JP3684030B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像素子による撮像手段により、光学像を電気信号に変える撮像装置に関し、特に露出制御のために予備発光を行う撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、固体撮像素子を有する撮像装置には、実際に撮影する本露光の前に、被写体の露出条件を測定するためにあらかじめ予備発光を行い、この測光データにより本露光のための発光条件を求め本発光を行う手法が知られている。この従来の手法では、測光用のエリアは１つで大きさは撮影画角程度であり、このエリアの測光結果を平均して調光レベル（本発光のレベル）を決定していた。また、測光エリアが複数ある場合でも、複数エリアのうち平均値が最大である１つのエリアを選択して、その測光結果を用いて調光を行うシステムであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、撮影画角程度の大きな測光エリアが１つの場合、被写体の反射率や明るさ、更に測光エリアに占める被写体の割合によって平均した結果が大きく左右され、時には撮影結果が適正規制レベルに至らないこともあった。また、複数エリアのうち平均値が最大である１つのエリアを選択して、その測光結果を用いて調光を行う場合でも、主被写体よりも反射率の高いものがあった場合などは、反射率の高いものにあわせて発光するため撮影結果がアンダになるなどの不得意なシーンがあった。
【０００４】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、被写体の反射率や測光エリアに占める割合等に応じて適正な調光レベルで撮影できる撮像装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、撮像装置を次の（１）〜（５）のとおりに構成する。
（１）固体撮像素子から被写体の光学像を取り込む撮像手段と、被写体を照射するための第１の発光と第２の発光を行う発光手段と、前記撮像手段より送られた信号を処理し複数の測光エリアから測光情報を得る測光手段とを有する撮像装置において、
前記複数の測光エリアをその測光エリア数よりも少ない複数の測光ブロックに分け、前記複数の測光ブロック毎に異なる所定の重み付けの係数を与え、前記複数の測光ブロックにおける前記第１の発光の測光結果を基準値と比較し、その比較結果により前記複数の測光ブロックの各重み付けの係数を前記所定の重み付けの係数とは異なる係数に変え、それにより前記第２の発光の明るさを演算し、その演算結果により前記第２の発光の明るさを制御する制御手段を備えた撮像装置。
（２）前記第１の発光による前記複数の測光エリアの測光値を所定値と比較することで被写体の位置を想定し、その想定した位置を中心にする前記（１）に記載の撮像装置。
（３）複数の測光ブロック毎に与える所定の重み付けの係数を、面積ごとに異ならせる前記（１）又は（２）に記載の撮像装置。
（４）制御手段は、第２の発光の明るさを演算する際、測光手段からの外光のみの測光値を用いて外光による影響を除くものである前記（１）ないし（３）のいずれかに記載の撮像装置。
（５）被写体までの距離を求める測距手段を備え、制御手段は、第１の発光の測光結果にもとづいて算出した第２の発光の明るさが、前記測距手段の測距結果により求めた発光の明るさの所定倍を越える場合、前記第２の発光の明るさを前記所定倍内に限定するものである前記（１）ないし（３）のいずれかに記載の撮像装置。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明をスチルビデオカメラの実施例により詳しく説明する。なお本発明は静止画専用の撮像装置に限らず、動画，静止画兼用の撮像装置等の、適宜の撮像装置で実施できる。また撮像装置に限らず、撮像方法の形で、またこの撮像方法を実現するためのプログラムを格納したメモリカード等の記憶媒体の形で実施することができる。
【００１５】
【実施例】
（実施例１）
図１は実施例１である“スチルビデオカメラ”の構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１において、１はレンズのプロテクトとメインスイッチを兼ねるバリア、２は被写体の光学像を固体撮像素子４に結像させるレンズ、３はレンズ２を通った光量を可変するための絞り、４はレンズ２で結像された被写体を画像信号として取り込むための固体撮像素子、５は固体撮像素子４より出力される画像信号に各種の補正，クランプ等を行う撮像信号処理回路、６は撮像信号処理回路５より出力される画像信号のアナログ−ディジタル変換を行うＡ／Ｄ変換器、７はＡ／Ｄ変換器６より出力された画像データに各種の補正を行ったりデータを圧縮する信号処理部、８は固体撮像素子４，撮像信号処理回路５，Ａ／Ｄ変換器６，信号処理部７に、各種タイミング信号を出力するタイミング発生部、９は各種演算とスチルビデオカメラ全体を制御する全体制御・演算部、１０は画像データを一時的に記憶するためのメモリ部、１１は記録媒体に記録または読み出しを行うためのインターフェース部、１２は画像データの記録または読み出しを行うための半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体、１３は外部コンピュータ等と通信するためのインターフェース部、１４は第１のストロークと第２のストロークを有するレリーズスイッチ、１５はストロボ発光部、１６は外光がくらいときまたは被写体にコントラストが少ないときに発光する補助光発光部である。
【００１７】
前述の構成における撮影時のスチルビデオカメラの動作について、図２のフローチャートに従って説明する。
【００１８】
バリア１がオープンされるとメイン電源がオンされ、次にコントロール系の電源がオンし、ＡＦレンズのレンズ位置をリセット位置まで駆動し、レリーズスイッチ１４の第１のストロークに応じてオンする第１のスイッチがオンされるまで待機する。第１のスイッチがオンされると（Ｓ２０１）、再びＡＦレンズのレンズ位置を所定の位置まで駆動し、撮像信号処理回路５やＡ／Ｄ変換器６などの撮像系回路の電源をオンする。
【００１９】
全体制御・演算部９は絞り３を開放にし（Ｓ２０２）、固体撮像素子４を通り撮像信号処理回路５から出力された信号はＡ／Ｄ変換器６で変換された後、信号処理部７に入力される。そのデータを基に露出の演算を全体制御・演算部９で行う（Ｓ２０３）。
【００２０】
この測光を行った結果により明るさを判断し（Ｓ２０４）、その結果に応じて全体制御・演算部９は絞りを制御する（Ｓ２０６）。また、暗いと判断した場合や逆光と判断した場合、またはストロボ強制発光用の外部操作部材が押されている場合はフラグをセットし、全体制御・演算部９の制御によりストロボ発光部１５の発光する際にエネルギを貯えるコンデンサに充分に充電を行い（Ｓ２０５）、その他の場合は、フラグを立てずにまた充電も行わない。
【００２１】
次に、固体撮像素子４を通り撮像信号処理回路５から出力された信号をもとに、高周波成分を取り出し被写体までの距離の演算を全体制御・演算部９で行う（Ｓ２０９）。この時、被写体のコントラストの差が小さい時や暗いと判断したとき（Ｓ２０７）は補助光発光部１６から補助光を発光する（Ｓ２０８）。その後、レンズを駆動して合焦か否かを判断し（Ｓ２１０）、合焦していないと判断したときは、再びレンズを駆動し測距を行う。
【００２２】
合焦後、Ｓ２０５によりフラグが立っている場合はストロボ発光モードと判断する（Ｓ２１１）。そうでない場合はレリーズスイッチ１４の第２のストロークに応じてオンする第２のスイッチがオンされるまで待機し（Ｓ２１２）、第２のスイッチがオンされたら本露光を行い（Ｓ２１３）、撮影を終了する。
