JP3601146B2 - 測光装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被写体の輝度を測定する測光装置に関し、特に、カメラの自動露出制御等に好適に用いられる測光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１６は、従来の測光装置の一例を示すブロック図である。
測光回路５０からの測光出力は、Ａ／Ｄ変換器５１によって数値化された後に、演算部５２、蓄積時間設定部５３、判定部５５に接続される。
演算部５２は、Ａ／Ｄ変換器５１の出力に基づいて、測光値を演算する。
蓄積時間設定部５３は、Ａ／Ｄ変換器５１の出力に基づいて、次回測光時の出力が目標値近傍となるように、次回蓄積時の蓄積時間を算出し、蓄積制御部５４に出力する。
また、判定部５５は、Ａ／Ｄ変換器５１の出力に基づいて、今回の測光出力が測光ダイナミックレンジ内に入っているか否かを判定し、判定結果を蓄積制御部５４に出力する。
蓄積制御部５４は、蓄積時間設定部５３からの蓄積時間及び判定部５５の判定結果に基づいて、測光回路５０を制御する。この蓄積制御部５４は、今回の測光出力が測光ダイナミックレンジに入っていない場合には、測光値を無効として、測光回路５０に測光をやり直す等の制御を行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来の測光装置においては、前回の測光出力とその蓄積時間とから次回の蓄積時間を設定する、いわゆるソフトウェアＡＧＣ方式が採用れている。このソフトウェアＡＧＣ方式は、前回と次回とで被写界輝度がほぼ同一であるという仮定に基づいている。
しかし、実際には、被写界の輝度は、時事刻々変化している場合も多く、特にカメラの測光装置等の場合には、カメラのフレーミングが変化することによって測光装置に入射する光量も容易に変化してしまう。
更に、被写体を照らす光源が蛍光灯などの場合には電源周波数に同期して光量が揺らぎを起こす、いわゆるフリッカー現象が起きるので、次回の測光時の光量を予測するのが極めて困難である。そのために、予測通りの測光出力が得られないことも多かった。
【０００４】
上述した測光装置においては、判定部５５は、測光値の有効／無効を判定する判定値に、常に同じ値を用いていた。また、蓄積時間設定部５３も、次回の蓄積時間を設定する測光出力の目標値に、常に同じ値を用いていた。
ところが、測光装置によっては、複数の測光モードを有するものもある。例えば、カメラの測光装置では、被写界を分割して測光する分割測光モード、被写界の中央部を重点的に測光する中央重点測光モード、被写界のごく狭い領域を測光するスポット測光モードなどである。それらの異なるモードは、使用する測光出力の領域や領域数、測光出力の演算の方法などが異なっている
【０００５】
しかし、上記従来の測光装置においては、それに関する配慮が一切なされていないので、測光モードによっては、有効である測光データが無効と判定されたり、逆に、無効であるデータが有効と判定されたり、また、蓄積時間設定のための目標値が不適当であるために、測光データが無効になってしまうなどの不都合が生じていた。
【０００６】
そこで、本発明は、測光モードによって有効／無効の判定値を最適化することにより、測光エラーを減少させ、無駄がなく信頼性の高い測光装置を提供することを課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、蓄積型の測光素子を用いて被写界を複数領域に分割して測光し、その複数領域に応じた複数の測光出力を出力する測光回路と、複数の測光モードを設定可能な測光モード設定部と、前記測光モード設定部の設定に応じて、基準値を設定する基準値設定部と、前記基準値と前記測光回路の出力とに基づいて、前記測光回路の出力が有効か無効かを判定する有効性判定部とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１に記載の測光装置において、前記測光モード設定部は、設定する測光モードによって前記複数領域の内の使用する領域を選択することを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１に記載の測光装置において、前記測光モード設定部は、大きさの異なる複数の測光領域を設定可能であり、前記基準値設定部は、前記測光領域が小さいほど前記基準値を低くすることを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１に記載の測光装置において、前記測光モード設定部は、被写界の特定領域の輝度値を算出する第１のモードと、前記測光回路の出力を基に被写界の複数領域についての複数の輝度値を算出する第２のモードとを設定可能であり、前記基準値設定部は、前記第１のモードでの基準値を前記第２のモードでの基準値よりも低く設定することを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項１に記載の測光装置において、前記測光モード設定部は、設定する測光モードによって前記複数領域の内の使用する領域を選択し、前記有効性判定部は、前記使用領域の内の最高輝度の出力値と前記基準値とを比較して、前記出力値の方が大きいときに、前記測光回路の出力を有効と判定することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係わるカメラの測光装置の概略の構成を示すブロック図である。
