JP2017005494A - 撮像装置、その制御方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】撮像素子による測光からリニア型の測光センサによる測光動作に移行した際の測光時間を短縮することができるとともに正確な測光値を得ることができる撮像装置の測光制御技術を提供する。【解決手段】撮像装置は、撮像素子１０３の測光動作から測光センサ１０８への測光動作の移行時でないと判定された場合（Ｓ２０１の電源投入時）に、測光センサ１０８による複数回の第１の測光動作（Ｓ２０２）を行い、撮像素子１０３の測光動作から測光センサ１０８への測光動作の移行時と判定された場合（Ｓ２０１の撮像面ＡＥ後）に、撮像素子１０３での測光結果に応じて測光センサ１０８による第１の測光動作（Ｓ２０２）より少ない回数の第２の測光動作（Ｓ２０４，Ｓ２０７，Ｓ２０８，Ｓ２１０，Ｓ２１１）を行う。【選択図】図２

Description

本発明は、例えばデジタルカメラ等の撮像装置に関し、特に、２つの測光手段を有するデジタル一眼レフカメラ等の撮像装置の測光動作の制御技術の改良に関する。

デジタル一眼レフカメラ等の撮像装置では、顔検知や被写体追尾機能等の実現のために、対数圧縮型の測光センサに代えて高画素化が可能なリニア型の測光センサが用いられる場合がある。

しかし、リニア型の測光センサは、対数圧縮型の測光センサに比べてダイナミックレンジが狭いため、一回の測光動作では被写体輝度を正確に測光することができない可能性がある。また、ライブビュー撮影や動画撮影中などの撮像素子での測光中には、消費電力の削減のために測光センサの電源をオフし、ライブビュー撮影や動画撮影が終了したときに測光センサを起動して測光を行う。このとき、測光センサのダイナミックレンジに応じた複数回の測光動作が必要となるため、ダイナミックレンジが狭いリニア型の測光センサでは測光動作に要する時間が長くなる。

そこで、ミラー機構がミラーダウン位置にあるときに動作可能な測光手段と、ミラー機構がミラーアップ位置にあるときに動作可能な測光手段とを有するデジタル一眼レフカメラにおいて、２つの測光手段の測光動作を効率的に制御する技術が提案されている。この提案では、ミラー機構がミラーダウン位置とミラーアップ位置との間を移動した際に、一方の測光手段の測光結果を基に他方の測光手段で測光動作を行う（特許文献１）。

特開２００６−１６３０９４号公報

上記特許文献１では、対数圧縮型の測光センサを用いる場合は有効であるが、リニア型の測光センサを用いた場合には正確な測光値が得られない場合がある。なぜなら、ライブビュー撮影中は、露出をシミュレーションした画像を表示部に表示するため、被写体輝度に合わせた測光条件ではなく、カメラ設定（絞り値、シャッタスピード、ＩＳＯ値）に合わせた測光条件で撮像素子の蓄積を行うことがあるからである。

例えば、輝度分布の広い被写体の暗い部分で適正露出となるカメラ設定でライブビュー撮影を行うと、ダイナミックレンジ外で蓄積を行う撮像素子の範囲が大きくなり、撮像素子の出力がダイナミックレンジ外である場合、正確な測光値を算出することができない。

この場合、対数圧縮型の測光センサであれば、被写体輝度とかけ離れた撮像素子での測光情報を引き継いでも、ダイナミックレンジの広さを活かして１回の測光で正確な測光値を得ることが可能である。しかし、リニア型の測光センサでは、撮像素子での測光情報を引き継いでも、ダイナミックレンジが狭いため、正確な測光値を得ることができない可能性がある。

そこで、本発明は、撮像素子による測光からリニア型の測光センサによる測光動作に移行した際の測光時間を短縮することができるとともに正確な測光値を得ることができる撮像装置の測光制御技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、レンズ鏡筒の撮影光学系を通過して結像した被写体像を光電変換して電気信号を出力する撮像素子と、光量を測定するリニア型の測光センサと、前記撮像素子の測光動作、及び前記測光センサの測光動作をそれぞれ制御する測光制御手段と、前記撮像素子の測光動作から前記測光センサへの測光動作の移行時か否かを判定する判定手段と、を備え、前記測光制御手段は、前記判定手段により前記撮像素子の測光動作から前記測光センサへの測光動作の移行時でないと判定された場合に、前記測光センサによる複数回の第１の測光動作を行い、前記判定手段により前記撮像素子の測光動作から前記測光センサへの測光動作の移行時と判定された場合に、前記撮像素子での測光結果に応じて前記測光センサによる前記第１の測光動作より少ない回数の第２の測光動作を行うことを特徴とする。