【００２３】
Ｓ２１１でストロボ発光モードであると判断した場合は、レリーズスイッチ１４の第２のストロークに応じてオンする第２のスイッチがオンされるまで待機する（Ｓ２１４）。第２のスイッチがオンされたらＳ２０９で得られた距離情報を基に絞りを制御し（Ｓ２１５）、第１の測光を行い（Ｓ２１６）測光結果を記憶しておく。
【００２４】
測光においては、図３（ｂ）に示すようにブロックＡ，ブロックＢ，ブロックＣそれぞれの測光ブロックについて測光を行う。測光ブロックは、撮影画角を８＊８の６４エリアに分割した（図３（ａ））うちの、ブロックＡは２＊２、ブロックＢは４＊４、ブロックＣは６＊６を使用する。測光ブロックＡ，Ｂ，Ｃの中心はそれぞれ同じであり撮影画角の中心と一致し、ブロック位置は固定とする。また面積比は測光ブロックＡを基準に、測光ブロックＢは約３倍、測光ブロックＣは約５倍である。この測光１の時の電子シャッタスピードは、後述するＳ２１８と同じシャッタスピードに設定されている。
【００２５】
また、Ｓ２１５での絞り制御は、Ｓ２１７の第１の発光が常に一定の光量で発光した場合に、被写体との距離や反射率により変化する反射光が固体撮像素子４へ適度な光量で入射するように制御している。その時の絞りの値は（１）式で表すことができる。
【００２６】
Ａｖ＝２＊Ｌｏｇ2 （Ｄ／Ｌ）＋Ｙ ……（１）
Ａｖ ：絞り値
Ｌ ：距離情報
Ｄ，Ｙ：所定値
（１）式で示すＤ，Ｙは所定値であり、第１の発光の発光量が一定であれば変える必要はないが、被写体からの反射光が固体撮像素子４へより適切な光量で入射するためにモードにより絞り制御量Ｄ，Ｙを切り替えても良い。例えば、至近距離で撮影するマクロモード、反射率の高い紙などを撮影する書類モード、逆光時に強制的に発光する日昼モード、コントラストで表現する白黒モードなどを設けて切り替えても良い。無論、各モードを組み合わせて更に細かいモードを設定して切り替えても良い。
【００２７】
その後、第１の発光を行い（Ｓ２１７）、発光が終わると同時に電子シャッタを閉じる（Ｓ２１８）。この時の第１の発光は、第２の発光のための充電エネルギをなるべく減らさないために、また測光できるための必要十分な発光量でよい理由から、最大でも全発光時の４〜５段落ちくらいになる発光量が良い。この場合、第１の発光による充電用コンデンサの電圧降下はフル充電の約７〜１０［％］であり、第１の発光後の残充電電圧はほぼ一定の値となる特徴がある。また、電子シャッタスピードは第１の発光時間が約２０［μｓｅｃ］であるので、シャッタスピードを１水平期間ぐらいの約１／１００００〜１／１５０００秒とする。電子シャッタを切ることにより１フィールドの期間露光し続けるよりも、ストロボが発光していない時間の外光による露光分を蓄積しないので、測光２におけるストロボ光の測光精度が向上する効果がある。
【００２８】
測光１及び測光２（Ｓ２１９）では、固体撮像素子４を通り撮像信号処理回路５から出力された信号をＡ／Ｄ変換器６で変換し信号処理部７に入力したデータをもとに、被写体からの反射光の光量を全体制御・演算部９で演算し測光値を得る。そして、この測光値から適正レベルからの差（ΔＥｖ）を以下の方法で求める。
【００２９】
まず、各ブロックごとに基準値からの差を（２）式で求める（ΔＡ，ΔＢ，ΔＣ）（（２）式はブロックＡのみ記載。ブロックＢ，ブロックＣも同様に求める）。
【００３０】
ΔＡ＝Ｌｏｇ2(Pre ＿Ａ−Prepre＿Ａ）／（Ref −Prepre＿Ａ）……（２）
Prepre＿Ａ：測光１の測光値
Pre ＿Ａ ：測光２の測光値
Ref ：基準値
この時、測光２における固体撮像素子４からの出力はストロボ光と外光が混合したものである。適正値に対する純粋なストロボ光のみの光量を求めるため、外光のみの測光値である測光１の結果を、ストロボ光と外光が混合した測光２の結果から差し引く。測光２はＳ２１８で述べたように電子シャッタスピードを早く切ることで外光の影響を減らしていることに加え、同じシャッタスピードで露光した外光のみの測光値である測光１の結果を差し引くことで、第１の発光によるストロボ光のみの正確な量を知ることができる。
【００３１】
更には、外光の明るさによりストロボ光の必要なレベルは変化するが、基準値から測光１の測光値、つまり外光分を差し引くことで対応し、これにより必要なストロボ光が正確に求めることができる。
【００３２】
次に、各ブロックから求めたΔＡ，ΔＢ，ΔＣから（３）式により適正レベルからの差ΔＥｖを求める。
【００３３】
ΔＥｖ＝（ａ＊ΔＡ＋ｂ＊ΔＢ＋ｃ＊ΔＣ）／（ａ＋ｂ＋ｃ）＋ｄ……（３）
但し、（３）式における係数ａ，ｂ，ｃ，ｄは後述するように、所定値との比較結果により場合分けする。
【００３４】
係数は、ａ＝３，ｂ＝１，ｃ＝４，ｄ＝０をデフォルト値とする。
【００３５】
比較は、ΔＡ，ΔＢ，ΔＣを所定値Ｘと比べ、
・所定値より大きければ係数（ａ，ｂ，ｃ）はそのままデフォルト値とする。
【００３６】
・所定値より小さければ係数（ａ，ｂ，ｃ）を“０”とする。但し、全てが所定値より小さければ係数はすべてそのままとする。
【００３７】
これは、反射光量により各測光ブロックにおける被写体の有無を調べ、反射光量が所定値より小さいときは被写体がないものと判断し、そのブロックの情報は使用しない。但し、すべてが所定値より小さいとなった場合は、すべての情報を使用する。
【００３８】
比較の結果、以下のケースに分ける。
【００３９】
Ｃａｓｅ１ 全てが所定値より小さい場合
∴ ａ＝３，ｂ＝１，ｃ＝４，ｄ＝０
Ｃａｓｅ２ ΔＣのみ所定値より大きい場合
∴ ａ＝ｂ＝０，ｃ＝４，ｄ＝１．７４
Ｃａｓｅ３ ΔＡのみ所定値より小さい場合
∴ ａ＝０，ｂ＝１，ｃ＝４，ｄ＝１．３２
Ｃａｓｅ４ Ｃａｓｅ１〜Ｃａｓｅ３以外の場合
∴ ａ，ｂ，ｃは比較結果の通り、ｄ＝０
この演算結果に各補正項を加え、最終的な本発光に必要なガイドナンバ（ＧＮｏ．）を（４）式から求める。
【００４０】
【数１】
【００４１】
補正項１は、図４（ａ）のように外光の明るさにより変化する項である。また、モードにより（ｂ）のように変化するパターンを変えると様々なシーンに対応することができる。
【００４２】
また、補正項２は適正に対して±何段微調整したいときなどフレキシブルに設定できる項である。例えば、撮影者がストロボ光を＋０．２段明るく発光させたいときなどは、操作部材で＋０．２段と設定すればβ＝０．２と設定することで対応が可能となる。
【００４３】
ここで、Ｓ２１９で求めた第２の発光に必要なガイドナンバを、Ｓ２０９で求めた測距情報とＳ２１５で設定した絞り値から求めたガイドナンバを比較し（Ｓ２２０）、Ｓ２１９で求めたガイドナンバがＳ２０９とＳ２１５で求めたガイドナンバよりも２段以上大きい場合は、Ｓ２０９とＳ２１５で求めたガイドナンバを第２の発光のガイドナンバとする（Ｓ２２１）。２段以下の場合はそのままとする。
【００４４】
例えば、Ｓ２１９で求めたガイドナンバが“８”となり、Ｓ２０９で求めた測距結果が“１．５［ｍ］”、Ｓ２１５で設定した絞りが“ｆ＝２．５”の場合、Ｓ２０９とＳ２１５で求めるガイドナンバは“３．７５”である。この時、Ｓ２１９で求めたガイドナンバは、Ｓ２０９とＳ２１５で求めたガイドナンバよりも２段以上大きいので、第２の発光のガイドナンバはＳ２０９とＳ２１５で求めたガイドナンバより２段アップ（光量が４倍）の“７．５”となる。Ｓ２０９とＳ２１５で求めたガイドナンバはいわゆるＤＶ調光方式で、反射率が１８％程度のものが適正露出となる方法である。これよりも２段以上明るく光らなければならないとすると被写体の反射率は４％以下となる。これは、被写体としてはまれなケースなので、苦手なシーンのために第１の発光による測光が正確に測光できなかったと判断し、発光の明るさの上限をＤＶ調光方式で求めたものの２段アップでリミットをかける。
