JP2020036359A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＭＦ時においても適正露出を得ることを可能とする撮像装置を提供する。【解決手段】本発明の撮像装置１００は、撮像部１０４と、前記撮像部１０４による撮像範囲を細分化した各エリアのコントラスト情報を得るコントラスト検出部２２０と、前記撮像部１０４による撮像範囲を細分化した各エリアの光量情報を得る測光部１１２と、前記測光部１１２による測光情報と前記コントラスト検出部２２０によるコントラスト情報とに基づいて露出を設定する露出制御部２３０と、を備え、前記露出制御部２３０は、前記コントラスト検出部２２０によって検出された高コントラスト領域における前記測光部１１２による測光情報に基づいて露出を設定する高コントラスト領域重点露出制御を行うこと、を特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、撮像装置に関するものである。

カメラ等の撮像装置において、表示装置に撮像をリアルタイムに表示し、その撮像における高コントラスト領域をピントが合っている範囲であるとして示す、いわゆるピーキング表示を行う機能を備えるものがある。

また、近時、ほとんどのカメラはオートフォーカス（以下、ＡＦ）機能と自動露出（以下、ＡＥ）機能とを備えており、複数の焦点調節エリアと測光情報の検出に用いる複数の測光エリアとを有し、焦点調節エリアの数に応じて、複数の中から測光情報の検出用として選択可能な測光エリアを変更する構成も提案されている（特許文献１参照）。

特開２０００−７５３５２号公報

ところで、ＡＦ機能を備える撮影装置では、ピントを合わせた場所が主要被写体である可能性が高いとの判断から、自動露出（以下、ＡＥ）による露出を、ＡＦエリアにおける輝度情報とその他の輝度情報とを用いて決定しているものが多い。
しかしながら、ＭＦ時にはＡＦエリアは用いられないためにその位置からユーザーの意図する主要被写体を判断することはできない。その結果、ピント位置に基づく露出決定も不能となり、適正露出を自動で得ることは困難であった。

本発明の課題は、マニュアルフォーカス時においても適正露出を得ることを可能とする撮像装置を提供することである。

本発明の撮像装置は、光学系による被写体の像を撮像する撮像部と、前記撮像部で撮像される領域に設けられている複数の部分領域から、前記被写体の像を前記撮像部に合焦させる前記部分領域を選択する領域選択部と、前記被写体の像が前記撮像部に合焦している合焦領域を検出する領域検出部と、前記領域選択部で前記部分領域が選択されていると、選択された前記部分領域に基づいて設定した領域で測光した値に基づいて露出を制御し、前記領域選択部で前記部分領域が選択されていないと、前記領域検出部で検出された前記合焦領域に基づいて設定した領域で測光した値に基づいて露出を制御する露出制御部と、を有する構成とした。

本発明によれば、マニュアルフォーカス時においても適正露出を得ることを可能とする撮像装置を提供できる。

本発明の第１実施形態を適用したカメラの概念的な構成図である。 カメラの制御系のブロック構成図である。 高コントラスト領域重点露出制御を含む自動露出演算の制御フローチャートである。 撮影画面全体を示すイメージ図である。 ピーキングエリアの大きさに応じたその輝度のＢＶ値に対する配合割合を示すグラフである。

（第１実施形態）
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態を適用したカメラ１００の概念的な構成図である。図２は、カメラ１００の制御系のブロック構成図である。

カメラ１００は、操作部１０１と、レンズ１０２と、表示部１０３と、撮像部１０４と、メモリカードスロット１０６と、モニタ１０７と、プリズム１０８と、接眼部１０９と、ミラー１１０と、シャッター１１１と、測光センサ１１２と、測光レンズ１１３と、を備えている。また、カメラ１００は、当該カメラ１００を統括制御する制御部２００を備えている。

操作部１０１は、使用者によって操作される入力部材、たとえば電源スイッチ、レリーズボタン、ズームボタン、十字キー、決定ボタン、再生ボタン、削除ボタンなどを含んでいる。
操作部１０１は、図２に示すように、シーンモード選択部１０１Ａ、測光モード選択部１０１Ｂ、合焦モード選択部１０１Ｃを備える。
シーンモード選択部１０１Ａは、たとえば、ポートレート、風景、スポーツ、夜景、クローズアップ等、撮影シーンの何れかが選択可能である。
測光モード選択部１０１Ｂは、たとえば、中央重点平均測光、マルチパターン測光、スポット測光等の何れかが選択可能である。

合焦モード選択部１０１Ｃは、オートフォーカス（ＡＦ）モードとマニュアルフォーカス（ＭＦ）モードの何れを選択可能である。また、合焦モード選択部１０１Ｃは、装着されているレンズ１０２がＡＦ非対応のＭＦレンズであればそれもＭＦモードとして判定する。

