JP2527734B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被写体を撮影記録する撮像装置に関し、特
に測距手段と証明手段を有する撮像装置に関する。

〔従来の技術〕

この種の撮像装置としては、写真フィルムに被写体を
記録するものと、撮像素子を用いて磁気ディスクや光デ
ィスク等に被写体を記録するのもとがある。

現在使用されているこの種の撮像装置においては、撮
像素子（または写真フィルム）の感度が暗所での撮影に
対して必ずしも十分ではないので、その場合にはストロ
ボやフラッシュ等の照明装置を用いて、この照明装置の
照明光を補助光とした撮影がなされている。

だが、その際用いられる照明装置の光源の大きさや光
量は被写体を照明する上で必ずしも余裕のあるものでは
なく、点光源的に撮像装置の近傍から被写体を照射する
ことが多い。従って、光量が距離の２乗に逆比例して減
衰し、この条件下で撮像素子への露光量を高精度で適切
な値となるように制御するのは困難であった。

現在、撮像素子（または写真フィルム）への露光量の
制御方式としては、大きく分類して次の２方式がある。

被写体からの反射光の光量を検知して、この検知光量
が一定になる様に照明手段の出力を制御する（以下、第
１制御方法と称する）。

被写体までの距離の２乗に反比例した照明光の光量が
減衰することを利用して、被写体までの距離を測距手段
で測ることにより、照明光の被写体への照射量を算出し
て、その算出結果に応じた露光量の制御をする（以下、
第２制御方法と称する）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来の撮像装置における上述の電光量
制御方法のいずれに対しても利点と欠点が存在する。

すなわち、被写体が人物の場合はその顔（肌）に露出が
合えば良い訳であるが、上述の項の第１制御方法の場
合には、全画面に対する顔の占める割合が非常に小さ
く、また顔の反射率（約20％）に比べで、顔の周辺や背
影等の反射率がその４倍以上、あるいは1/4以下という
ものが画面内で大きな面積を占有するのはめずらしいこ
とでなく、例えば白服や黒服の人物を撮影する場合はそ
の人物の顔に対する露出が適切でなくなり、再現した画
像に非常な違和感が生ずることとなる。ただし、項の
第１制御方法でも均一の反射率の被写体を撮影する場合
に対しては特別の条件を除くと十分に高精度の露光制御
が可能である。

他方、項の第２制御方法の場合には、被写体までの
測距誤差がそのまま露出誤差となって表われる。焦点合
せという点では遠距離ほど被写界深度が深くなる分だ
け、測距精度を落しても実用上問題ないが、上述の理由
により露出制御の観点からは許されないという事態が生
じる。

従来から撮像装置に測距機能を持たせる場合には、技
術的な限界や製造コスト等との関係からその測距精度は
被写界深度上問題ない精度を目安としていた。だが、こ
の測距精度では、被写体のある距離以上では上述したよ
うに露光制御に要求される精度に対して十分とは言えな
いという欠点があり、また測距精度をあまり高精度にす
れば非常に高価、複雑化、大型化し実用に供されなくな
るという問題もあった。

本発明は、上述問題点に鑑みて、被写体距離にかかわ
らず、簡単な構成で廉価に精度の高い露出制御が容易に
できる撮像装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

かかる目的を達成するため、被写体までの距離を測定
する測距手段と、該測距手段で測定された被写体までの
距離Ｄと、該測距手段の測距精度に基づいてあらかじめ
定めた所定距離ｄとを比較する比較手段と、該比較手段
の比較結果により、Ｄ＜ｄのときには被写体までの距離
Ｄに応じた露光制御を行ない、Ｄ≧ｄのときには被写体
からの反射光の光量に応じた調光による露光制御を行な
う露光制御手段とを具備したことを特徴とする。

〔作用〕

本発明は、測距手段で測定した被写体までの距離Ｄが
測距手段の測距精度を基に定めた限界距離ｄよりも近距
離と判断したときには、被写体までの距離Ｄを基に絞り
やシャッタスピードを変える露光制御を行ない、逆に被
写体までの距離Ｄが限界距離ｄよりも遠距離と判断した
ときには、被写体からの反射光の光量を基にした調光に
よる露光制御を行なうようにしたので、近距離撮影では
露出制御誤差を最小にして被写体反射率が影響されない
高精度の撮像記録が行なえ、遠距離撮影では全体として
の露出の平均値が適切な撮像記録が行なえる。