【００４５】
以上より求めた第２の発光のためのガイドナンバから、図５に示したストロボの特性を表す“ガイドナンバと発光時間のテーブル”を用いて、第２の発光の発光時間を全体制御・演算部９で算出する（Ｓ２２２）。この時、第２の発光のためのガイドナンバがテーブルの最大値を越えている場合は、越えている分を算出しその分だけ撮像信号処理回路５のゲインをアップする。ただし、ノイズの影響などを考慮し最大１段アップとする。これにより、ストロボの到達距離が通常の場合よりも最大１．４倍になるメリットがある。これは、小型化等によりメインコンデンサを容量の少ないものにした場合など、ストロボのパワーが小さいときには特に有効である。
【００４６】
そして本露光を開始し（Ｓ２２５）、全体制御・演算部９の制御よりストロボ発光部１５へストロボトリガパルスが送られ、このパルスに同期してストロボ１５は第２の発光を開始し、Ｓ２２２で得られた発光時間が経過したら、その瞬間に発光を停止する（Ｓ２２６）。
【００４７】
露光が終了すると（Ｓ２２７）、固体撮像素子４を通り撮像信号処理回路５で処理され出力された画像信号はＡ／Ｄ変換器６でＡ−Ｄ変換され、信号処理部７を通り全体制御・演算部９によりメモリ部１０に書き込まれる。その後、メモリ部１０に蓄積されたデータは、全体制御・演算部９の制御により記録媒体制御Ｉ／Ｆ部１１を通り半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体１２に記録される。
【００４８】
次に、以上の構成から成る本実施例のストロボ発光のタイミングを、図６のタイミングチャートに従って説明する。
【００４９】
レリーズスイッチ１４の第１のスイッチがオンすると（ｔ１）、ＡＦレンズのレンズ位置を必要な位置まで駆動し（ｔ２）、撮像信号処理回路５やＡ／Ｄ変換器６など撮像信号処理回路系の電源をオンする。全体制御・演算部９は、絞り３を開放にし（ｔ３）、固体撮像素子４を通り撮像信号処理回路５から出力された信号をＡ／Ｄ変換器６で変換したデータをもとに、被写体からの反射光の光量の演算を全体制御・演算部９で行う。この測光の結果、暗いと判断した場合は全体制御・演算部９からストロボ発光部１５を構成する発光のためのコンデンサに充電を充分に行い（ｔ４）、絞りを制御する（ｔ５）。
【００５０】
次に、固体撮像素子４を通り撮像信号処理回路５から出力された信号をもとに、被写体までの距離の演算を全体制御・演算部９で行う。そしてレンズ２を駆動して（ｔ６）合焦か否かを判断し、合焦していないと判断したときは、再びレンズを駆動し測距を行う。被写体までの測距を行う際に、まわりが暗いと判断したときや被写体のコントラストが一様なときには、全体制御・演算部９は補助光発光部１６へ発光を促す信号を送り補助光発光部１６は補助光を照射する（ｔ７）。
【００５１】
合焦後、レリーズスイッチ１４の第２のストロークに応じてオンする第２のスイッチがオンされるまで待機する。ストロボ発光モードがオンの場合、第２のスイッチがオンされると（ｔ８）、距離情報より求めた絞り値へ絞りを制御する（ｔ９）。次に、第１の発光の前に露光を行いこれを第１の測光値とする。続いて全体制御・演算部９からの制御によりストロボトリガパルスが送られ、このパルスの立ち上がりに同期してストロボ発光部１５は第１の発光を行う（ｔ１１）。そして第１の発光が終わると共に電子シャッタを切り露光を終了し、これを第２の測光値とする。この第１の発光により固体撮像素子４を通り撮像信号処理回路５から出力された信号をＡ／Ｄ変換器６で変換し信号処理部７に入力したデータをもとに、被写体からの反射光の光量の演算を全体制御・演算部９で行う。この測光の結果から第２の発光の発光時間を決定する。
【００５２】
続いて、本露光を開始すると共に、全体制御・演算部９の制御によりストロボトリガパルスが送られ、このパルスの立ち上がりに同期してストロボ発光部１５は第２の発光を開始する（ｔ１２）。所定の時間が経過したら、瞬時に発光を停止する（ｔ１３）。そして第２の発光が終わると共に電子シャッタを閉じ、本露光を終了する。
【００５３】
以上説明したように、本実施例によれば、各測光ブロックにおける被写体の有無，範囲等に応じて最適な調光レベルで撮影できる。また、外光の影響を避け、極端に明るい被写体に影響されることなく、適正な調光レベルで撮影できる。
【００５４】
（実施例２）
実施例２である“スチルビデオカメラ”のハードウエア構成は、実施例１と同一であり、説明は省略する。
【００５５】
撮影時のストロボの発光動作について、図７のフローチャートに従って説明する。なお、図中図２のフローチャートと同等の動作を行うステップについては同じ番号を付加した。
【００５６】
バリア１がオープンされるとメイン電源がオンされ、次にコントロール系の電源がオンし、ＡＦレンズのレンズ位置をリセット位置まで駆動し、レリーズスイッチ１４の第１のストロークに応じてオンする第１のスイッチがオンされるまで待機する。第１のスイッチがオンされると（Ｓ２０１）、再びＡＦレンズのレンズ位置を所定の位置まで駆動し、撮像信号処理回路５やＡ／Ｄ変換器６などの撮像系回路の電源をオンする。
【００５７】
全体制御・演算部９は絞り３を開放にし（Ｓ２０２）、固体撮像素子４を通り撮像信号処理回路５から出力された信号はＡ／Ｄ変換器６で変換された後、信号処理部７に入力される。そのデータを基に露出の演算を全体制御・演算部９で行う（Ｓ２０３）。
【００５８】
この測光を行った結果により明るさを判断し（Ｓ２０４）、その結果に応じて全体制御・演算部９は絞りを制御する（Ｓ２０６）。また、暗いと判断した場合や逆光と判断した場合、またはストロボ強制発光用の外部操作部材が押されている場合はフラグをセットし、全体制御・演算部９の制御によりストロボ発光部１５の発光する際にエネルギを貯えるコンデンサに充分に充電を行い（Ｓ２０５）、その他の場合は、フラグを立てずにまた充電も行わない。
【００５９】
次に、固体撮像素子４を通り撮像信号処理回路５から出力された信号をもとに、高周波成分を取り出し被写体までの距離の演算を全体制御・演算部９で行う（Ｓ２０９）。この時、被写体のコントラストの差が小さい時や暗いと判断したとき（Ｓ２０７）は補助光発光部１６から補助光を発光する（Ｓ２０８）。その後、レンズを駆動して合焦か否かを判断し（Ｓ２１０）、合焦していないと判断したときは、再びレンズを駆動し測距を行う。
【００６０】
合焦後、Ｓ２０５によりフラグが立っている場合はストロボ発光モードと判断する（Ｓ２１１）。そうでない場合はレリーズスイッチ１４の第２のストロークに応じてオンする第２のスイッチがオンされるまで待機し（Ｓ２１２）、第２のスイッチがオンされたら本露光を行い（Ｓ２１３）、撮影を終了する。
【００６１】
Ｓ２１１でストロボ発光モードであると判断した場合は、レリーズスイッチ１４の第２のストロークに応じてオンする第２のスイッチがオンされるまで待機する（Ｓ２１４）。第２のスイッチがオンされたらＳ２０９で得られた距離情報を基に絞りを制御し（Ｓ２１５）、第１の測光を行い（Ｓ２１６）測光結果を記憶しておく。
【００６２】
測光においては、実施例１とは異なり、図３（ａ）に示すように撮影画角を８＊８の６４エリアに分割した各エリアについて行う。また、電子シャッタスピードは、後述するＳ２１８と同じシャッタスピードに設定されている。
【００６３】
また、Ｓ２１５での絞り制御は、Ｓ２１７の第１の発光が常に一定の光量で発光した場合に、被写体との距離や反射率により変化する反射光が固体撮像素子４へ適度な光量で入射するように制御している。その時の絞りの値は（１）式で表すことができる。
