を検知する。また、マイコンは、第３の予備発光における第３の画像データから、顔領域１０１を検知する。そして、検出された顔領域の多い第２の画像データに、第２の画像データで検出できなかった顔領域で、第３の画像データで検出できた顔領域を、設置する。例えば、選択された画像データの顔領域１０２である。ここで、検出された顔領域の多い第２の画像データに、他の画像データの顔領域を設置した理由は、顔領域が多く検出できているため、画像データとしてコントラストが高く信頼性が高いからである。

この後、マイコンは、顔領域内の画像データに基づいて、輝度値を算出する。詳しくは、顔領域内の画像データを抽出し、この画像データの輝度値の平均を算出する。これによって、顔領域に焦点を当てて、本発光の発光光量を算出できる。

説明に戻って、マイコンは、この平均化した輝度値に基づいて、本発光の発光光量を算出する。計算は、上述した本発光の発光光量の計算方法を用いることができる。

なお、この実施の形態では、顔領域内の画像データをただ単に平均化して輝度値を求めているが、これに限られない。例えば、主要被写体を自動で判別して、この主要被写体の顔領域に対して重み付けを行なえばよい。具体的には、被写界に複数の顔領域が検知されている場合、顔領域の大きさや位置などから主要被写体の顔領域を決定する。次に、主要被写体の顔領域の重み大きく設定し、それ以外の顔領域の重みも大きく設定する。この際、主要被写体の顔領域の重みは、それ以外の顔領域の重みよりも大きくなるように設定する。すなわち、主要被写体の顔領域の重み＞それ以外の顔領域の重み＞背景の重み、となるように重みを設定する。この重みを用いて被写界の輝度値を算出する。この重みを用いた被写界の輝度値の算出方法は、公知の技術である評価測光により可能である。この輝度値を利用することによって、複数の被写体を考慮した、本発光の発光光量を決定できる。そのため、一部の被写体に対して光量が少ない又は多いといったことが少なくなる。

また、判定手段や制御手段や光量算出手段等をマイコンで実現しているが、これに限られず、専用の半導体回路で実現するようにしてもよい。また、複数のマイコンを用いて実現してもよい。

また、測光手段をＡＥセンサで実現したが、これに限られず、上記で説明したように撮像手段と、マイコンなどの半導体回路で実現するようにしてもよい。

また、本発明の実施の形態では、測光結果（予備発光時の輝度値）を用いて本発光の発光光量を算出するように構成した。しかし、これに限られず、予備発光時の輝度値から、距離を推定して、本発光の発光光量を決定するようにしてもよい。この場合、予備発光時の輝度値に対応した距離（被写体までの距離）を算定できるテーブルに基づいて、被写体までの距離を算定する。この算定結果に基づいて、本発光の発光光量を決定する。距離に基づく本発光の発光光量の決定方法は、従来技術で用いられる方法であるため、説明を割愛する。

このように距離を推定し、この距離に基づいて本発光の発光光量を算出可能にした場合、以下のように構成してもかまわない。まず、図５のような第２および第３の測光結果（９分割した領域で測光された結果）のうち、信頼できる反射光（２０〜２３５）の領域を選択する（図９）。選択したエリアは、適正エリアとする。この適正エリアの輝度値を、予備発光時の輝度値に対応した距離を算定できるテーブルによって、距離に変換する。この変換された距離に基づいて、各々の領域の距離情報を合成する。これにより得られる情報は、第２又は第３の測光結果よりも適正エリアが多くなる（図９）。合成の方法は、特に限定されないが、例えば、各領域で平均を取ることによって可能になる。そして、この合成結果を用いて、画像全体から、被写体までの距離を算定する。この被写体までの距離に基づいて、本発光の発光光量を算出する。

これによって、合成により適正エリアを多くして本発光の発光光量を算出できるので、より調光精度を向上できる。なお、信頼できる反射光のみを利用することで、より調光精度を向上することも可能となる。

すなわち、本発明は上記実施の形態に限られず、種々の形態で実施可能である。

本発明は発光手段を備えた撮像装置に適用可能である。具体的には、ストロボを備えたデジタルスチルカメラ、ムービー、カメラ機能付き携帯電話等に利用できる。

本発明の実施の形態１にかかる撮像装置の斜視図 本発明の実施の形態１にかかる撮像装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１にかかるＣＭＯＳセンサを説明するための図 本発明の実施の形態１にかかるＡＥセンサを説明するための図 本発明の実施の形態１にかかる本発光の発光光量の算出方法の説明をするための図 本発明の実施の形態１にかかる撮像装置の動作を説明するためのフローチャート 他の実施の形態にかかる顔領域に基づいた本発光の発光光量の算出方法の説明をするための図 本発明の課題を説明を説明するための図 他の実施の形態の本発光の発光光量の算出方法を説明するための図

符号の説明

１ 撮像装置
２ 撮像装置本体
３ 交換レンズ
２０２ ＣＭＯＳセンサ
２０４ 画像処理部（ＤＳＰ）
２０５ バッファメモリ
２０６ 液晶モニタ
２１０ ＡＥセンサ
２１１ フラッシュメモリ
２１２ カードスロット
２１３ マイコン
２１４ シャッタスイッチ
２１５ ストロボ
２１６ メモリカード
３０１ 光学系
２０１４ シャッタ
１０１，１０２ 顔領域

Claims (2)

1. 予備発光又は本発光として、被写体に光を照射する発光手段と、
   被写体像を形成する光学系と、
   前記予備発光時において前記光学系を通過した光を取得し、当該取得した光の明るさを測る測光手段と、
   前記第１の予備発光時における前記測光手段の第１の測光結果に応じて、第１に続く第２および第３の予備発光を行うか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段が第２および第３の予備発光を行うと判定した場合、前記測光手段の受光感度が変更されるように前記測光手段を制御し、当該第２および第３の予備発光を行わせるように前記発光手段を制御する制御手段と、
   前記測光手段の測光結果に応じて、前記本発光の発光光量を算出する光量算出手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、
   前記判定手段が第２および第３の予備発光を行うと判定した場合、
   当該第２および第３の予備発光時において、前記第１の予備発光時に前記測光手段に設定されている第１の受光感度が、前記第２の予備発光時に設定される第２の受光感度と、前記第３の予備発光時に設定される第３の受光感度との間に設けられるように、前記測光手段の受光感度を設定し、
   前記光量算出手段は、
   本発光の発光光量算出前に、前記第２および第３の予備発光を行っていた場合、当該第２および第３の予備発光時における前記測光手段の第２および第３の測光結果を少なくとも利用して、前記本発光の発光光量を算出する、
   撮像装置。
2. 前記測光手段は、被写体像を撮像して画像データを順次生成する撮像手段と、当該画像データを用いて被写体像の明るさを測る測定手段とを有し、
   前記光量算出手段は、本発光の発光光量算出前に、前記第２および第３の予備発光を行っている場合、当該第２および第３の予備発光時における前記測光手段の第２および第３の測光結果、並びに、前記撮像手段で生成された画像データ内の特徴情報を利用して、前記本発光の発光光量を算出する、
   請求項１に記載の撮像装置。

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