〔実施例〕

以下、図面に参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図は本発明実施例の基本構成を示す。本図におい
て、ａは被写体ｈまでの距離を測定する測定手段であ
る。ｂは測距手段ａで測定された被写体までの距離Ｄ
と、その測距手段ａの測距精度に基づいてあらかじめ定
めた所定距離ｄとを比較する比較手段である。Ｃは露光
制御手段であり、比較手段ｂの比較結果により、Ｄ＜ｄ
のときには、被写体までの距離Ｄに応じた露光制御を行
ない、Ｄ≧ｄのときには被写体からの反射光の光量に応
じた調光による露光制御を行なう。

露光制御手段Ｃは、例えば、距離ＤとｄとがＤ＜ｄの
ときには、ｋを比例定数、Ｇを照明手段ｅの光量または
ガイドナンバとして、次式 Ｆナンバ＝ｋ×G/D に基づくDv調光による露光制御を絞りおよびシャッタ機
構の少なくともいずれか一方を有する露光調整手段ｆを
調整駆動することにより行ない、Ｄ≧ｄのときには、測
定手段ｇで検出された被写体からの反射光の光量を基に
照明手段ｅの出力を調光することにより露光制御を行な
う。

第２図は本発明の一実施例の全体の回路構成を示す。
本図において、１は被写体像を結像する光学系、2Aは後
述する撮像素子の露光量を制御するための例えばシャッ
タや絞り等の可動部材（露光量制御部材）であり、2Bは
その部材2Aを駆動するドライバ（駆動回路）である。３
は光学系１によって結像された被写体の光学像を電気信
号に変換するCCD（電荷結合素子）アレイ等を用いた撮
像素子、４は撮像素子３から被写体像情報を電気信号の
形で読み出して、規定のビデオ信号（画信号）に変換す
る信号処理回路、５は信号処理回路４で得られたビデオ
信号を半導体メモリや磁気ディスク、あるいは磁気テー
プ等の記録媒体に記録する記録部である。

６は被写体までの距離を測定する測距装置である。測
距装置６としては超音波方式、赤外線方式、CCDを用い
た三角測量方式など各種の方式のものが適用できる。７
は撮像装置の各部からのデータや検出情報を入力して内
部のメモリROMにあらかじめ格納した第４図に示すよう
な制御手順に従って、各種の演算や判断処理をして撮像
装置の各部の全体の制御を司る演算制御回路である。８
は撮影開始を指示するレリーズボタンであり、演算制御
回路７にレリーズ信号を入力する。

破線で囲まれた上述の１〜８の構成部分は本発明に係
る撮像装置Ａを構成する。また、３〜５の符号で示す部
分を写真フィルムで置換えると従来の一般的なスチルカ
メラやムービカメラとなり、本発明はこれらの撮像装置
にも適用できる。

さらに、10は被写体を照明する照明装置であり、撮像
装置Ａとは制御線Ｘによって接続されている。この照明
装置10としては白熱電球の如く時間的に連続発光するも
のでも、ストロボやフラッシュと称される閃光発光装置
のようにパルス状に発光するものでもよく、また撮像装
置Ａは静止画撮影用でも動画撮影用でもよい。

第３図は第２図の照明装置10の詳細な回路構成例を示
す。

第３図において、101はランプまたは閃光放電管、お
よびそれに付随する反射鏡やレンズ等の光学系（集光光
学系）まで含有する発光部である。102は発光部101への
発光エネルギを供給する電源、103は電源102から発光部
101への給電量を制御する給電量制御回路である。

104は発光部101から直接来る光量を測光する測光回
路、105は被写体からの反射光の光量を測光する測光回
路であり、それぞれ測光回路104、105からの出力端子
は、スイッチ切換回路106の入力端子ａおよびｂに接続
する。このスイッチ切換回路106としては市販のアナロ
グマルチプレッサ等を用いることができる。スイッチ切
換回路106は制御線Ｘに接続する制御端子ｄがハイ（Hig
h）レベルの時に入力端子ａと出力端子ｃとを導過し、
制御端子ｄがロー（Low）レベルの時に入力端子ｂと出
力端子ｃが導過するように切換制御する。このスイッチ
切換回路106の出力端子ｃは給電量制御回路103の制御端
子ｅに接続する。

次に、以上の構成における本発明実施例の動作を第４
図のフローチャートを参照して説明する。

図示されていない電源スイッチが操作者によって投入
されると、第２図の装置の各部に電源が供給される。そ
の後、演算制御回路７からの指令信号（コマンド信号）
により測距装置６が被写体までの距離Ｄを測定し、測定
値Ｄが演算制御回路７に送られ、図示しない内部レジス
タに格納される（ステップ201）。