【００６４】
Ａｖ＝２＊Ｌｏｇ2 （Ｄ／Ｌ）＋Ｙ ……（１）
Ａｖ ：絞り値
Ｌ ：距離情報
Ｄ，Ｙ：所定値
（１）式で示すＤ，Ｙは所定値であり、第１の発光の発光量が一定であれば変える必要はないが、被写体からの反射光が固体撮像素子４へより適切な光量で入射するためにモードにより絞り制御量Ｄ，Ｙを切り替えても良い。例えば、至近距離で撮影するマクロモード、反射率の高い紙などを撮影する書類モード、逆光時に強制的に発光する日昼モード、コントラストで表現する白黒モードなどを設けて切り替えても良い。無論、各モードを組み合わせて更に細かいモードを設定して切り替えても良い。
【００６５】
その後、第１の発光を行い（Ｓ２１７）、発光が終わると同時に電子シャッタを閉じる（Ｓ２１８）。この時の第１の発光は、第２の発光のための充電エネルギをなるべく減らさないために、また測光できるための必要十分な発光量でよい理由から、最大でも全発光時の４〜５段落ちくらいになる発光量が良い。この場合、第１の発光による充電用コンデンサの電圧降下はフル充電の約７〜１０［％］であり、第１の発光後の残充電電圧はほぼ一定の値となる特徴がある。また、電子シャッタスピードは第１の発光時間が約２０［μｓｅｃ］であるので、シャッタスピードを１水平期間ぐらいの約１／１００００〜１／１５０００秒とする。電子シャッタを切ることにより１フィールドの期間露光し続けるよりも、ストロボが発光していない時間の外光による露光分を蓄積しないので、測光２（Ｓ２１９）におけるストロボ光の測光精度が向上する効果がある。
【００６６】
以下のＳ７０１，Ｓ７０２は、実施例１のフローに付加されたフローである。
【００６７】
測光２において６４分割されたすべてのエリアにおいて検出された積分値を所定値と比較する（Ｓ７０１）。その結果、所定値以上のところ（図３（ｃ）の左下部）に被写体があるものと判断して、それらエリア群の重心位置を求める。その重心位置を中心として、２＊２までを測光ブロックＡ、４＊４までを測光ブロックＢ、６＊６までを測光ブロックＣと設定する。中心を一致させることで測光ブロックが撮影画角からはみ出す場合は、端を撮影画角の端にあわせ（図３（ｄ））演算用の測光ブロックの位置を決定する（Ｓ７０２）。すべてのエリアが所定値よりも小さかった場合は、演算用の測光ブロックは撮影画角の中心に設定する（図３（ｂ））。また面積比は測光ブロックＡを基準に、測光ブロックＢは約３倍、測光ブロックＣは約５倍である。
【００６８】
前述のようにプリ発光の前後で測光を行うことにより、ストロボ光の反射光の有無を基に被写体の有無が判別でき、その演算の結果測光ブロックの位置を被写体の中心に設定することが可能となる。そのため演算の精度は向上し、第２の発光をより適正なレベルで行うことが可能となる。
【００６９】
測光１及び測光２（Ｓ２１９）では、固体撮像素子４を通り撮像信号処理回路５から出力された信号をＡ／Ｄ変換器６で変換し信号処理部７に入力したデータをもとに、被写体からの反射光の光量を全体制御・演算部９で演算し測光値を得る。そして、この測光値から適正レベルからの差（ΔＥｖ）を以下の方法で求める。
【００７０】
まず、各ブロックごとに基準値からの差を（２）式で求める（ΔＡ，ΔＢ，ΔＣ）（（２）式はブロックＡのみ記載。ブロックＢ，ブロックＣも同様に求める）。
【００７１】
ΔＡ＝Ｌｏｇ2(Pre ＿Ａ−Prepre＿Ａ）／（Ref −Prepre＿Ａ）……（２）
Prepre＿Ａ：測光１の測光値
Pre ＿Ａ ：測光２の測光値
Ref ：基準値
この時、測光２における固体撮像素子４からの出力はストロボ光と外光が混合したものである。適正値に対する純粋なストロボ光のみの光量を求めるため、外光のみの測光値である測光１の結果を、ストロボ光と外光が混合した測光２の結果から差し引く。測光２はＳ２１８で述べたように電子シャッタスピードを早く切ることで外光の影響を減らしていることに加え、同じシャッタスピードで露光した外光のみの測光値である測光１の結果を差し引くことで、第１の発光によるストロボ光のみの正確な量を知ることができる。
【００７２】
更には、外光の明るさによりストロボ光の必要なレベルは変化するが、基準値から測光１の測光値、つまり外光分を差し引くことで対応し、これにより必要なストロボ光が正確に求めることができる。
【００７３】
次に、各ブロックから求めたΔＡ，ΔＢ，ΔＣから（３）式により適正レベルからの差ΔＥｖを求める。
【００７４】
ΔＥｖ＝（ａ＊ΔＡ＋ｂ＊ΔＢ＋ｃ＊ΔＣ）／（ａ＋ｂ＋ｃ）＋ｄ……（３）
但し、（３）式における係数ａ，ｂ，ｃ，ｄは後述するように、所定値との比較結果により場合分けする。
【００７５】
係数は、ａ＝３，ｂ＝１，ｃ＝４，ｄ＝０をデフォルト値とする。
【００７６】
比較は、ΔＡ，ΔＢ，ΔＣを所定値Ｘと比べ、
・所定値より大きければ係数（ａ，ｂ，ｃ）はそのままデフォルト値とする。
【００７７】
・所定値より小さければ係数（ａ，ｂ，ｃ）を“０”とする。但し、全てが所定値より小さければ係数は全てそのままとする。
【００７８】
これは、反射光量により各測光ブロックにおける被写体の有無を調べ、反射光量が所定値より小さいときは被写体がないものと判断し、そのブロックの情報は使用しない。但し、すべてが所定値より小さいとなった場合は、すべての情報を使用する。
【００７９】
比較の結果、以下のケースに分ける。
【００８０】
Ｃａｓｅ１ 全てが所定値より小さい場合
∴ ａ＝３，ｂ＝１，ｃ＝４，ｄ＝０
Ｃａｓｅ２ ΔＣのみ所定値より大きい場合
∴ ａ＝ｂ＝０，ｃ＝４，ｄ＝１．７４
Ｃａｓｅ３ ΔＡのみ所定値より小さい場合
∴ ａ＝０，ｂ＝１，ｃ＝４，ｄ＝１．３２
Ｃａｓｅ４ Ｃａｓｅ１〜Ｃａｓｅ３以外の場合
∴ ａ，ｂ，ｃは比較結果の通り、ｄ＝０
この演算結果に各補正項を加え、最終的な本発光に必要なガイドナンバ（ＧＮｏ．）を（４）式から求める。
【００８１】
【数２】
【００８２】
補正項１は、図４（ａ）のように外光の明るさにより変化する項である。また、モードにより（ｂ）のように変化するパターンを変えると様々なシーンに対応することができる。
【００８３】
また、補正項２は適正に対して±何段微調整したいときなどフレキシブルに設定できる項である。例えば、撮影者がストロボ光を＋０．２段明るく発光させたいときなどは、操作部材で＋０．２段と設定すればβ＝０．２と設定することで対応が可能となる。
【００８４】
ここで、Ｓ２１９で求めた第２の発光に必要なガイドナンバを、Ｓ２０９で求めた測距情報とＳ２１５で設定した絞り値から求めたガイドナンバを比較し（Ｓ２２０）、Ｓ２１９で求めたガイドナンバがＳ２０９とＳ２１５で求めたガイドナンバよりも２段以上大きい場合は、Ｓ２０９とＳ２１５で求めたガイドナンバを第２の発光のガイドナンバとする（Ｓ２２１）。２段以下の場合はそのままとする。
【００８５】
例えば、Ｓ２１９で求めたガイドナンバが“８”となり、Ｓ２０９で求めた測距結果が“１．５［ｍ］”、Ｓ２１５で設定した絞りが“ｆ＝２．５”の場合、Ｓ２０９とＳ２１５で求めるガイドナンバは“３．７５”である。この時、Ｓ２１９で求めたガイドナンバは、Ｓ２０９とＳ２１５で求めたガイドナンバよりも２段以上大きいので、第２の発光のガイドナンバはＳ２０９とＳ２１５で求めたガイドナンバより２段アップ（光量が４倍）の“７．５”となる。Ｓ２０９とＳ２１５で求めたガイドナンバはいわゆるＤＶ調光方式で、反射率が１８％程度のものが適正露出となる方法である。これよりも２段以上明るく光らなければならないとすると被写体の反射率は４％以下となる。これは、被写体としてはまれなケースなので、苦手なシーンのために第１の発光による測光が正確に測光できなかったと判断し、発光の明るさの上限をＤＶ調光方式で求めたものの２段アップでリミットをかける。