本発明によれば、撮像素子による測光動作からリニア型の測光センサによる測光動作に移行した際の測光時間を短縮することができるとともに正確な測光値を得ることが可能となる。

本発明の撮像装置の実施形態の一例であるデジタル一眼レフカメラの概略断面図である。 測光センサによる測光動作を説明するフローチャート図である。 対数圧縮型の測光センサとリニア型の測光センサのとの測光範囲の比較を示す図である。 撮像面ＡＥ時の撮像素子の測光値の最終出力がオーバーであり、かつ、測光条件が高輝度側である場合の測光動作の説明図である。 撮像面ＡＥ時の撮像素子の測光値の最終出力がオーバーであり、かつ、測光条件が低輝度側である場合の測光動作の説明図である。 撮像面ＡＥ時の撮像素子の測光値の最終出力がアンダーであり、かつ、測光条件が低輝度側である場合の測光動作の説明図である。 撮像面ＡＥ時の撮像素子の測光値の最終出力がアンダーであり、かつ、測光条件が高輝度側である場合の測光動作の説明図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態の一例を説明する。

図１は、本発明の撮像装置の実施形態の一例であるデジタル一眼レフカメラの概略断面図である。

本実施形態のデジタル一眼レフカメラは、図１に示すように、カメラ本体１００に対して交換用のレンズ鏡筒２００が着脱可能に装着されている。

カメラ本体１００は、カメラ全体の制御を司るカメラＣＰＵ１０１を有し、カメラＣＰＵ１０１には、ＲＡＭやＲＯＭ等のメモリ１０２が接続されている。メインミラー１０５及びサブミラー１１１は、ファインダ観察時に、撮影光路に進入してレンズ鏡筒２００の撮影光学系を通過した被写体光束をピント板１０６に導き、撮影時に、撮影光路から退避して被写体光束を撮像素子１０３に導く。メインミラー１０５は、ハーフミラーで構成され、サブミラー１１１は、撮影光路に進入したミラーダウン状態でメインミラー１０５を透過した被写体光束の一部を反射してＡＦユニット１１０へ導く。

ペンタダハプリズム１０９は、ピント板１０６とともにファインダ光学系を構成し、ピント板１０６に結像した被写体光束を正立正像の被写体像に変換する。変換された被写体像は、測光センサ１０８に導かれるとともに、光学ファインダを通して観察される。表示素子１０７は、ＰＮ液晶等のＡＦ測距枠を表示し、ユーザが光学ファインダを覗いたときにどの位置で合焦しているか等を示す。

撮像素子１０３は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等で構成され、赤外カットフィルタやローパスフィルタ等を含む。撮像素子１０３は、撮影時にレンズ鏡筒２００の撮影光学系を通過して結像した被写体像を光電変換して電気信号を出力する。撮像素子１０３から出力された電気信号は、不図示の画像処理部で画像信号に変換され、カメラＣＰＵ１０１は、変換された画像信号を撮影画像やライブビュー画像として不図示の表示部に表示したり、メモリカード等の記録媒体に記録したりする。

シャッタ１０４は、非撮影時には撮像素子１０３を遮光し、撮影時には開いて撮像素子１０３へレンズ鏡筒２００を通過した被写体光を導く。測光センサ１０８は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子で構成され、光量の測定だけでなく、顔検出などのシーン認識や被写体の追尾に用いられる。本実施形態では、測光センサ１０８として、高画素化が可能なリニア型の測光センサを用いている。

ＩＣＰＵ１１２は、測光センサ１０８の駆動制御や画像処理・演算用のＣＰＵである。ＩＣＰＵ１１２は、顔検出の演算や追尾の演算、測光演算等を行う。ＩＣＰＵ１１２には、ＲＡＭやＲＯＭ等のメモリ１１３が接続されている。なお、本実施形態では、測光センサ１０８の専用のＩＣＰＵ１１２を用いているが、ＩＣＰＵ１１２の処理のすべてをカメラＣＰＵ１０１で行うようにしてもよい。ＬＰＵ２０１は、レンズ鏡筒２００内のＣＰＵであり、被写体との距離情報等をカメラＣＰＵ１０１に送る。

また、本実施形態では、カメラ本体１００の不図示のレリーズボタンが半押し操作等されると不図示の第１スイッチがオンしてＡＦやＡＥ等の撮影準備動作が行われ、レリーズボタンが全押し操作等されると、不図示の第２スイッチがオンして撮影動作が行われる。