測光回路１０から出力された測光データは、Ａ／Ｄ変換部１１によって数値化された後に、蓄積時間設定部１２、有効性判定部１３、領域作成部１４へ出力される。
蓄積時間設定部１２は、Ａ／Ｄ変換部１１からの出力と、目標レベル設定部２３からの出力と、前回の蓄積時間とに基づいて、次回の測光出力値が目標値になるように、次回の蓄積時間を設定し、蓄積制御部２４へ出力する。次回蓄積時間の求め方は、後に詳しく説明する。
【００１７】
有効性判定部１３は、Ａ／Ｄ変換部１１からの出力と、判定レベル設定部２２からの出力とから、前回の測光出力が有効であるか無効であるかを判定し、その出力は、蓄積制御部２４へ接続される。有効性の判定方法は後述する。
【００１８】
領域作成部１４は、測光モード設定部２１からの情報に基づいて、そのときの測光モードに応じた測光領域を形成するように、Ａ／Ｄ変換部１１の出力を加工する。領域作成部１４によって領域化されたデータは、輝度算出部１５に出力される。
【００１９】
測光モード設定部２１は、次のような３種類の測光モードが設定可能である。すなわち、被写界を複数に分割して、それぞれの輝度値を算出し、それら複数の輝度値に基づいて、適正露出値を算出する分割測光モード（以後、ＡＭＰモードと呼ぶ）、被写界の中央部を重点的に測光する中央重点モード（以後、ＣＷモードと呼ぶ）、被写界のごく狭い領域を測光するスポット測光モード（以後ＳＰモードと呼ぶ）の３種類である。
【００２０】
ＡＭＰモードの場合には、図３に示すように、２４０領域全てについての輝度値を求めるために、各々の領域を全て独立した測光領域とみなす。ＣＷモードの場合には、図３の中央部に示した５２領域を１領域とみなして、それらの測光出力を乎均する。ＳＰモードの場合には、更に中心部の４領域を１領域とみなして、それらの測光出力を平均化する。
【００２１】
輝度算出部１５は、領域作成部１４によって領域化されたデータを、レンズデータ記憶部１６からの撮影レンズ内に格納された撮影レンズの焦点距離、開放絞り値、射出瞳位置、ケラレ情報等のレンズデータに基づいて補正し、領域毎の輝度値を算出する。
露出演算部１７は、輝度算出部１５からの出力と、測光モード設定部２１からの情報に基づいて、設定された測光モードに応した露出演算を行い、公知の手法により適正露出値を算出する。
【００２２】
露出制御部１８は、不図示のカメラのレリーズボタンが押されることにより、露出演算部１７によって求められた適正露出値に基づいて、ミラー２、絞り１９、シャッタ２０を制御することにより、フィルムへの露光を行う。
【００２３】
蓄積制御部２４は、蓄積時間設定部１２によって設定された蓄積時間に従って、測光回路１０の制御を行って次回の測光を行う。蓄積を行うタイミングは、通常、露出演算部１７による露出演算が終了した後であるが、有効性判定部１３によって前回の測光データが無効と判定された場合には、露出演算を行わずに直ちに次回の測光を開始する。
【００２４】
目標レベル設定部２３は、測光モード設定部２１からの情報に基づいて、設定された測光モード毎に最適な測光目標レベルを設定し、蓄積時間設定部１２へ出力する。また、判定レベル設定部２２も同様に、測光モード設定部２１からの情報に基づいて、設定された測光モード毎に最適な有効性判定の基準値を設定し、有効性判定部１３へ出力する。
【００２５】
ここで、Ａ／Ｄ変換部１１、蓄積時間設定部１２、有効性判定部１３、領域作成部１４、輝度算出部１５、露出演算部１７、判定レベル設定部２２、目標レベル設定部２３、及び蓄積制御部２４は、全て制御回路であるマイクロプロセッサ（以下、マイコンと略す）１００によって実現される。マイコン１００内のプログラムについては後に詳しく説明する。
【００２６】
図２は、本発明の実施形態の光学系を示すブロック図である。
撮影レンズ１を通過した光束は、クイックリターンミラー２、拡散スクリーン３、コンデンサレンズ４、ペンタプリズム５、接眼レンズ６を通って、撮影者の目に到達する。
一方、光束の一部は、拡散スクリーン３によって拡散された後に、コンデンサレンズ４、ペンタプリズム５、測光用プリズム７、測光用レンズ８、を通して測光素子９へ到達する。
【００２７】
図３は、測光素子９の分割状態を被写界に照らし合わせて示した図である。
測光素子９は、例えばＣＣＤ等の蓄積型センサーによって構成されており、上下方向に１２分割、左右方向に２０分割された合計２４０領域からなり、被写界のほぼ全面を分割して測光できるようになっている。
また、使用する測光領域は、測光モード設定部２１の設定によって、選択されるようになっている。具体的には、ＡＭＰモードが選択されている場合には、２４０領域全ての領域の測光出力を演算に用い、ＣＷモードが選択されている場合には、図３に示した被写界の中央付近の５２個の測光領域のみを使用し、ＳＰモードが選択されている場合には、被写界の中央部の４領域のみを使用する。
【００２８】
図４は、測光素子９の構造を分かりやすく示した図である。
撮像画素２５は、上下方向に１２画素、左右方向に２０画素に分割された光電変換部から成っている。また、撮像画素２５の隣には、図中に斜線で塗りつぶして示したように、撮像画素と構成はほぼ同等であるが光電変換部が遮光されている補正用画素２６が、上下方向に３行、左右方向に２０画素に分割された形で配置されている。補正用画素２６の出力は、暗電流補正、アンプゲイン補正等に用いられる。アンプゲインの補正については本発明には直接関係ないので説明を省略するが、暗電流補正については後に説明を加える。