【００８６】
以上より求めた第２の発光のためのガイドナンバから、図５に示したストロボの特性を表す“ガイドナンバと発光時間のテーブル”を用いて、第２の発光の発光時間を全体制御・演算部９で算出する（Ｓ２２２）。この時、第２の発光のためのガイドナンバがテーブルの最大値を越えている場合は、越えている分を算出しその分だけ撮像信号処理回路５のゲインをアップする。ただし、ノイズの影響などを考慮し最大１段アップとする。これにより、ストロボの到達距離が通常の場合よりも最大１．４倍になるメリットがある。これは、小型化等によりメインコンデンサを容量の少ないものにした場合など、ストロボのパワーが小さいときには特に有効である。
【００８７】
そして本露光を開始し（Ｓ２２５）、全体制御・演算部９の制御よりストロボ発光部１５へストロボトリガパルスが送られ、このパルスに同期してストロボ１５は第２の発光を開始し、Ｓ２２２で得られた発光時間が経過したら、その瞬間に発光を停止する（Ｓ２２６）。
【００８８】
露光が終了すると（Ｓ２２７）、固体撮像素子４を通り撮像信号処理回路５で処理され出力された画像信号はＡ／Ｄ変換器６でＡ−Ｄ変換され、信号処理部７を通り全体制御・演算部９によりメモリ部１０に書き込まれる。その後、メモリ部１０に蓄積されたデータは、全体制御・演算部９の制御により記録媒体制御Ｉ／Ｆ部１１を通り半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体１２に記録される。
【００８９】
本実施例の動作のタイミングは図６と同様なのでタイミングチャートの説明は省略する。
【００９０】
以上説明したように、本実施例によれば、被写体の位置に応じて適正な調光レベルで撮影できる。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、適正な調光レベルで撮影ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１の構成を示すブロック図
【図２】 実施例１の動作を示すフローチャート
【図３】 測光ブロックの説明図
【図４】 補正光の説明図
【図５】 発光時間を求めるテーブルを示す図
【図６】 実施例１の動作を示すタイミングチャート
【図７】 実施例２の動作を示すフローチャート
【符号の説明】
４ 固体撮像素子
９ 全体制御・演算部
１５ ストロボ発光部
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像素子による撮像手段により、光学像を電気信号に変える撮像装置に関し、特に露出制御のために予備発光を行う撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、固体撮像素子を有する撮像装置には、実際に撮影する本露光の前に、被写体の露出条件を測定するためにあらかじめ予備発光を行い、この測光データにより本露光のための発光条件を求め本発光を行う手法が知られている。この従来の手法では、測光用のエリアは１つで大きさは撮影画角程度であり、このエリアの測光結果を平均して調光レベル（本発光のレベル）を決定していた。また、測光エリアが複数ある場合でも、複数エリアのうち平均値が最大である１つのエリアを選択して、その測光結果を用いて調光を行うシステムであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、撮影画角程度の大きな測光エリアが１つの場合、被写体の反射率や明るさ、更に測光エリアに占める被写体の割合によって平均した結果が大きく左右され、時には撮影結果が適正規制レベルに至らないこともあった。また、複数エリアのうち平均値が最大である１つのエリアを選択して、その測光結果を用いて調光を行う場合でも、主被写体よりも反射率の高いものがあった場合などは、反射率の高いものにあわせて発光するため撮影結果がアンダになるなどの不得意なシーンがあった。
【０００４】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、被写体の反射率や測光エリアに占める割合等に応じて適正な調光レベルで撮影できる撮像装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、撮像装置を次の（１）〜（５）のとおりに構成する。
（１）固体撮像素子から被写体の光学像を取り込む撮像手段と、被写体を照射するための第１の発光と第２の発光を行う発光手段と、前記撮像手段より送られた信号を処理し複数の測光エリアから測光情報を得る測光手段とを有する撮像装置において、
前記複数の測光エリアをその測光エリア数よりも少ない複数の測光ブロックに分け、前記複数の測光ブロック毎に異なる所定の重み付けの係数を与え、前記複数の測光ブロックにおける前記第１の発光の測光結果を基準値と比較し、その比較結果により前記複数の測光ブロックの各重み付けの係数を前記所定の重み付けの係数とは異なる係数に変え、それにより前記第２の発光の明るさを演算し、その演算結果により前記第２の発光の明るさを制御する制御手段を備えた撮像装置。
（２）前記第１の発光による前記複数の測光エリアの測光値を所定値と比較することで被写体の位置を想定し、その想定した位置を中心にする前記（１）に記載の撮像装置。
（３）複数の測光ブロック毎に与える所定の重み付けの係数を、面積ごとに異ならせる前記（１）又は（２）に記載の撮像装置。
（４）制御手段は、第２の発光の明るさを演算する際、測光手段からの外光のみの測光値を用いて外光による影響を除くものである前記（１）ないし（３）のいずれかに記載の撮像装置。
（５）被写体までの距離を求める測距手段を備え、制御手段は、第１の発光の測光結果にもとづいて算出した第２の発光の明るさが、前記測距手段の測距結果により求めた発光の明るさの所定倍を越える場合、前記第２の発光の明るさを前記所定倍内に限定するものである前記（１）ないし（３）のいずれかに記載の撮像装置。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明をスチルビデオカメラの実施例により詳しく説明する。なお本発明は静止画専用の撮像装置に限らず、動画，静止画兼用の撮像装置等の、適宜の撮像装置で実施できる。また撮像装置に限らず、撮像方法の形で、またこの撮像方法を実現するためのプログラムを格納したメモリカード等の記憶媒体の形で実施することができる。
【００１５】
【実施例】
（実施例１）
図１は実施例１である“スチルビデオカメラ”の構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１において、１はレンズのプロテクトとメインスイッチを兼ねるバリア、２は被写体の光学像を固体撮像素子４に結像させるレンズ、３はレンズ２を通った光量を可変するための絞り、４はレンズ２で結像された被写体を画像信号として取り込むための固体撮像素子、５は固体撮像素子４より出力される画像信号に各種の補正，クランプ等を行う撮像信号処理回路、６は撮像信号処理回路５より出力される画像信号のアナログ−ディジタル変換を行うＡ／Ｄ変換器、７はＡ／Ｄ変換器６より出力された画像データに各種の補正を行ったりデータを圧縮する信号処理部、８は固体撮像素子４，撮像信号処理回路５，Ａ／Ｄ変換器６，信号処理部７に、各種タイミング信号を出力するタイミング発生部、９は各種演算とスチルビデオカメラ全体を制御する全体制御・演算部、１０は画像データを一時的に記憶するためのメモリ部、１１は記録媒体に記録または読み出しを行うためのインターフェース部、１２は画像データの記録または読み出しを行うための半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体、１３は外部コンピュータ等と通信するためのインターフェース部、１４は第１のストロークと第２のストロークを有するレリーズスイッチ、１５はストロボ発光部、１６は外光がくらいときまたは被写体にコントラストが少ないときに発光する補助光発光部である。