次に、図２乃至図７を参照して、上記構成のデジタル一眼レフカメラの動作について説明する。図２は、ＩＣＰＵ１１２による測光制御を説明するフローチャート図である。図２の各処理は、カメラ本体１００のメモリ１１３のＲＯＭ等に記憶されたプログラムがＲＡＭに展開されてＩＣＰＵ１１２により実行される。

なお、測光センサ１０８による測光動作の開始は、撮像素子１０３及び測光センサ１０８で測光動作を行っていないカメラの電源投入時、又は撮像素子１０３での測光動作（以下、撮像面ＡＥという）から測光センサ１０８による測光動作への移行時である。ライブビュー撮影等の撮像面ＡＥのときは、測光センサ１０８には被写体光は入光しないため、消費電力の削減のために、測光センサ１０８の電源はオフされる。

図２において、ステップＳ２０１では、ＩＣＰＵ１１２は、カメラの電源投入時か、又は撮像面ＡＥから測光センサ１０８への測光動作の移行時かを判定する。そして、ＩＣＰＵ１１２は、カメラの電源投入時の場合は、第１の測光動作を行うべく、ステップＳ２０２に進み、撮像面ＡＥから測光センサ１０８への測光動作の移行時の場合は、第２の測光動作を行うべく、ステップＳ２０３に進む。

ステップＳ２０２では、ＩＣＰＵ１１２は、測光センサ１０８により複数回（本実施形態では、３回）の測光動作を行い、処理を終了する。１回の測光で測光可能な輝度範囲は、測光センサのダイナミックレンジにより決まるため、電源投入時はダイナミックレンジが狭いリニア型の測光センサでは複数回測光を行って被写体の輝度を測定する。

図３は、対数圧縮型の測光センサとリニア型の測光センサのとの測光範囲の比較を示す図である。図３に示すように、例えば、ダイナミックレンジが７段程度の範囲であるリニア型の測光センサを用いて、ＥＶ−２〜ＥＶ２２の輝度範囲を測光する場合、最初の被写体輝度の測光を行う際に、３回測光を行うことで、すべての輝度範囲をカバーすることができる。

ステップＳ２０３では、ＩＣＰＵ１１２は、撮像面ＡＥ時の撮像素子１０３の測光値の最終の出力が撮像素子１０３のダイナミックレンジ内であるか否かを判定し、撮像素子１０３のダイナミックレンジ内である場合は、ステップＳ２０４に進む。

ここで、撮像素子１０３のダイナミックレンジは比較的狭いため、露出シミュレーションを行うライブビュー撮影では、ダイナミックレンジ外で測光を行う場合もある。この場合、正しい測光値が得られないため、ステップＳ２０３において、ＩＣＰＵ１１２は、撮像面ＡＥ時の撮像素子１０３の測光値の最終の出力が撮像素子１０３のダイナミックレンジ外のときは、ステップＳ２０５に進む。

ステップＳ２０４では、ＩＣＰＵ１１２は、撮像面ＡＥ時の撮像素子１０３の測光値の最終出力がダイナミックレンジ内であるため、撮像面ＡＥの測光結果に基づいて測光センサ１０８による測光条件を決定して１回測光を行い、処理を終了する。ここでは、撮像面ＡＥにより被写体輝度の情報が判っているため、１回の測光で正確な測光値が得られる。

ステップＳ２０５では、ＩＣＰＵ１１２は、撮像面ＡＥ時の撮像素子１０３の測光値の最終出力がダイナミックレンジ外であるため、撮像素子１０３の測光値の最終出力が明るいか暗いか、つまり規定値よりオーバーかアンダーかを判定する。そして、ＩＣＰＵ１１２は、オーバーの場合（白とび等）は、ステップＳ２０６に進み、アンダー（黒つぶれ等）の場合は、ステップＳ２０９に進む。

ステップＳ２０６では、撮像面ＡＥ時の撮像素子１０３の測光値の最終出力がオーバーである場合、撮像面ＡＥの測光条件により測光回数の場合分けを行う。撮像面ＡＥの測光条件により、撮像素子１０３で最適露出となる輝度値が判るため、被写体輝度の存在する輝度範囲を推測することができる。

即ち、撮像面ＡＥ時の撮像素子１０３の測光値の最終出力がオーバーであり、かつ、測光条件が高輝度側である場合は、被写体輝度が測光条件より高輝度側に存在し、範囲が限定される。一方、撮像面ＡＥ時の撮像素子１０３の測光値の最終出力がオーバーであり、かつ、測光条件が低輝度側である場合、被写体輝度は広範囲の可能性がある。