次に、演算制御装置７は被写体までの距離の測定値Ｄ
が、測距装置６の測距精度を基にあらかじめ設定した限
界値DIよりも大きいか、すなわち照明装置10による照明
光での露光量制御を被写体からの反射光によるのでな
く、被写体までの距離の測定値で行なえる程度の距離
（限界値）D1よりも遠いか否かを判定する（ステップ20
2）。

もし、測定した距離Ｄが限界値の距離D1よりも遠い場
合、すなわちＤ＞D1の肯定判定の場合には、演算制御回
路７は制御線Ｘをローレベルにする。制御線Ｘがローレ
ベルとなると、照明装置10のスイッチ回路106の端子ｂ
と端子ｃ間が導通し、これにより被写体からの反射光の
光量を測光する測光回路105と給電量制御装置103とがス
イッチ切換回路106を介して接続され、発光部101からの
照明光の被写体からの反射光量（強度）が一定になるよ
うに、発光部101の発光光量が給電量制御回路103により
制御される（ステップ203）。続いて、演算制御回路７
は被写体からの反射光量に対して撮像素子３への露光量
が適切なものとなるようにあらかじめ定めた絞り値およ
びシャッタスピードを選択して、ドライバ2Bを介して露
光量制御部材2Aを駆動制御する（ステップ204）。次
に、演算制御回路７はレリーズ８が操作者により操作さ
れたか否かを判断し（ステップ207）、もしレリーズ８
が操作されていなかった場合には、上述のステップ201
に戻ってステップ202以降のこれまでの動作を繰り返
す。

ステップ207において、レリーズ８が操作されていた
肯定判断した場合には、演算制御回路７は撮像素子３を
露光し（ステップ208）、信号処理回路４により撮像素
子３からの被写体像情報を読み出させて規定のビデオ信
号に直させ（ステップ209）、それと同時に記録部５に
よりそのビデオ信号を記録媒体に記録させる（ステップ
210）。

一方、上述のステップ202において、被写体までの測
距値Ｄが上述の限界値D1より近いと否定判定した場合に
は、演算制御回路７は制御線Ｘをハイレベルにして照明
装置10のスイッチ切換回路106の端子ａと端子ｃ間を導
通させ、これにより発光部101そのものの光量を直接測
定する測光回路104と給電量制御回路103とを接続させ、
給電量制御回路103により発光部101からの発光量（強
度）があらかじめ定めた所定値になるように発光部101
への給電量を制御する（ステップ205）。さらに、演算
制御回路７はこの所定光量に対して被写体までの距離Ｄ
を基に被写体への照明装置10からの照明光の到達量、さ
らには撮像素子３が適切に露光される条件（一般にDv調
光条件と称される）と次式のような計算式による計算、
あるいはその計算結果をあらかじめ記憶したテーブル参
照によって求める。

具体的には露光時間を一定とした場合、 ただしｋは比例定数 となる。続いて、上述の条件で求めた絞りのFNo（Ｆナ
ンバ）になるようにドライバ2Bを介して露光量制御部材
（絞り）2Aを駆動する（ステップ206）。

次に、上述のステップ207の判断処理に進み、ステッ
プ207が肯定判断の場合は上述と同様にステップ208、20
9、210の処理を実行する。

以上の構成において、露光量制御部材2Aが絞りとシャ
ッタからなるものである場合には、上述のステップ204
と206で絞り駆動し、ステップ208でシャッタを駆動して
露光制御を行なうようにすれば、静止画も動画も共に撮
影できる。

また、撮像装置が写真フィルムを用いたフィルムカメ
ラにおいては、第３図のステップ209と210の処理は省略
されるのは勿論である。また、照明装置10が連続発光す
る場合には終始発光させていてもよいが、閃光発光装置
のようにパルス状に発光する場合には第３図のステップ
208のタイミングで発光させればよい。

第５図に本発明のさらにもう１つの実施例を示す。本
図は第２図とほとんど同じ構成であり、ごく一部のみ相
違する。第２図と同じ構成要素に対しては同じ符号を付
け、第２図と異なる部分についてのみ以下に説明する。
なお、機能的な違いとしては、第２図の第１実施例が光
学系の焦点距離が一定であるのに対して、本実施例では
交換レンズや、ズームレンズ等のように焦点距離が変わ
り得る点である。

第５図において、301は光学系であり、交換レンズ、
またはくくりつけズームレンズ等のものである。302は
その光学系301のレンズ系、303Aはレンズ系302の焦点を
調整する焦点調整部材（モータを含む）、303Bはその焦
点調整部材を駆動制御するドライバ、304はレンズの焦
点距離および被写体までの距離（レンズの距離環の位
置）を検知するためのエンコーダの如きセンサである。