【００１７】
前述の構成における撮影時のスチルビデオカメラの動作について、図２のフローチャートに従って説明する。
【００１８】
バリア１がオープンされるとメイン電源がオンされ、次にコントロール系の電源がオンし、ＡＦレンズのレンズ位置をリセット位置まで駆動し、レリーズスイッチ１４の第１のストロークに応じてオンする第１のスイッチがオンされるまで待機する。第１のスイッチがオンされると（Ｓ２０１）、再びＡＦレンズのレンズ位置を所定の位置まで駆動し、撮像信号処理回路５やＡ／Ｄ変換器６などの撮像系回路の電源をオンする。
【００１９】
全体制御・演算部９は絞り３を開放にし（Ｓ２０２）、固体撮像素子４を通り撮像信号処理回路５から出力された信号はＡ／Ｄ変換器６で変換された後、信号処理部７に入力される。そのデータを基に露出の演算を全体制御・演算部９で行う（Ｓ２０３）。
【００２０】
この測光を行った結果により明るさを判断し（Ｓ２０４）、その結果に応じて全体制御・演算部９は絞りを制御する（Ｓ２０６）。また、暗いと判断した場合や逆光と判断した場合、またはストロボ強制発光用の外部操作部材が押されている場合はフラグをセットし、全体制御・演算部９の制御によりストロボ発光部１５の発光する際にエネルギを貯えるコンデンサに充分に充電を行い（Ｓ２０５）、その他の場合は、フラグを立てずにまた充電も行わない。
【００２１】
次に、固体撮像素子４を通り撮像信号処理回路５から出力された信号をもとに、高周波成分を取り出し被写体までの距離の演算を全体制御・演算部９で行う（Ｓ２０９）。この時、被写体のコントラストの差が小さい時や暗いと判断したとき（Ｓ２０７）は補助光発光部１６から補助光を発光する（Ｓ２０８）。その後、レンズを駆動して合焦か否かを判断し（Ｓ２１０）、合焦していないと判断したときは、再びレンズを駆動し測距を行う。
【００２２】
合焦後、Ｓ２０５によりフラグが立っている場合はストロボ発光モードと判断する（Ｓ２１１）。そうでない場合はレリーズスイッチ１４の第２のストロークに応じてオンする第２のスイッチがオンされるまで待機し（Ｓ２１２）、第２のスイッチがオンされたら本露光を行い（Ｓ２１３）、撮影を終了する。
【００２３】
Ｓ２１１でストロボ発光モードであると判断した場合は、レリーズスイッチ１４の第２のストロークに応じてオンする第２のスイッチがオンされるまで待機する（Ｓ２１４）。第２のスイッチがオンされたらＳ２０９で得られた距離情報を基に絞りを制御し（Ｓ２１５）、第１の測光を行い（Ｓ２１６）測光結果を記憶しておく。
【００２４】
測光においては、図３（ｂ）に示すようにブロックＡ，ブロックＢ，ブロックＣそれぞれの測光ブロックについて測光を行う。測光ブロックは、撮影画角を８＊８の６４エリアに分割した（図３（ａ））うちの、ブロックＡは２＊２、ブロックＢは４＊４、ブロックＣは６＊６を使用する。測光ブロックＡ，Ｂ，Ｃの中心はそれぞれ同じであり撮影画角の中心と一致し、ブロック位置は固定とする。また面積比は測光ブロックＡを基準に、測光ブロックＢは約３倍、測光ブロックＣは約５倍である。この測光１の時の電子シャッタスピードは、後述するＳ２１８と同じシャッタスピードに設定されている。
【００２５】
また、Ｓ２１５での絞り制御は、Ｓ２１７の第１の発光が常に一定の光量で発光した場合に、被写体との距離や反射率により変化する反射光が固体撮像素子４へ適度な光量で入射するように制御している。その時の絞りの値は（１）式で表すことができる。
【００２６】
Ａｖ＝２＊Ｌｏｇ2 （Ｄ／Ｌ）＋Ｙ ……（１）
Ａｖ ：絞り値
Ｌ ：距離情報
Ｄ，Ｙ：所定値
（１）式で示すＤ，Ｙは所定値であり、第１の発光の発光量が一定であれば変える必要はないが、被写体からの反射光が固体撮像素子４へより適切な光量で入射するためにモードにより絞り制御量Ｄ，Ｙを切り替えても良い。例えば、至近距離で撮影するマクロモード、反射率の高い紙などを撮影する書類モード、逆光時に強制的に発光する日昼モード、コントラストで表現する白黒モードなどを設けて切り替えても良い。無論、各モードを組み合わせて更に細かいモードを設定して切り替えても良い。
【００２７】
その後、第１の発光を行い（Ｓ２１７）、発光が終わると同時に電子シャッタを閉じる（Ｓ２１８）。この時の第１の発光は、第２の発光のための充電エネルギをなるべく減らさないために、また測光できるための必要十分な発光量でよい理由から、最大でも全発光時の４〜５段落ちくらいになる発光量が良い。この場合、第１の発光による充電用コンデンサの電圧降下はフル充電の約７〜１０［％］であり、第１の発光後の残充電電圧はほぼ一定の値となる特徴がある。また、電子シャッタスピードは第１の発光時間が約２０［μｓｅｃ］であるので、シャッタスピードを１水平期間ぐらいの約１／１００００〜１／１５０００秒とする。電子シャッタを切ることにより１フィールドの期間露光し続けるよりも、ストロボが発光していない時間の外光による露光分を蓄積しないので、測光２におけるストロボ光の測光精度が向上する効果がある。
【００２８】
測光１及び測光２（Ｓ２１９）では、固体撮像素子４を通り撮像信号処理回路５から出力された信号をＡ／Ｄ変換器６で変換し信号処理部７に入力したデータをもとに、被写体からの反射光の光量を全体制御・演算部９で演算し測光値を得る。そして、この測光値から適正レベルからの差（ΔＥｖ）を以下の方法で求める。
【００２９】
まず、各ブロックごとに基準値からの差を（２）式で求める（ΔＡ，ΔＢ，ΔＣ）（（２）式はブロックＡのみ記載。ブロックＢ，ブロックＣも同様に求める）。
【００３０】
ΔＡ＝Ｌｏｇ2(Pre ＿Ａ−Prepre＿Ａ）／（Ref −Prepre＿Ａ）……（２）
Prepre＿Ａ：測光１の測光値
Pre ＿Ａ ：測光２の測光値
Ref ：基準値
この時、測光２における固体撮像素子４からの出力はストロボ光と外光が混合したものである。適正値に対する純粋なストロボ光のみの光量を求めるため、外光のみの測光値である測光１の結果を、ストロボ光と外光が混合した測光２の結果から差し引く。測光２はＳ２１８で述べたように電子シャッタスピードを早く切ることで外光の影響を減らしていることに加え、同じシャッタスピードで露光した外光のみの測光値である測光１の結果を差し引くことで、第１の発光によるストロボ光のみの正確な量を知ることができる。
【００３１】
更には、外光の明るさによりストロボ光の必要なレベルは変化するが、基準値から測光１の測光値、つまり外光分を差し引くことで対応し、これにより必要なストロボ光が正確に求めることができる。
【００３２】
次に、各ブロックから求めたΔＡ，ΔＢ，ΔＣから（３）式により適正レベルからの差ΔＥｖを求める。
【００３３】
ΔＥｖ＝（ａ＊ΔＡ＋ｂ＊ΔＢ＋ｃ＊ΔＣ）／（ａ＋ｂ＋ｃ）＋ｄ……（３）
但し、（３）式における係数ａ，ｂ，ｃ，ｄは後述するように、所定値との比較結果により場合分けする。
【００３４】
係数は、ａ＝３，ｂ＝１，ｃ＝４，ｄ＝０をデフォルト値とする。
【００３５】
比較は、ΔＡ，ΔＢ，ΔＣを所定値Ｘと比べ、
・所定値より大きければ係数（ａ，ｂ，ｃ）はそのままデフォルト値とする。
【００３６】
・所定値より小さければ係数（ａ，ｂ，ｃ）を“０”とする。但し、全てが所定値より小さければ係数はすべてそのままとする。
【００３７】
これは、反射光量により各測光ブロックにおける被写体の有無を調べ、反射光量が所定値より小さいときは被写体がないものと判断し、そのブロックの情報は使用しない。但し、すべてが所定値より小さいとなった場合は、すべての情報を使用する。