蓄積が終了すると、撮像画素２５及び補正用画素２６の電荷情報は、各画素に隣接して配置されている不図示のＨレジスタによって１列ずつＶレジスタ２７へ転送され、更に、Ｖレジスタによって１画素ずつ出力回路２８へ出力される。出力回路２８は、各画素信号の電荷出力を電圧に変換した後に、１倍（ゲインＬ）又は４倍（ゲインＨ）のアンプによって増幅した後に、測光素子９から出力させる。
【００２９】
図５は、測光素子９の不図示のＶｏｕｔ端子から出力される出力信号の信号形態を示した図である。
図中には、Ｖレジスタ１列分の信号が示されている。各出力信号は、信号取り込みのための同期クロックＳＹＮＣの立ち下がりに同期して取り込まれる。
まず最初に、基準電圧となるＶｏｒｅｆが出力される。各画素の信号成分は、このＶｏｒｅｆを基準として電位の低い方向に現れる。従って、各画素信号は、全てＶｏｒｅｆからの差として求められる。
次に、暗電流信号であるＶｏｐｂが出力される。その後に、このＶｏｐｂ成分を再びＶｏｒｅｆレベルにクランプする処理が行われる。従って、これ以降の出力は、全てこのＶｏｐｂ成分が差し引かれた形となって出力される。
更に、アンプゲイン補正用の出力Ｖ１、Ｖ２が出力され、その後に１２個の測光データが出力され、１列分の出力を完了する。この動作を２０回繰り返すことにより、１画面分の読み出しが完了する。
【００３０】
図６は、Ｖｏｐｂと測光素子９の出力ダイナミックレンジとの関係を分かりやすく示した図である。
既に述べたように、Ｖｏｐｂ出力後に、再び、Ｖｏｒｅｆレベルへのクランプを行うことにより、Ｖ１以降の出力は、実線で示したように全てＶｏｐｂ成分が除去された形で出力されている。ところが、クランプを行わなければ、出力は、点線で示したようなものになっているはずである。測光素子９の出力ダイナミックレンジは、出力回路の構成上、各信号出力とＶｏｐｂとの和によって制限されている。すなわち、点線で示した出力値が飽和電圧に達したところで出力の上限となる。従って、Ｖｏｐｂが大きければ大きいほど、測光成分の出力ダイナミックレンジは、小さくなる。
【００３１】
図７（Ａ）は、一般的な撮影における被写界の構図を示した図であり、図７（Ｂ）は、測光素子９の出力ダイナミックレンジと被写界内の輝度分布との関係を分かりやすく示した図である。
図７（Ｂ）のグラフにおいて、縦軸は測光出力であり、出力上限の飽和レベル（３．４Ｖ）と下限のノイズレベル（４０ｍＶ）の間の出力がダイナミックレンジとなっている。測光出力がこの範囲内に収まっていれば輝度値が算出可能である。
【００３２】
図７（Ａ）に示したような構図では、画面内に雲、空、木、人物等の異なる輝度の被写体が存在しており、それぞれの測光領域の出力レベルが異なっている。今、画面内の輝度分布がＡＭＰモードで示した矢印のように、雲が一番輝度が高く、続いて、空、木、人物の順であったとする。ＡＭＰモードの場合には、全ての測光領域の出力を用いるので、これらの出力全てがダイナミックレンジ内に収まっていることが望ましい。
【００３３】
ＣＷモードの場合には、図７（Ａ）に示したように、画面中央付近の出力しか使用しないので、使用する領域の出力分布は、図７（Ｂ）に示したように、ＡＭＰモードに比べて狭くなっている。
また、ＳＰモードの場合には、ＣＷモードよりも更に小さい範囲しか用いないので、その出力分布は、ＣＷモードよりも更に狭くなっている。
つまり、一般的な傾向として、使用する測光領域数が少なくなると、それらの輝度分布範囲も狭くなることが分かる。
【００３４】
図８は、各測光モードにおいて、測光素子９の蓄積時間の設定の仕方についての説明図である。図８の縦軸は、測光回路１０の出力電圧を対数表示で示したものである。一番左側の矢印で示した範囲が測光ダイナミックレンジである。
ＡＭＰモードの場合には、図７に説明したように、画面内に輝度の異なる複数の被写体が存在する確率が高いので、ダイナミックレンジを最大限利用できるような設定が望ましい。従って、図８に示したように、出力の最大値が比較的レベルの高い２．５６Ｖ付近に来るように、前回の測光出力と蓄積時間とから次回の蓄積時間の設定を行う。飽和レベルぎりぎりとせずに２．５６Ｖとしたのは、多少の誤差を見込んで出力がオーバーフローしないようにするためである。
【００３５】
ＣＷモードの場合には、ＡＭＰモードよりも輝度範囲が狭いと考えられるので、最大値の目標を１．２８Ｖ付近に設定する。ＡＭＰモードよりも低い値を設定したもう一つの理由は、測光出力が目標値通りにならない場合があり、その場合にも出力がオーバーフローしないようにするためである。
例えば、蛍光灯などのように電源周波数に応じて明るさが脈動する、いわゆるフリッカー光源を測光する場合では、前回の測光時と次回の測光時とでは、フリッカーにより光源の輝度が異なっているために、最適蓄積時間を正確に予測することが極めて困難である。
従って、そのような場合を考慮して、あらかじめ目標値を低めに設定しておけば、被写体輝度が予測値を上回った場合でも、オーバーフローして測光出力が無効になってしまうことを防止できる。但し、あまり目標値を低くしすぎると、被写界の暗い部分の測光出力がノイズレベルに埋もれてしまい、正確な測光値が算出できなくなるので注意が必要である。
【００３６】
ＳＰモードの場合には、ＣＷモードよりも更に輝度範囲が狭いと考えられるので、最大値の目標を更に下げて、６４０ｍＶ付近に設定する。設定値を低く取った理由は、ＣＷモードの時と同様である。
【００３７】
図９は、各測光モードにおける測光回路１０の測光出力と測光出力有効性の判定レベルとの関係を示した図である。図９の縦軸は、測光回路１０の出力電圧を対数表示で示したものである。一番左側の矢印で示した範囲が測光ダイナミックレンジである。