本実施形態では、撮像面ＡＥの測光条件がＥＶ１６以上であるか否かにより場合分けを行う。これは、測光センサ１０８のダイナミックレンジを７段程度と仮定しているためであり、ＥＶ２２までを一回で測光できる範囲としてＥＶ１６としている。従って、ステップＳ２０６では、ＩＣＰＵ１１２は、撮像面ＡＥの測光条件がＥＶ１６以上の場合は、ステップＳ２０７に進み、そうでない場合は、ステップＳ２０８に進む。

ステップＳ２０７では、ＩＣＰＵ１１２は、撮像面ＡＥの測光条件より高輝度の範囲で測光センサ１０８による１回の測光動作を行い、処理を終了する。

図４は、撮像面ＡＥ時の撮像素子１０３の測光値の最終出力がオーバーであり、かつ、測光条件が高輝度側である場合の測光動作の説明図である。この場合、被写体輝度が測光条件より高輝度側に存在し範囲が限定される。

本実施形態では、撮像素子１０３のダイナミックレンジが６段程度であると仮定すると、撮像面ＡＥの測光条件がＥＶ１６で適となる条件であり、撮像素子１０３の出力がオーバーである場合、被写体輝度はＥＶ１９以上であると推測される。そこで、測光センサ１０８による測光動作では、測光条件を撮像面ＡＥ時よりも４段高くし、１回測光を行うことで、ＥＶ２２まで十分にカバーすることができる。

ステップＳ２０８では、ＩＣＰＵ１１２は、撮像面ＡＥの測光条件より高輝度の範囲で測光センサ１０８による２回の測光動作を行い、処理を終了する。

図５は、撮像面ＡＥ時の撮像素子１０３の測光値の最終出力がオーバーであり、かつ、測光条件が低輝度側である場合の測光動作の説明図である。この場合、図５に示すように、撮像面ＡＥの測光条件より被写体輝度の方が高輝度ということが判る。そこで、測光センサ１０８による測光では、測光条件を撮像面ＡＥ時よりも１０段高くし、まず１回目の測光を行い、次に、１回目の測光結果を基に２回目の測光を行い、被写体の輝度を測定する。

一方、ステップＳ２０９では、撮像面ＡＥ時の撮像素子１０３の測光値の最終出力がアンダーである場合であり、この場合も、ステップＳ２０６と同様に、撮像面ＡＥの測光条件により測光回数の場合分けを行う。

撮像面ＡＥ時の撮像素子１０３の測光値の最終出力がアンダーであり、かつ、測光条件が低輝度側である場合、被写体輝度が測光条件より低輝度側に存在し範囲が限定される。一方、撮像面ＡＥ時の撮像素子１０３の測光値の最終出力がアンダーであり、かつ、測光条件が高輝度側である場合は、被写体輝度は広範囲の可能性がある。

本実施形態では、撮像面ＡＥの測光条件がＥＶ４以下であるか否かにより場合分けを行う。これは、測光センサ１０８のダイナミックレンジを７段程度と仮定しているためであり、ＥＶ−２までを１回で測光できる範囲としてＥＶ４としている。従って、ステップＳ２０９においては、ＩＣＰＵ１１２は、撮像面ＡＥの測光条件がＥＶ４以下の場合は、ステップＳ２１０に進み、そうでない場合は、ステップＳ２１１に進む。

ステップＳ２１０では、ＩＣＰＵ１１２は、撮像面ＡＥの測光条件より低輝度の範囲で測光センサ１０８による１回の測光動作を行い、処理を終了する。

図６は、撮像面ＡＥ時の撮像素子１０３の測光値の最終出力がアンダーであり、かつ、測光条件が低輝度側である場合の測光動作の説明図である。この場合、被写体輝度が測光条件より低輝度側に存在し範囲が限定される。

たとえば、撮像面ＡＥの測光条件がＥＶ４で適となる条件であり、撮像素子１０３の測光値の出力がアンダーである場合、撮像素子１０３のダイナミックレンジが６段程度であると仮定しているため、被写体の輝度はＥＶ１以下であると推測される。そこで、測光センサ１０８による測光動作では、測光条件を撮像面ＡＥ時よりも４段低くし、１回測光を行うことで、ＥＶ−２まで十分にカバーすることができる。