【００３８】
比較の結果、以下のケースに分ける。
【００３９】
Ｃａｓｅ１ 全てが所定値より小さい場合
∴ ａ＝３，ｂ＝１，ｃ＝４，ｄ＝０
Ｃａｓｅ２ ΔＣのみ所定値より大きい場合
∴ ａ＝ｂ＝０，ｃ＝４，ｄ＝１．７４
Ｃａｓｅ３ ΔＡのみ所定値より小さい場合
∴ ａ＝０，ｂ＝１，ｃ＝４，ｄ＝１．３２
Ｃａｓｅ４ Ｃａｓｅ１〜Ｃａｓｅ３以外の場合
∴ ａ，ｂ，ｃは比較結果の通り、ｄ＝０
この演算結果に各補正項を加え、最終的な本発光に必要なガイドナンバ（ＧＮｏ．）を（４）式から求める。
【００４０】
【数１】
補正項１は、図４（ａ）のように外光の明るさにより変化する項である。また、モードにより（ｂ）のように変化するパターンを変えると様々なシーンに対応することができる。
【００４２】
また、補正項２は適正に対して±何段微調整したいときなどフレキシブルに設定できる項である。例えば、撮影者がストロボ光を＋０．２段明るく発光させたいときなどは、操作部材で＋０．２段と設定すればβ＝０．２と設定することで対応が可能となる。
【００４３】
ここで、Ｓ２１９で求めた第２の発光に必要なガイドナンバを、Ｓ２０９で求めた測距情報とＳ２１５で設定した絞り値から求めたガイドナンバを比較し（Ｓ２２０）、Ｓ２１９で求めたガイドナンバがＳ２０９とＳ２１５で求めたガイドナンバよりも２段以上大きい場合は、Ｓ２０９とＳ２１５で求めたガイドナンバを第２の発光のガイドナンバとする（Ｓ２２１）。２段以下の場合はそのままとする。
【００４４】
例えば、Ｓ２１９で求めたガイドナンバが“８”となり、Ｓ２０９で求めた測距結果が“１．５［ｍ］”、Ｓ２１５で設定した絞りが“ｆ＝２．５”の場合、Ｓ２０９とＳ２１５で求めるガイドナンバは“３．７５”である。この時、Ｓ２１９で求めたガイドナンバは、Ｓ２０９とＳ２１５で求めたガイドナンバよりも２段以上大きいので、第２の発光のガイドナンバはＳ２０９とＳ２１５で求めたガイドナンバより２段アップ（光量が４倍）の“７．５”となる。Ｓ２０９とＳ２１５で求めたガイドナンバはいわゆるＤＶ調光方式で、反射率が１８％程度のものが適正露出となる方法である。これよりも２段以上明るく光らなければならないとすると被写体の反射率は４％以下となる。これは、被写体としてはまれなケースなので、苦手なシーンのために第１の発光による測光が正確に測光できなかったと判断し、発光の明るさの上限をＤＶ調光方式で求めたものの２段アップでリミットをかける。
【００４５】
以上より求めた第２の発光のためのガイドナンバから、図５に示したストロボの特性を表す“ガイドナンバと発光時間のテーブル”を用いて、第２の発光の発光時間を全体制御・演算部９で算出する（Ｓ２２２）。この時、第２の発光のためのガイドナンバがテーブルの最大値を越えている場合は、越えている分を算出しその分だけ撮像信号処理回路５のゲインをアップする。ただし、ノイズの影響などを考慮し最大１段アップとする。これにより、ストロボの到達距離が通常の場合よりも最大１．４倍になるメリットがある。これは、小型化等によりメインコンデンサを容量の少ないものにした場合など、ストロボのパワーが小さいときには特に有効である。
【００４６】
そして本露光を開始し（Ｓ２２５）、全体制御・演算部９の制御よりストロボ発光部１５へストロボトリガパルスが送られ、このパルスに同期してストロボ１５は第２の発光を開始し、Ｓ２２２で得られた発光時間が経過したら、その瞬間に発光を停止する（Ｓ２２６）。
【００４７】
露光が終了すると（Ｓ２２７）、固体撮像素子４を通り撮像信号処理回路５で処理され出力された画像信号はＡ／Ｄ変換器６でＡ−Ｄ変換され、信号処理部７を通り全体制御・演算部９によりメモリ部１０に書き込まれる。その後、メモリ部１０に蓄積されたデータは、全体制御・演算部９の制御により記録媒体制御Ｉ／Ｆ部１１を通り半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体１２に記録される。
【００４８】
次に、以上の構成から成る本実施例のストロボ発光のタイミングを、図６のタイミングチャートに従って説明する。
【００４９】
レリーズスイッチ１４の第１のスイッチがオンすると（ｔ１）、ＡＦレンズのレンズ位置を必要な位置まで駆動し（ｔ２）、撮像信号処理回路５やＡ／Ｄ変換器６など撮像信号処理回路系の電源をオンする。全体制御・演算部９は、絞り３を開放にし（ｔ３）、固体撮像素子４を通り撮像信号処理回路５から出力された信号をＡ／Ｄ変換器６で変換したデータをもとに、被写体からの反射光の光量の演算を全体制御・演算部９で行う。この測光の結果、暗いと判断した場合は全体制御・演算部９からストロボ発光部１５を構成する発光のためのコンデンサに充電を充分に行い（ｔ４）、絞りを制御する（ｔ５）。
【００５０】
次に、固体撮像素子４を通り撮像信号処理回路５から出力された信号をもとに、被写体までの距離の演算を全体制御・演算部９で行う。そしてレンズ２を駆動して（ｔ６）合焦か否かを判断し、合焦していないと判断したときは、再びレンズを駆動し測距を行う。被写体までの測距を行う際に、まわりが暗いと判断したときや被写体のコントラストが一様なときには、全体制御・演算部９は補助光発光部１６へ発光を促す信号を送り補助光発光部１６は補助光を照射する（ｔ７）。
【００５１】
合焦後、レリーズスイッチ１４の第２のストロークに応じてオンする第２のスイッチがオンされるまで待機する。ストロボ発光モードがオンの場合、第２のスイッチがオンされると（ｔ８）、距離情報より求めた絞り値へ絞りを制御する（ｔ９）。次に、第１の発光の前に露光を行いこれを第１の測光値とする。続いて全体制御・演算部９からの制御によりストロボトリガパルスが送られ、このパルスの立ち上がりに同期してストロボ発光部１５は第１の発光を行う（ｔ１１）。そして第１の発光が終わると共に電子シャッタを切り露光を終了し、これを第２の測光値とする。この第１の発光により固体撮像素子４を通り撮像信号処理回路５から出力された信号をＡ／Ｄ変換器６で変換し信号処理部７に入力したデータをもとに、被写体からの反射光の光量の演算を全体制御・演算部９で行う。この測光の結果から第２の発光の発光時間を決定する。
【００５２】
続いて、本露光を開始すると共に、全体制御・演算部９の制御によりストロボトリガパルスが送られ、このパルスの立ち上がりに同期してストロボ発光部１５は第２の発光を開始する（ｔ１２）。所定の時間が経過したら、瞬時に発光を停止する（ｔ１３）。そして第２の発光が終わると共に電子シャッタを閉じ、本露光を終了する。
【００５３】
以上説明したように、本実施例によれば、各測光ブロックにおける被写体の有無，範囲等に応じて最適な調光レベルで撮影できる。また、外光の影響を避け、極端に明るい被写体に影響されることなく、適正な調光レベルで撮影できる。
【００５４】
（実施例２）
実施例２である“スチルビデオカメラ”のハードウエア構成は、実施例１と同一であり、説明は省略する。
【００５５】
撮影時のストロボの発光動作について、図７のフローチャートに従って説明する。なお、図中図２のフローチャートと同等の動作を行うステップについては同じ番号を付加した。
【００５６】
バリア１がオープンされるとメイン電源がオンされ、次にコントロール系の電源がオンし、ＡＦレンズのレンズ位置をリセット位置まで駆動し、レリーズスイッチ１４の第１のストロークに応じてオンする第１のスイッチがオンされるまで待機する。第１のスイッチがオンされると（Ｓ２０１）、再びＡＦレンズのレンズ位置を所定の位置まで駆動し、撮像信号処理回路５やＡ／Ｄ変換器６などの撮像系回路の電源をオンする。
【００５７】