レンズ１０２は、後述する撮像部１０４に被写体像を結像させる結像光学系であり、図では代表して1枚のレンズで表しているが、複数の光学レンズから構成される。
表示部１０３は、例えば高分子分散型液晶で、この表示はレンズ１０２を通り、ミラー１１０によって導かれた光に重ね合わせられる。この表示が重畳された光は、プリズム１０８を通り、接眼部１０９と測光センサ１１２に導かれる。

測光センサ１１２は、例えばＣＭＯＳやＣＣＤなどの複数画素からなるイメージセンサーである。測光センサ１１２により撮像された画像は制御部２００へと送られる。

撮像部１０４は、例えばＣＭＯＳやＣＣＤなどのイメージセンサーであり、撮像時にはミラー１１０が上がり、シャッター１１１が開いて、レンズ１０２によって結像した被写体像が、制御部２００により決定された露出で撮像される。そして撮像により得られた画像信号を制御部２００へ出力する。

メモリカードスロット１０６は、記憶媒体としてのメモリカードを挿入するためのスロットであり、制御部２００から出力された画像ファイルをメモリカードに書き込んで記録する。
また、メモリカードスロット１０６は、制御部２００からの指示に基づいて、メモリカード内に記憶されている画像ファイルを読み込む。

モニタ１０７は、カメラ１００の背面などに搭載された液晶モニタである。モニタ１０７には、撮像部１０４によって撮像されたスルー画像、メモリカードに記憶されている画像、および当該カメラ１００を設定するための設定メニューなどが表示される。さらに、スルー画像に重ねて高コントラスト領域を表示するいわゆるピーキングエリア表示を行う。

制御部２００は、ＣＰＵ、メモリ、およびその他の周辺回路により構成されている。
なお、制御部２００を構成するメモリには、ＳＤＲＡＭやフラッシュメモリが含まれる。ＳＤＲＡＭは揮発性のメモリであって、ＣＰＵがプログラム実行時にプログラムを展開するためのワークメモリとして使用されたり、データを一時的に記録するためのバッファメモリとして使用される。また、フラッシュメモリは、不揮発性のメモリであって、制御部２００が実行するプログラムのデータや、プログラム実行時に読み込まれる種々のパラメータなどが記録されている。

また、制御部２００は、図２に示すように、機能部として、画像処理部２１０と、コントラスト検出部２２０と、露出制御部２３０とを備えている。
画像処理部２１０は、撮像部１０４から入力された画像信号に基づいて所定の画像形式、たとえばＪＰＥＧ形式の画像データ（以下、本画像データ）を生成し、付加情報を加えた画像ファイルを生成してメモリカードスロット１０６へ出力する。

コントラスト検出部２２０は、撮像部１０４によって撮像されて画像処理部２１０によって画像処理された画像において、その撮像範囲を細分化した各エリアのコントラスト情報を得る。このコントラスト情報は、モニタ１０７におけるスルー画像において高コントラスト領域を表示するいわゆるピーキングエリア表示に用いられる。

露出制御部２３０は、シーンモード選択部１０１Ａ、測光モード選択部１０１Ｂおよび合焦モード選択部１０１Ｃにおける選択結果と、メモリに保持する制御データと、測光センサ１１２から入力された測光情報と、に基づいて露出を決定する。

そして、制御部２００は、撮影時において、露出制御部２３０によって設定された露出に基づいて、露光機構１２０（図１における、撮像部１０４，ミラー１１０，シャッター１１１等）を駆動して自動露出を行い、画像処理部２１０で画像データを生成してメモリカードスロット１０６を介してメモリカード等の記録媒体１３０に記録する。

ここで、制御部２００は、合焦モード選択部１０１Ｃにおいて、マニュアルフォーカス（ＭＦ）が設定されている、または、装着されているレンズ１０２がＭＦレンズである場合において、高コントラスト領域重点露出制御を行う。
また、制御部２００は、シーンモード選択部１０１Ａにおいて、たとえば、ポートレートモード、マクロモードのとき、高コントラスト領域重点露出制御を行い、風景モード、夜景モードのとき、高コントラスト領域重点露出制御は行わない。

高コントラスト領域重点露出制御は、露出制御部２３０による露出決定に際して、コントラスト検出部２２０によって検出された高コントラスト領域における測光センサ１１２による測光情報に基づいて露出を設定するものである。

つぎに、図３に示す制御フローに沿って、前述した図１および図２に加えて図４および図５を参照しつつ、高コントラスト領域重点露出制御について説明する。なお、図中および以下の説明において、「ステップ」を「Ｓ」とも略記する。
図３は、高コントラスト領域重点露出制御を含む自動露出演算の制御フローチャートである。図４は、撮影画面のイメージ図であって、撮影画面１０の全体を表している。図５は、ピーキングエリアの大きさに応じたその輝度のＢＶ値に対する配合割合を示すグラフである。
測光センサ１１２は、複数画素を有しており、いま横８×縦５の合計４０画素を持っているものとする。