ステップＳ２１１では、ＩＣＰＵ１１２は、撮像面ＡＥの測光条件より低輝度の範囲で測光センサ１０８による２回の測光動作を行い、処理を終了する。

図７は、撮像面ＡＥ時の撮像素子１０３の測光値の最終出力がアンダーであり、かつ、測光条件が高輝度側である場合の測光動作の説明図である。この場合、図７に示すように、撮像面ＡＥの測光条件より被写体輝度の方が低輝度ということが判る。そこで、測光センサ１０８による測光では、測光条件を撮像面ＡＥ時よりも１０段低くし、まず、１回目の測光を行い、次に、１回目の測光結果を基に２回目の測光を行い、被写体輝度を測定する。

以上説明したように、本実施形態では、リニア型の測光センサ１０８による測光動作の開始時に撮像面ＡＥの有無や撮像面ＡＥの測光結果に応じて測光回数を変更して被写体輝度を測定する。

これにより、撮像素子１０３による測光動作から測光センサ１０８による測光動作に移行した際の測光時間を短縮することができ、更には、正確な測光値を得ることができる。このため、たとえば、ライブビュー撮影時にミラー機構が一度ミラーダウンして測光センサ１０８による光源の測定情報を基に位相差ＡＦを行う際や測光センサ１０８による測光情報を用いてストロボ調光を行う際にも有効となる。

なお、本発明は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムをネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１００ カメラ本体
１０１ カメラＣＰＵ
１０３ 撮像素子
１０５ メインミラー
１０６ ピント板
１０７ 表示素子
１０８ 測光センサ
１０９ ペンタダハプリズム
１１０ ＡＦユニット
１１１ サブミラー
１１２ ＩＣＰＵ
２００ レンズ鏡筒

Claims (6)

1. レンズ鏡筒の撮影光学系を通過して結像した被写体像を光電変換して電気信号を出力する撮像素子と、
   光量を測定するリニア型の測光センサと、
   前記撮像素子の測光動作、及び前記測光センサの測光動作をそれぞれ制御する測光制御手段と、
   前記撮像素子の測光動作から前記測光センサへの測光動作の移行時か否かを判定する判定手段と、を備え、
   前記測光制御手段は、前記判定手段により前記撮像素子の測光動作から前記測光センサへの測光動作の移行時でないと判定された場合に、前記測光センサによる複数回の第１の測光動作を行い、前記判定手段により前記撮像素子の測光動作から前記測光センサへの測光動作の移行時と判定された場合に、前記撮像素子での測光結果に応じて前記測光センサによる前記第１の測光動作より少ない回数の第２の測光動作を行うことを特徴とする撮像装置。
2. ファインダ観察時に撮影光路に進入して撮影光学系を通過した光束を反射してファインダ光学系に導き、撮影時に前記撮影光路から退避して前記撮影光学系を通過した光束を前記撮像素子に導くミラー機構を備え、
   前記測光制御手段は、前記ミラー機構が前記撮影光路に進入したミラーダウン状態で前記ファインダ光学系を介して前記測光センサに入光した光の前記測光センサによる測光動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記測光制御手段は、ライブビュー撮影時に前記ミラー機構が前記撮影光路から退避してミラーアップしたときに前記撮像素子に結像した被写体像の前記撮像素子による測光動作を制御することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記測光制御手段は、前記判定手段により前記撮像素子の測光動作から前記測光センサへの測光動作の移行時と判定された場合に、前記撮像素子の測光値の最終の出力が前記撮像素子のダイナミックレンジ内であるときは、前記測光値に基づいて前記測光センサにより１回の前記第２の測光動作を行うことを行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の撮像装置。
5. レンズ鏡筒の撮影光学系を通過して結像した被写体像を光電変換して電気信号を出力する撮像素子と、光量を測定するリニア型の測光センサと、備える撮像装置の制御方法であって、
   前記撮像素子の測光動作、及び前記測光センサの測光動作をそれぞれ制御する測光制御ステップと、
   前記撮像素子の測光動作から前記測光センサへの測光動作の移行時か否かを判定する判定ステップと、を備え、
   前記測光制御ステップは、前記判定ステップで前記撮像素子の測光動作から前記測光センサへの測光動作の移行時でないと判定された場合に、前記測光センサによる複数回の第１の測光動作を行い、前記判定ステップで前記撮像素子の測光動作から前記測光センサへの測光動作の移行時と判定された場合に、前記撮像素子での測光結果に応じて前記測光センサによる前記第１の測光動作より少ない回数の第２の測光動作を行うことを特徴とする撮像装置の制御方法。
6. 請求項５に記載の撮像装置の制御方法の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

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