ＡＭＰモードの場合には、図７に説明したように、画面内に輝度の異なる複数の被写体が存在する確率か高く、また、アルゴリズム上からもそれら複数の被写体を別々の被写体として認識し、各測光領域毎にそれぞれの輝度値を算出可能であることが望ましい。そのために、ＡＭＰモードにおいては、一回の測光において、できるだけ輝度差のある被写体を測光ダイナミックレンジ内に入れることが要求される。従って、測光出力の最大値は、ある程度高いレベルである必要がある。
【００３８】
もちろん、図１２のＡに示したように、被写界内の輝度差か小さく、最高輝度の被写体と最低輝度の被写体との両方が測光ダイナミックレンジに入っていた場合には、最高値が小さくてもかまわない。
【００３９】
ところが、図１２のＢで示したように、被写界内の低輝度被写体の測光出力がノイズレベルであるＶｕｎ以下になってしまうと、その被写体の正確な輝度が算出不可能になってしまう。
上述したように、ＡＭＰモードの場合には、被写界内の複数の被写体輝度を算出することが要求されるので、図１２のＢのようなケースでは、測光出力の最高値があるレベル以下であれば、その測光データが無効であると判定した方がよい。図９に示したように、ここでは、そのレベルを６４０ｍＶとしている。
【００４０】
ＣＷモードのときには、ＡＭＰモードとは多少条件が異なっている。ＣＷモードは、既に説明したように、使用する測光領域内の測光出力を全て加算することにより、あたかも１個の測光領域のように見せかけている。そのために、測光領域内の高輝度領域の測光出力の値が加算値に支配的な影響を与える。
例えば、ある被写体において、領域内の出力の分布が、図９のＣＷで示したように最高値が１６０ｍＶであり、最低値かノイズレベルの４０ｍＶであったとする。この場合に、４０ｍＶの出力の方は、これ以上被写体輝度が低くてもノイズ成分があるために出力は下からない。
【００４１】
ここで今かりに、領域内の半数の出力が１６０ｍＶであり、残りの半数が４０ｍＶであったとする。ところが、実際には、４０ｍＶの出力がもっと小さく、図の一番右のＣＷ’に示したように、１０ｍＶのレベルであったとする。しかし、上述のようなＣＷモードの計算方法では、ＣＷで示した出力値と一番右のＣＷ’の出力値とではわすか０．２４ＥＶの誤差しか生じない。
このように、ＣＷモードでは、使用領域内の出力がノイズレベル以下になっても、最高輝度の出力が支配的であるので問題は生じにくい。従って、ＣＷモードでは、ＡＭＰモードよりも有効判定レベルを低く設定することが可能である。ここでは、そのレベルを１６０ｍＶとしている。
【００４２】
ＳＰモードの場合には、上述したようにＣＷモードよりも更に領域内の輝度差が小さいことが予想されるので、更に低い有効判定レベルを設定可能である。ここではその値を８０ｍＶとしている。
【００４３】
図１０は、マイコン１００のプログラムを示したフローチャートである。不図示のカメラのレリーズボタンが半押しされることによって、カメラの電源が入り、本プログラムが実行される。
まず、ステップＳ１０１において、電源立ち上げ後の最初の測光であるか否かを判別する。最初の測光であった場合には、ステップＳ１０２において、測光素子９の初期化を行い、出力回路２８のゲインをＬ、蓄積時間ｔを１０ｍＳに設定する。この１０ｍＳの蓄積時間は、フリッカー周期の約１周期分に相当するものである。蓄積時間をフリッカー周期程度まで長くすると、蓄積中にフリッカーの強弱が相殺されて、フリッカーの影響を受けにくい測光値を得ることができる。特に、初回の測光では、どの様な条件下で測光が行われているかが分からないので、フリッカーの影響を受けない測光値を得ることは、その後の安定した測光を行う上で重要である。
【００４４】
その後に、ステップＳ１０３において、測光ループ変数であるＦＮを０に初期化し、更に、ステップＳ１０４において、測光カウンターであるｎを０にセットする。
【００４５】
初回の測光でなかった場合には、ステップＳ１０５において、セットされた蓄積時間によって測光を行い、２４０領域それぞれの測光データを読み出す。
ステップＳ１０６では、測光を行う毎にカウンターｎに１を加える。
次に、ステップＳ１０７において、得られた測光データが有効であるか否かの判定を行う。判定の仕方は、後にサブルーチンのフローチャートに従って説明する。
ステップＳ１０８では、次回測光時の蓄積時間を算出する。次回蓄積時間の求め方は、後に詳しく説明する。
ステップＳ１０９では、次回測光時の測光素子９のアンプゲイン（Ｈ／Ｌ）の設定を決定する。アンプゲインの設定方法についても後に詳しく説明する。
【００４６】
次に、ステップＳ１１０では、ステップＳ１０７の結果に基づいて、今回の測光データが有効であったか否かを判定し、有効であった場合には、ステップＳ１１１でＦＮを０にクリアして、ステップＳ１１７に進み、有効でなかった場合には、ステップＳ１１２によってＦＮに１を加える。
【００４７】
ステップＳ１１３では、ＦＮ＝５であるか否か、すなわち測光エラーか５回連続したか否かを判別する。
ＦＮ＝５であった場合には、測光出力が長時間更新されないために、撮影者にカメラが故障したと思われる可能性かあり、性能として望ましくないので、データが有効でなくてもその後の演算を行い、露出制御値を更新するために、ステップＳ１１４において、ＦＮをクリアして、次のステップへ進む。
【００４８】
ＦＮ＝５でなかった場合には、ステップＳ１１５において、電源立ち上げ後の２回目の測光であるか否か、すなわちｎ＝２であるかを判定する。ｎが２でない場合には、ステップＳ１０５へ戻り、直ちに次の測光を行う。