ここで交換レンズの固定焦点に対して交換レンズに内
臓のROMにその固定焦点のデータをあらかじめ格納し、
動作時にROMから読み出して演算制御回路７に焦点距離
情報を伝達するようにしてもよい。そうでない場合（ズ
ームレンズ等）には、センサ304から演算制御回路７に
焦点距離、被写体距離を伝達する。

305は光学系301がズームレンズの場合のズーム操作部
材であり、直接手動操作でも制御回路を介した操作でも
いずれでもよい。また、測距装置（センサ）６は光学系
301を通って撮像素子３に行く光路中の途中におかれた
ビーム・スプリッタ306を介して送られる光学像により
被写体のぼけ量（ピント度合）を測定する構成のもので
あるとする。この場合はレンズが望遠系のほど測距精度
（ピント合せ精度）は高くなる。

以上が第５図の構成であり、以下に第６図のフローチ
ャートも参照しながらその実施例の作用を説明する。第
６図は第４図とほとんど同じであり、異なる所だけを説
明する。

作動を開始してから、まず演算制御回路７がセンサ30
4を介して光学系301の焦点距離ｆを入力する。次に、そ
の焦点距離ｆからの精度的に十分な距離D₁（ｆ）を決定
する（第６図のステップ401）。

次に、第４図と同様に被写体までの距離を測定する。
この測距方式はいろいろあるが、例えば本実施例のよう
に演算制御回路７がドライバ303Bを介して焦点調整部材
303Aを駆動しながら、測距装置６の信号を基にぼけが最
小となるように焦点調整をし、その上でセンサ304から
距離（レンズ距離環の位置）を読みとることによって被
写体までの距離の測定はできる（第６図のステップ40
2）。以下の動作は第４図と全く同じであるので、その
詳細な説明は省略する。

ただし、第６図のステップ207でNO（否）と判定した
場合には、上述のステップ401に再び戻り、これにより
ズーム操作により焦点距離が変わっていても対応可能と
している。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、測距手段で測
定した被写体までの距離Ｄが測距手段の測距精度を基に
定めた限界距離ｄよりも近距離と判断したときには、被
写体までの距離Ｄを基に絞りやシャッタスピードを変え
る露光制御を行ない、逆に被写体までの距離Ｄが限界距
離ｄよりも遠距離と判断したときには、被写体からの反
射光の光量を基にした調光により露光制御を行なうよう
にしたので、近距離撮影では露出制御誤差を最小にした
被写体反射率に影響されない高精度の撮像記録が行な
え、遠距離撮影では全体としての露出の平均値が適切な
撮像記録が行なえる効果が得られる。

換言すれば、本発明によれば測距制度が十分に高い近
距離撮影では被写体までの測定距離を基にした被写体反
射率に影響されない高精度の露光量制御を行ない、測距
誤差が大きくなる遠距離撮影では被写体からの反射光の
受光量を基にした露光量制御を行なうようにしているの
で、特に遠距離の被写体で背景（バック）がない場合
に、極端な過露光となるのを防止できるだけでなく、白
服や黒服を着た人に対する露光制度も極めて高いものに
でき、また遠距離の被写体では人の顔の１つ１つよりは
全体としての露出の平均値が重要であるが、反射光の受
光量による露光量制御によりこのような要求を満足でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の基本構成を示すブロック図、 第２図は本発明実施例の全体回路構成を示すブロック
図、 第３図は第２図の照明装置の詳細な回路構成を示すブロ
ック図、 第４図は第２図、第３図に示す本発明実施例の動作例を
示すフローチャート、 第５図は本発明の他の実施例の回路構成を示すブロック
図、 第６図は第５図の実施例の動作例を示すフローチャート
である。 １……光学系、 2A……露光量制御部材、 2B……ドライバ、 ３……撮像素子、 ４……信号処理回路、 ５……記録部、 ６……測距装置、 ７……演算制御回路、 ８……レリーズ、 10……照明装置、 101……発光部、 102……電源、 103……給電量制御回路、 104、105……測光回路、 106……スイッチ切換回路、 301……光学系、 303A……ピント調整部材、 304……センサ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ａ）被写体までの距離を測定する測距手段
   と、 ｂ）該測距手段で測定された前記被写体までの距離Ｄ
   と、該測距手段の測距精度に基づいてあらかじめ定めた
   所定距離ｄとを比較する比較手段と、 ｃ）該比較手段の比較結果により、Ｄ＜ｄのときには前
   記被写体までの距離Ｄに応じた露光制御を行ない、Ｄ≧
   ｄのときには前記被写体からの反射光の光量に応じた調
   光による露光制御を行なう露光制御手段と を具備したことを特徴とする撮像装置。