［ステップ１０１］
合焦モード選択部１０１Ｃによって、カメラ１００の合焦モードがＡＦモードかＭＦモードかを判定する。
ここで、ＡＦモードと判定された場合には、ステップ１０２へと進む。一方、ＭＦモードと判定された場合には、ステップ１０３へと進む。

［ステップ１０２］
ＡＦモードに設定され、ＡＦでピントを合わせる場合である。
ここでは、ＡＦエリアの輝度を算出する。
すなわち、図４（ａ）に示す符号１１はＡＦエリアを表しており、ユーザーは主要被写体である人物にピントを合わせるために、所望の位置にＡＦエリア１１を移動させ、ピントを合わせる。このＡＦエリア１１の存在する画素２１，２２の平均輝度値をＡＦエリアの輝度、BvAfAreaとする。そして、ステップ１０５に進む。

［ステップ１０３］
ＭＦモードに設定され、マニュアルでピントを合わせる場合である。
ここでは、コントラスト検出部２２０による検出結果から、撮影画面１０の全体の中でコントラストが高い部分（ピーキングエリア）を選択し、ステップ１０４に進む。
図４（ｂ）中に細かいハッチングで示す部分が、撮影画面１０の中でコントラストが高いピーキングエリア３１，３２を表している。

［ステップ１０４］
ステップ１０３において選択されたコントラストが高い部分（ピーキングエリア）と重複する測光センサ１１２における画素のＢＶ値を求める。
すなわち、図４（ｂ）に示すピーキングエリア３１，３２は、ピントが合った範囲と考えられる。そこで、この、ピーキングエリア３１，３２と重複する、測光センサ１１２における画素４１，４２，４３のエリアでの平均輝度値BvMFPeakを求める。そして、ステップ１０５へ進む。

［ステップ１０５］
公知の自動露出計算を行う。ステップ１０１においてＡＦモードと判断された場合は、BvFocusにBvAfAreaを、ＭＦモードと判定された場合は、BvFocusにBvMFPeakを代入し、公知の自動露出演算を行う。
すなわち
CtrlBv=f(BvFocus,BvAberage,・・・) …式（１）
となる。ここで、
CtrlBv：カメラを制御するＢＶ値、いわゆる露出である。
BvFocus：ＡＦエリア周辺の輝度、ここでは画素２０３と２０４の輝度値である。
BvAverage：画面全体の平均輝度値である。
F：公知の自動露出を計算するための関数であり、入力値として上記のような内容が含まれる。

上記のように、ＭＦモードの際には、撮影画面全体の中でコントラストが高い部分（ピーキングエリア）と重複する、測光センサ１１２における画素の輝度値（と画面全体の平均輝度値と）に基づいてＢＶ値を設定する。これにより、ＭＦ時において、コントラストが高く、ピントが合っていると考えられ、従って、主要被写体である可能性の極めて高い被写体に対して適正露出を得ることが可能となる。

なお、ＭＦモードであって、仮にピーキングエリアが存在しない場合は、BvMFPeakが不定となってしまう。また、ピーキングエリアが狭く、測光センサ１１２と重複する画素が非常に少ない場合には露出演算が不安定となる恐れがある。
そこで、測光センサ１１２と重複する画素数を、N_PeakPixelとし、BvMFPeakには下記のような安定化をする。ここでSth_PeakPixel1, Sth_PeakPixel2は実験によって最適化された画素数の値である。例えば全画素数の１／２や全画素数の１／４などを用いても良い。

N_PeakPixel<Sth_PeakPixel1ならば
k_Peak＝0
Sth_PeakPixel1≦N_PeakPixel≦Sth_PeakPixel2ならば
k_Peak＝(N_PeakPixel−Sth_PeakPixel1)/(Sth_PeakPixel2−Sth_PeakPixel1)
Sth_PeakPixel2<N_PeakPixelならば
k_Peak＝1
この、N_PeakPixelに対するk_Peakの関係をグラフで示したものが、図５である。
そして、
BvMFPeak＝(BvMFPeak×k_Peak)+(BvAverage×(1-k_Peak))

これにより、重複領域が狭いときには少しずつピーキングエリアの輝度を画面全体の平均輝度へと差し替える。つまり、ピーキングエリアが予め定めた画素数範囲に対して狭い場合には、その狭さに応じて、ＢＶ値に対するピーキングエリアの輝度の関与する割合を小さくする。これによって、安定化を図ることができる。
なお、ここではピーキングエリアの輝度を画面全体の平均輝度へと差し替えているが、測光モード選択部１０１Ｂで中央部平均輝度BvCenterや、中央部重点輝度BvCenterWtなどが選択されている場合、これらの輝度を用いても良い。