ｎ＝２の場合には、ステップＳ１１６へ進み、ＦＮ＝２か、すなわち測光開始後の２回の測光の内、２回とも測光データが無効であったか否かを判定する。ＦＮ＝２であった場合には、電源立ち上げ後に、まだ、適正露出値の演算が１度も完了していないので、制御すべき露出値がまた求められていない。従って、そのときは、露出制御が不能となるので、撮影者がレリーズボタンを押しても露光禁止としなければならない。露光禁止期間か長いと速写性に欠けると共に、撮影者にカメラか壊れたと思われる場合かあり、性能として望ましくない。そこで、露光禁止期間を最小限にとどめるために、データの有効性が確保されていなくても何らかの露出制御値を算出するために、ステップＳ１１７へ進む。
【００４９】
１回目の測光ではなく、２回目の測光時に、このような処理を施す理由は以下の通りである。１回目の測光時は、ステップＳ１０２で説明したとおり、蓄積時間が１０ｍＳに固定されているので、１回目の測光でデータが有効になる確率は比較的少ない。２回目の測光時には、１回目の測光データを基にして、蓄積時間を調節しているので、データが有効である確率が高い。そのために、１回目のデータが有効でなかった場合には、そのまま直ちに測光をやり直し、２回目の測光時に速写性を確保するために、強制的に次のステップへ進ませるのである。
【００５０】
ステップＳ１１６において、ＦＮ＝２でない場合には、電源立ち上げ後の１回は測光が成功しており、既に、１回目の適正露出値の演算が終了しているので、急ぐ必要はなく、ステップＳ１０５へ戻り、測光をやり直す。
【００５１】
ステップＳ１１７では、測光データのアンプゲイン補正及び測光光学系による測光出力値の補正をするための各補正データを算出する。これらの補正データは、本発明には直接関係しないので説明を省略する。
ステップＳ１１８では、得られた測光データと補正値とに基づいて、設定された各測光モードに応じた方法により、絶対輝度値を算出する。そして、ステップＳ１１９では、求められた絶対輝度値を基にして設定された各測光モードに応じた手法により適正露出値を算出する。適正露出値の求め方は、本出願人による特開平６−９５２００号公報等に詳しく記載されているので、ここでは説明を省略する。
【００５２】
ステップＳ１２０では、不図示のレリーズボタンが全押しされたか否かを判定し、その場合には、ステップＳ１２１において、求められた適正露出値に基づいてフィルムへの露光を行った後に、全押しでない場合には、直接ステップＳ１２２へ進む。ステップＳ１２２において、半押しタイマーにより半押し解除後、所定時間経過したか否かを判定し、半押し継続中または所定時間内であった場合には、ステップＳ１０１へ戻って処理を繰り返し、タイマー切れであった場合にはプログラムを終了する。
【００５３】
図１１は、測光データの有効性を判定するサブルーチンを示すフローチャートである。図１０のステップＳ１０７が実行されることにより、本サブルーチンが呼び出されて実行される。
まず、ステップＳ２０１により、フラグＴＸ及びＴＮを０にクリアする。ＴＸは、蓄積時間が最長時間に達した場合に１が立ち、ＴＮは最短時間に達した場合に１が立つフラグである。
次に、ステップＳ２０２において、設定された測光モードがＡＭＰモードであるか否かを判定し、そうでない場合には、ステップＳ２０３に進み、ＣＷモードであるか否かを判定する。
ＡＭＰモードであった場合には、ステップＳ２０４において、有効判定レベルＶｏｋを６４０ｍＶに設定する。ＣＷモードであった場合には、ステップＳ２０５に進み、Ｖｏｋ＝１６０ｍＶに、ＳＰモードであった場合には、ステップＳ２０６に進み、Ｖｏｋ＝８０ｍＶに設定する。
【００５４】
次に、ステップＳ２０７によりＶｏｍａｘ，Ｖｏｐｂ、Ｖｏｍｉｎを求める。Ｖｏｍａｘは、各測光モードにおいて使用する測光領域の内の、測光データの信号成分が最大である領域の測光データである。
使用する測光領域は、ＡＭＰモードの場合には２４０領域全てであり、ＣＷモードでは図３に示した５２領域、ＳＰモードでは中心部の４領域である。Ｖｏｐｂは、Ｖｏｍａｘが存在する測光領域と同列にあるＶｏｐｂ出力である。例えば、図５に示したデータ１からデータ１２の中にＶｏｍａｘが存在した場合に、Ｖｏｐｂは、図中に示したＯＰＢとなる。Ｖｏｍｉｎは、Ｖｏｍａｘと同様に使用する測光領域の内の最小出力データである。
【００５５】
つぎに、ステップＳ２０８により、以下に示す数式１が成立するか否かを判定する。
Ｖｏｍａｘ＋Ｖｏｐｂ＜Ｖｏｖ …（１）
ここで、Ｖｏｖは、測光素子９の飽和出力電圧値であり、ゲインＨ、ゲインＬ毎にカメラ内の不図示の不揮発性メモリに記憶されているものである。Ｖｏｖの標準的な値は、３．４Ｖ程度である。既に説明したように、測光素子９の出力は、暗電流成分があらかじめ引かれた形で出力されているために、信号成分と暗電流成分の合計が測光素子９の飽和出力電圧値を越えることができない。従って、信号が飽和しているか否かを判別する際には、信号成分と暗電流成分との和を取った値で比較する必要があるのである。
【００５６】
数式１が成立した場合には、ステップＳ２０９へ進み、オーバーフローフラグＯＶに０を代入し、成立しなかった場合には、ステップＳ２１０へ進みＯＶに１を代入する。
ステップＳ２１１では、更に次の数式２の判定を行う。
Ｖｏｍｉｎ＞Ｖｕｎ …（２）
ここで、Ｖｕｎは、測光素子９のノイズ電圧レベル値であり、ゲインＨ、ゲインＬ毎にカメラ内の不図示の不揮発性メモリに記憶されているものである。Ｖｕｎの標準的な値は、４０ｍＶ程度である。
数式２が成立していた場合は、図１２のＡで示したように、最高出力も最低出力も測光ダイナミックレンジ内に収まっている状態であるので、ステップＳ２１２によってアンダーフローフラグＵＮに０を代入し、有効性を示すフラグＯＫに１を代入して処理を終了する。
【００５７】
ステップＳ２１１において、数式２が否定の場合には、図１２のＢに示したようにオーバーフローはしていないが、アンダーフローであった場合であるので、ステップＳ２１４によりアンダーフローフラグＵＮに１を代入する。
続いて、ステップＳ２１５において、数式３の判定を行う。
Ｖｏｍａｘ＞Ｖｏｋ …（３）
ここで、Ｖｏｋは、設定された測光モードに基づいて、ステップＳ２０４またはＳ２０５またはＳ２０６において代入された値である。
【００５８】
数式３が肯定の場合には、アンダーフローではあるが適正露出の演算に必要なダイナミックレンジが確保されているとみなして、ステップＳ２１６において、ＯＫに１を代入して処理を終了し、否定の場合には、ステップＳ２１７において、その回の蓄積時間ｉｎｔがｉｎｔ＿ｍａｘか、すなわち設定可能な最長蓄積時間であったか否かを判定する。
最長蓄積時間であった場合には、これ以上測光出力レベルを上げることは不可能であるので、ステップＳ２１８において、最長蓄積時間フラグＴＸに１を代入し、ステップＳ２１９において、ＯＫに１を代入する。
フラグＴＸは、測光ダイナミックレンジは確保されていないが、これ以上のレベル調整が不可能であることを示しているので、適正露出演算時に、このフラグを参照して特別な処理を行うこともできるが、それについては本発明に直接関係しないので説明を省略する。
ステップＳ２１７が否定の場合には、ステップＳ２２０において、ＯＫに０を代入する。
【００５９】
一方、ステップＳ２０８が否定であった場合には、ステップＳ２１０において、オーバーフローフラグＯＶに１を代入し、ステップＳ２２１において数式２の判定を行う。
ステップＳ２２１が肯定の場合には、図１２のＣのように、オーバーフローしているが、アンダーフローしていない場合であり、否定の場合には、図１２のＤのように、オーバーフローもアンダーフローもしている場合なので、それぞれの場合に応じて、ステップＳ２２２及びステップＳ２２３において、アンダーフローフラグＵＮに０または１を代入する。
【００６０】
続いて、ステップＳ２２４において、その回の蓄積時間ｉｎｔがｉｎｔ＿ｍｉｎか、すなわち設定可能な最短蓄積時間であったか否かを判定する。最短蓄積時間であった場合には、これ以上測光出力レベルを下げることは不可能であるので、ステップＳ２２５において、最短蓄積時間フラグＴＮに１を代入し、ステップＳ２２６において、ＯＫに１を代入する。
フラグＴＮは、測光ダイナミックレンジは確保されていないが、これ以上のレベル調整が不可能であることを示しているので、適正露出演算時に、このフラグを参照して特別な処理を行うこともできるが、それについては本発明に直接関係しないので説明を省略する。
ステップＳ２２４が否定の場合には、ステップＳ２２７において、ＯＫに０を代入し処理を終了する。
【００６１】
図１３は、次回蓄積時間ｉｎｔを求めるサブルーチンを示すフローチャートである。図１０のステップＳ１０８が実行されることにより、本サブルーチンが呼び出されて実行される。本サブルーチンが呼び出される前には、電源立ち上げ後少なくとも１回は測光が行われているので、直前の測光データがマイコン１００内の不図示のメモリに残っている。
【００６２】
まず、ステップＳ３０１において、設定された測光モードがＡＭＰモードであるか否かを判定し、そうでない場合には、ステップＳ３０２に進み、ＣＷモードであるか否かを判定する。
ＡＭＰモードであった場合には、ステップＳ３０３において、使用測光領域数を示す変数ｐｘに２４０を代入し、測光目標レベルＶａｇｃを２．５６Ｖに設定する。ＣＷモードであった場合には、ステップＳ３０４に進み、ｐｘ＝５２、Ｖａｇｃ＝１．２８Ｖに設定する。ＳＰモードであった場合には、ステップＳ３０５に進み、ｐｘ＝４、Ｖａｇｃ＝０．６４Ｖに設定する。
【００６３】
次に、ステップＳ３０６では、Ｓ２０８と同様に数式１の判定を、すなわち信号出力の最大値が飽和していないか否かの判定を行う。数式１が肯定の場合には、ステップＳ３０７へ進み、メモリに格納された測光データが電源立ち上げ後の初回測光のものであるか否かを判定し、そうであれば、ステップＳ３０８へ進んでＶｏｍａｘ＜４０ｍＶであるか否かを判定する。
Ｖｏｍａｘが４０ｍＶより小だった場合には、被写界はかなり暗いと予想される。また、電源立ち上げ時にレリーズボタンをすぐに全押しされた場合を想定して、できるだけ早くに適正露出値を出力する必要があるので、この場合には、ステップＳ３０９にあるように、測光素子９のゲインをＨにし、１次回蓄積時間を４０ｍＳに無条件に決定する。この４０ｍＳという数値は、カメラの測光装置に要求される測光下限から、１回目の測光により検出不可能であった明るさまでを、できるだけカバーできるような蓄積時間として使用する測光系に合わせて決定されたものである。従って、この数値は、カメラに要求される連写性と、測光装置に要求される低輝度限界と、測光系の明るさから最適値を決定すればよい。
【００６４】
ステップＳ３０８でＶｏｍａｘが４０ｍＶ以上であった場合には、次回苔積時間を計算によって最適化可能であるので、ステップＳ３１０へ進む。
ステップＳ３１０では、Ｖｏｍａｘ＝０Ｖであるか否かを判定し、そうであれば、ステップＳ３１１において、次回蓄積時間を前回の４倍とする。ステップＳ３１０が否定の場合には、ステップＳ３１２において、以下の数式４によって次回蓄積時間候補値ｉｎｔ’を求める。
ｉｎｔ’＝ｉｎｔ・Ｖａｇｃ／（Ｖｏｍａｘ＋Ｖｏｐｂ） …（４）