（第２実施形態）
つぎに、本発明の第２実施形態について説明する。
本発明の第２実施形態の撮像装置の構成は、前述した第１実施形態と同機能の構成要素であるのでその説明は省略する。

第２実施形態が第１実施形態と異なるのは、測光モード選択部１０１Ｂでスポット測光が選択され、スポット測光と対応する所定の大きさのピーキングエリアが有る場合には、そのピーキングエリアと重複する測光センサ１１２の画素の輝度値をそのままＢＶ値とする。また、ピーキングエリアの大きさがスポット測光と対応する所定の大きさに達していない場合には、その大きさに応じて通常の画面中心を中心とするスポット測光の輝度値と差し替える。

すなわち、
BvMFPeak＝(BvMFPeak×k_Peak)+(BvSpot×(1-k_Peak))
として、
CtrlBv＝BvFucus（＝BvMFPeak） …式（２）
とする。
なお、
BvSpot：スポット測光の輝度値である。

これにより、スポット測光の際には、コントラストが高くピントが合っていると考えられる部分に対して、スポット測光を行うことができる。つまり、目的とするピントを合わせた被写体に対してスポット測光を行うことができ、目的被写体に対して適切な露出で撮影することができる。

以上、本実施形態によると、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、マニュアルフォーカス時において、撮影画面全体の中でコントラストが高い部分（ピーキングエリア）と重複する、測光センサ１１２における画素の輝度値（と画面全体の平均輝度値と）に基づいてＢＶ値を設定することにより、コントラストが高く、ピントが合っていると考えられ、従って、主要被写体である可能性の極めて高い被写体に対して適正露出を得ることが可能となる。

（２）ピーキングエリアが狭いときには、少しずつピーキングエリアの輝度を平均輝度へと差し替えることで、露出演算が不安定となることを防ぎ、安定した露出を得ることができる。
（３）スポット測光の場合には、ピーキングエリアと重複する測光センサ１１２の画素の輝度値に基づいてＢＶ値を設定することにより、目的とするピントを合わせた被写体に対してスポット測光を行うことができ、目的被写体に対して適切な露出で撮影することができる。

（変形形態）
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
（１）上記実施形態では、合焦モードがマニュアルフォーカスモードまたは装着されているレンズがＭＦレンズである場合と、測光モードがスポット測光モードである場合において、高コントラスト領域重点露出制御を行っている。これに加えて、高コントラスト領域重点露出制御のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチを設け、撮影者が選択可能としても良い。

本実施形態は、一眼レフタイプのカメラを例示したが、本発明はこれに限らずミラーレスのレンズ交換式カメラや、レンズ一体型のカメラに適用しても良いものである。

なお、実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。

１００：カメラ、１０１：操作部、１０１Ａ：合焦モード切替スイッチ、１０１Ｂ：測光モード切替スイッチ、１０４：撮像部、１１２：測光センサ、２００：制御部、２２０：コントラスト検出部、２３０：露出制御部、２３３：合焦モード判定部、２３４：露出制御部、２３５：測光モード判定部、１０：撮像範囲、３１，３２：ピーキングエリア

Claims (4)

1. 光学系による被写体の像を撮像する撮像部と、
   前記撮像部で撮像される領域に設けられている複数の部分領域から、前記被写体の像を前記撮像部に合焦させる前記部分領域を選択する領域選択部と、
   前記被写体の像が前記撮像部に合焦している合焦領域を検出する領域検出部と、
   前記領域選択部で前記部分領域が選択されていると、選択された前記部分領域に基づいて設定した領域で測光した値に基づいて露出を制御し、前記領域選択部で前記部分領域が選択されていないと、前記領域検出部で検出された前記合焦領域に基づいて設定した領域で測光した値に基づいて露出を制御する露出制御部と、
   を有する撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置において、
   マニュアルフォーカスモードとオートフォーカスモードとを設定する設定部を有し、
   前記オートフォーカスモードが設定されると、前記被写体の像を前記撮像部に合焦させる前記部分領域が前記領域選択部により選択される撮像装置。
3. 請求項１または２に記載の撮像装置において、
   前記露出制御部は、前記領域選択部で前記部分領域が選択されていないと、前記撮像部で撮像される領域の全領域で測光した第１値と、前記領域検出部で検出された前記合焦領域に基づいて設定した領域で測光した第２値と、を用いて露出制御を行い、前記全領域に対する前記合焦領域の大きさの割合に基づいて、前記第１値と前記第２値との露出の制御に用いる割合を変更する撮像装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の撮像装置において、
   前記領域検出部は、前記被写体の像のコントラスト情報が所定の値以上の領域を前記合焦領域として検出する撮像装置。

Images