数式４の与えるｉｎｔ’の意味するところは、仮に前回と次回の測光時の被写界の明るさが等しいとすると、ｉｎｔ’の蓄積時間で次回の測光を行えば、次回測光時に求められるＶｏｍａｘ＋Ｖｏｐｂが、Ｖａｇｃに等しくなるというものである。ここで、ｉｎｔは前回の蓄積時間、ＶａｇｃはＶｏｍａｘ＋Ｖｏｐｂの目標値であり、設定された測光モードに応じてステップＳ３０３またはステップＳ３０４またはステップＳ３０５において設定された値である。
【００６５】
次に、ステップＳ３１３では、以下に示す数式５によって次回蓄積時間を決定する。
ｉｎｔ＝Ｋ・ｉｎｔ’＋（１−Ｋ）・ｉｎｔ …（５）
ここで、ｉｎｔ’はステップＳ３１２で求めた新たな蓄積時間値、ｉｎｔは前回の蓄積時間値、Ｋはフリッカー光源などの下で測光した場合に蓄積時間値が急激に変化しないための安定係数であり、前回の蓄積時間値に応じて、図１４のような値を取る変数である。
これを数式５に当てはめて考えると、蓄積時間が１０ｍＳ以下の場合には、Ｋ＝０．２５であるので、次回の蓄積時間はｉｎｔが３に対してｉｎｔ’が１の割合での加重平均となる。また、蓄積時間が２０ｍＳ以上の場合には、フリッカーの影響はほとんどないのでＫ＝１となり、ｉｎｔ’の値のみによって新たな蓄積時間の設定が行われる。
蓄積時間が１０ｍＳと２０ｍＳの中間では、数式６に示すように徐々にＫの値が変化するようになっている。
Ｋ＝０．０７５・ｉｎｔ−０．５ …（６）
但し、ｉｎｔは前回の蓄積時間値である。蓄積時間ｉｎｔをフリッカーによって受ける影響の度合いによってあまり変化させないようにした方がよい理由は、本発明に直接関係しないので説明は省略する。尚、Ｋの値に関しては、カメラの測光系や対象とする光源の特性によって最適化することが望ましいので、図１４の値に限定するものではない。
【００６６】
一方、ステップＳ３０６における数式２の判定が否定だった場合には、ステップＳ３１４へ進み、使用する測光領域の内オーバーフローした領域数をカウントし、変数ｏｖｆへ代入する。ここで、オーバーフローとは、その領域の信号出力＋暗電流出力がＶｏｖに達しているか否かによって判定する。ｏｖｆの最小値は１（飽和領域が１つだけ）、最大値はｐｘ（使用する全領域がオーバーフロー）である。
ステップＳ３１５では、ｏｖｆ＜ｐｘ／１６か否かを判定し、そうであれば、ステップＳ３１６において、次回蓄積時間ｉｎｔを前回の蓄積時間の２分の１に設定する。次に、ステップＳ３１７では、ｏｖｆ＜ｐｘ／８か否かを判定し、そうであれば、ステップＳ３１８において、次回蓄積時間ｉｎｔを前回の蓄積時間の４分の１に設定する。次に、ステップＳ３１９では、ｏｖｆ＜ｐｘ／４か否かを判定し、そうであれば、ステップＳ３２０において、次回蓄積時間ｉｎｔを前回の蓄積時間の８分の１に設定する。次に、ステップＳ３２１では、ｏｖｆ＜ｐｘ／２か否かを判定し、そうであれば、ステップＳ３２２において、次回蓄積時間ｉｎｔを前回の蓄積時間の１６分の１に設定する。
【００６７】
ステップＳ３２１が否定の場合には、ステップＳ３２３によって、前回の測光が電源立ち上げ後の１回目の測光であったか否かを判定し、そうであった場合には、図１０で説明したように、次回測光結果が有効無効に係わらず適正露出演算に用いられるので、オーバーフローしないように、ステップＳ３２４において、次回蓄積時間を短めの２０μＳに設定する。１回目の測光でなかった場合にはステップＳ３２２の処理を行う。
測光データがオーバーフローしていた場合の処理では、ステップＳ３１５からステップＳ３２２までに見られるように、オーバーフローした測光領域の数が多ければ多いほど被写界が明るいとみなして、次回蓄積時間を前回よりも短くするにうにしている。
【００６８】
図１５は、次回測光時の測光素子９内の出力回路２８のゲイン調整を行うサブルーチンを示すフローチャートである。図１０のステップＳ１０９が実行されることにより、本サブルーチンが呼び出されて実行される。
ステップＳ４０１では、出力回路２８のゲイン設定がゲインＬであるか否かを判定する。ゲインＬであった場合には、ステップＳ４０２において、次回蓄積時間ｉｎｔが、ｉｎｔ＞ｉｎｔ＿Ｌ＿ｍａｘであるか否かを判定する。ここで、ｉｎｔ＿Ｌ＿ｍａｘは、ゲイン切り換えのためのしきい値であり、４０ｍＳ程度の数値を代入すればよい。ステップＳ４０２を満たしている場合には、ステップＳ４０３へ進んで、次回の測光時にはゲインＨに切り換え、蓄積時間ｉｎｔを図１３で求めた値の４分の１とする。
【００６９】
ステップＳ４０１が否定の場合には、ゲインＨであるので、ステップＳ４０４において、ｉｎｔ＜ｉｎｔ＿Ｈ＿ｍｉｎであるか否かを判定し、そうであれば、ステップＳ４０５によって、次回の測光時のゲインをＬに、蓄積時間を図１３で求めたｉｎｔの４倍とする。ここで、ｉｎｔ＿Ｈ＿ｍｉｎは、５ｍＳ程度の数値を代入すればよい。
また、上の例でも分かるように、ｉｎｔ＿Ｌ＿ｍａｘとｉｎｔ＿Ｈ＿ｍｉｎの比は、ゲインＨ／Ｌの比である４倍以上の値であることが望ましい。これによって、測光データに多少の揺らぎがあっても、ゲイン切り換えにヒステリシス特性ができるために、必要以上にゲイン切り換えが行われて測光値が不安定になることを防止できる。
【００７０】
次に、ステップＳ４０６では、次回の蓄積時間があらかじめ設定された最小蓄積時間ｉｎｔ＿ｍｉｎを下回っていないか否かを判定し、下回っていた場合には、ステップＳ４０７により、蓄積時間をｉｎｔ＿ｍｉｎにクリップする。
同様に、ステップＳ４０８では、次回蓄積時間があらかじめ定められた最大蓄積時間ｉｎｔ＿ｍａｘを上回っていないか否かを判定し、上回っていた場合には、ステップＳ４０９により、蓄積時間をｉｎｔ＿ｍａｘにクリップする。
ここではｉｎｔ＿ｍｉｎ＝１０μＳ、ｉｎｔ＿ｍａｘ＝１００ｍＳとするが、この値は使用する測光光学系及び測光範囲などによって最適化するのがよい。
【００７１】
尚、本実施形態においては、目標レベル設定部２３が請求項の目標値設定部に、蓄積時間設定部１２が蓄積時間決定部に、ＡＭＰモードが第１のモードに、ＣＷモードまたはＳＰモードが第２のモードに、判定レベル設定部２２が有効性判定部にそれぞれ対応する。
【００７２】
前述した実施例では、中央重点測光、スポット測光を画面中央を基準とした例で説明したが、他の任意の位置、例えば、多点測距の測距領域などを基準とした、重点測光、スポット測光であってもよい。
【００７４】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような種々効果がある。
（１）測光モード設定部の設定に応じて測光回路の出力が有効か無効かを判定する基準値を最適化することにより、各測光モード毎に最適な判定が行えるようになった。（２）設定する測光モードによって、複数領域の内の使用する領域を選択することにより、使用する領域に応じて最適な基準値を設定可能になった。
（３）測光領域が小さいほど基準値を低くするようにしたことにより、小さい測光領域の時に測光出力が無効と判定される確率が低くなる。
（４）被写界の特定領域の輝度値を算出する第１のモードでの基準値を、被写界の複数領域についての輝度値を算出する第２のモードでの基準値よりも低く設定することにより、比較的広い測光レンジを必要としない第１のモードで測光値が無効であると判定される確率が低くなった。
（５）有効性判定部が使用領域の内の最高輝度の出力値と基準値とを比較し、出力値の方が大きいときに、測光回路の出力を有効とするようにしたことにより、有効／無効の判定がより確実に行えるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態の光学系を示した図である。
【図３】本実施形態の測光手段の分割状態を示す図である。
【図４】本実施形態の測光素子の構造を示した図である。
【図５】本実施形態の測光素子の測光出力の出力順序を示した図である。
【図６】本実施形態の測光素子の測光出力レベルを示した図である。
【図７】被写界と測光出力についての説明図である。
【図８】測光出力とダイナミックレンジとの関係の説明図である。
【図９】測光出力とダイナミックレンジとの関係の説明図である。
【図１０】本実施形態のアルゴリズムを示す流れ図である。
【図１１】本実施形態のアルゴリズムを示す流れ図である。
【図１２】測光出力とダイナミックレンジとの関係の説明図である。
【図１３】本実施形態のアルゴリズムを示す流れ図である。
【図１４】本実施形態のアルゴリズムを示す流れ図である。
【図１５】本実施形態のアルゴリズムを示す流れ図である。
【図１６】従来の技術を説明するブロック図である。
【符号の説明】
１ 撮影レンズ
２ クイックリターンミラー
３ 拡散スクリーン
４ コンデンサレンズ
５ ペンタプリズム
６ 接眼レンズ
７ 測光用プリズム
８ 測光用レンズ
９ 測光素子
１０ 測光素子
１１ Ａ／Ｄ変換部
１２ 蓄積時間設定部
１３ 有効性判定部
１４ 領域作成部
１５ 輝度算出部
１６ レンズデータ
１７ 露出演算部
１８ 露出制御部
１９ 絞り
２０ シャッター
２１ 測光モード設定部
２２ 判定レベル設定部
２３ 目標レベル設定部
２４ 蓄積制御部
２５ 撮像画素
２６ 補正用画素
２７ Ｖレジスタ
２８ 出力回路
５０ 測光回路
５１ Ａ／Ｄ変換器
５２ 演算部
５３ 蓄積時間設定部
５４ 蓄積制御部
５５ 判定部
１００ マイクロプロセッサ

Claims (5)

1. 蓄積型の測光素子を用いて被写界を複数領域に分割して測光し、その複数領域に応じた複数の測光出力を出力する測光回路と、
   複数の測光モードを設定可能な測光モード設定部と、
   前記測光モード設定部の設定に応じて、基準値を設定する基準値設定部と、
   前記基準値と前記測光回路の出力とに基づいて、前記測光回路の出力が有効か無効かを判定する有効性判定部と
   を備えたことを特徴とする測光装置。
2. 請求項１に記載の測光装置において、
   前記測光モード設定部は、設定する測光モードによって前記複数領域の内の使用する領域を選択すること
   を特徴とする測光装置。
3. 請求項１に記載の測光装置において、
   前記測光モード設定部は、大きさの異なる複数の測光領域を設定可能であり、
   前記基準値設定部は、前記測光領域が小さいほど前記基準値を低くすること
   を特徴とする測光装置。
4. 請求項１に記載の測光装置において、
   前記測光モード設定部は、被写界の特定領域の輝度値を算出する第１のモードと、前記測光回路の出力を基に被写界の複数領域についての複数の輝度値を算出する第２のモードとを設定可能であり、
   前記基準値設定部は、前記第１のモードでの基準値を前記第２のモードでの基準値よりも低く設定すること
   を特徴とする測光装置。
5. 請求項１に記載の測光装置において、
   前記測光モード設定部は、設定する測光モードによって前記複数領域の内の使用する領域を選択し、
   前記有効性判定部は、前記使用領域の内の最高輝度の出力値と前記基準値とを比較して、前記出力値の方が大きいときに、前記測光回路の出力を有効と判定すること
   を特徴とする測光装置。

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