全体制御・演算部９は絞り３を開放にし（Ｓ２０２）、固体撮像素子４を通り撮像信号処理回路５から出力された信号はＡ／Ｄ変換器６で変換された後、信号処理部７に入力される。そのデータを基に露出の演算を全体制御・演算部９で行う（Ｓ２０３）。
【００５８】
この測光を行った結果により明るさを判断し（Ｓ２０４）、その結果に応じて全体制御・演算部９は絞りを制御する（Ｓ２０６）。また、暗いと判断した場合や逆光と判断した場合、またはストロボ強制発光用の外部操作部材が押されている場合はフラグをセットし、全体制御・演算部９の制御によりストロボ発光部１５の発光する際にエネルギを貯えるコンデンサに充分に充電を行い（Ｓ２０５）、その他の場合は、フラグを立てずにまた充電も行わない。
【００５９】
次に、固体撮像素子４を通り撮像信号処理回路５から出力された信号をもとに、高周波成分を取り出し被写体までの距離の演算を全体制御・演算部９で行う（Ｓ２０９）。この時、被写体のコントラストの差が小さい時や暗いと判断したとき（Ｓ２０７）は補助光発光部１６から補助光を発光する（Ｓ２０８）。その後、レンズを駆動して合焦か否かを判断し（Ｓ２１０）、合焦していないと判断したときは、再びレンズを駆動し測距を行う。
【００６０】
合焦後、Ｓ２０５によりフラグが立っている場合はストロボ発光モードと判断する（Ｓ２１１）。そうでない場合はレリーズスイッチ１４の第２のストロークに応じてオンする第２のスイッチがオンされるまで待機し（Ｓ２１２）、第２のスイッチがオンされたら本露光を行い（Ｓ２１３）、撮影を終了する。
【００６１】
Ｓ２１１でストロボ発光モードであると判断した場合は、レリーズスイッチ１４の第２のストロークに応じてオンする第２のスイッチがオンされるまで待機する（Ｓ２１４）。第２のスイッチがオンされたらＳ２０９で得られた距離情報を基に絞りを制御し（Ｓ２１５）、第１の測光を行い（Ｓ２１６）測光結果を記憶しておく。
【００６２】
測光においては、実施例１とは異なり、図３（ａ）に示すように撮影画角を８＊８の６４エリアに分割した各エリアについて行う。また、電子シャッタスピードは、後述するＳ２１８と同じシャッタスピードに設定されている。
【００６３】
また、Ｓ２１５での絞り制御は、Ｓ２１７の第１の発光が常に一定の光量で発光した場合に、被写体との距離や反射率により変化する反射光が固体撮像素子４へ適度な光量で入射するように制御している。その時の絞りの値は（１）式で表すことができる。
【００６４】
Ａｖ＝２＊Ｌｏｇ2 （Ｄ／Ｌ）＋Ｙ ……（１）
Ａｖ ：絞り値
Ｌ ：距離情報
Ｄ，Ｙ：所定値
（１）式で示すＤ，Ｙは所定値であり、第１の発光の発光量が一定であれば変える必要はないが、被写体からの反射光が固体撮像素子４へより適切な光量で入射するためにモードにより絞り制御量Ｄ，Ｙを切り替えても良い。例えば、至近距離で撮影するマクロモード、反射率の高い紙などを撮影する書類モード、逆光時に強制的に発光する日昼モード、コントラストで表現する白黒モードなどを設けて切り替えても良い。無論、各モードを組み合わせて更に細かいモードを設定して切り替えても良い。
【００６５】
その後、第１の発光を行い（Ｓ２１７）、発光が終わると同時に電子シャッタを閉じる（Ｓ２１８）。この時の第１の発光は、第２の発光のための充電エネルギをなるべく減らさないために、また測光できるための必要十分な発光量でよい理由から、最大でも全発光時の４〜５段落ちくらいになる発光量が良い。この場合、第１の発光による充電用コンデンサの電圧降下はフル充電の約７〜１０［％］であり、第１の発光後の残充電電圧はほぼ一定の値となる特徴がある。また、電子シャッタスピードは第１の発光時間が約２０［μｓｅｃ］であるので、シャッタスピードを１水平期間ぐらいの約１／１００００〜１／１５０００秒とする。電子シャッタを切ることにより１フィールドの期間露光し続けるよりも、ストロボが発光していない時間の外光による露光分を蓄積しないので、測光２（Ｓ２１９）におけるストロボ光の測光精度が向上する効果がある。
【００６６】
以下のＳ７０１，Ｓ７０２は、実施例１のフローに付加されたフローである。
【００６７】
測光２において６４分割されたすべてのエリアにおいて検出された積分値を所定値と比較する（Ｓ７０１）。その結果、所定値以上のところ（図３（ｃ）の左下部）に被写体があるものと判断して、それらエリア群の重心位置を求める。その重心位置を中心として、２＊２までを測光ブロックＡ、４＊４までを測光ブロックＢ、６＊６までを測光ブロックＣと設定する。中心を一致させることで測光ブロックが撮影画角からはみ出す場合は、端を撮影画角の端にあわせ（図３（ｄ））演算用の測光ブロックの位置を決定する（Ｓ７０２）。すべてのエリアが所定値よりも小さかった場合は、演算用の測光ブロックは撮影画角の中心に設定する（図３（ｂ））。また面積比は測光ブロックＡを基準に、測光ブロックＢは約３倍、測光ブロックＣは約５倍である。
【００６８】
前述のようにプリ発光の前後で測光を行うことにより、ストロボ光の反射光の有無を基に被写体の有無が判別でき、その演算の結果測光ブロックの位置を被写体の中心に設定することが可能となる。そのため演算の精度は向上し、第２の発光をより適正なレベルで行うことが可能となる。
【００６９】
測光１及び測光２（Ｓ２１９）では、固体撮像素子４を通り撮像信号処理回路５から出力された信号をＡ／Ｄ変換器６で変換し信号処理部７に入力したデータをもとに、被写体からの反射光の光量を全体制御・演算部９で演算し測光値を得る。そして、この測光値から適正レベルからの差（ΔＥｖ）を以下の方法で求める。
【００７０】
まず、各ブロックごとに基準値からの差を（２）式で求める（ΔＡ，ΔＢ，ΔＣ）（（２）式はブロックＡのみ記載。ブロックＢ，ブロックＣも同様に求める）。
【００７１】
ΔＡ＝Ｌｏｇ2(Pre ＿Ａ−Prepre＿Ａ）／（Ref −Prepre＿Ａ）……（２）
Prepre＿Ａ：測光１の測光値
Pre ＿Ａ ：測光２の測光値
Ref ：基準値
この時、測光２における固体撮像素子４からの出力はストロボ光と外光が混合したものである。適正値に対する純粋なストロボ光のみの光量を求めるため、外光のみの測光値である測光１の結果を、ストロボ光と外光が混合した測光２の結果から差し引く。測光２はＳ２１８で述べたように電子シャッタスピードを早く切ることで外光の影響を減らしていることに加え、同じシャッタスピードで露光した外光のみの測光値である測光１の結果を差し引くことで、第１の発光によるストロボ光のみの正確な量を知ることができる。
【００７２】
更には、外光の明るさによりストロボ光の必要なレベルは変化するが、基準値から測光１の測光値、つまり外光分を差し引くことで対応し、これにより必要なストロボ光が正確に求めることができる。
【００７３】
次に、各ブロックから求めたΔＡ，ΔＢ，ΔＣから（３）式により適正レベルからの差ΔＥｖを求める。
【００７４】
ΔＥｖ＝（ａ＊ΔＡ＋ｂ＊ΔＢ＋ｃ＊ΔＣ）／（ａ＋ｂ＋ｃ）＋ｄ……（３）
但し、（３）式における係数ａ，ｂ，ｃ，ｄは後述するように、所定値との比較結果により場合分けする。
【００７５】
係数は、ａ＝３，ｂ＝１，ｃ＝４，ｄ＝０をデフォルト値とする。
【００７６】
比較は、ΔＡ，ΔＢ，ΔＣを所定値Ｘと比べ、
・所定値より大きければ係数（ａ，ｂ，ｃ）はそのままデフォルト値とする。
【００７７】
・所定値より小さければ係数（ａ，ｂ，ｃ）を“０”とする。但し、全てが所定値より小さければ係数は全てそのままとする。
【００７８】
これは、反射光量により各測光ブロックにおける被写体の有無を調べ、反射光量が所定値より小さいときは被写体がないものと判断し、そのブロックの情報は使用しない。但し、すべてが所定値より小さいとなった場合は、すべての情報を使用する。
【００７９】
比較の結果、以下のケースに分ける。
【００８０】
Ｃａｓｅ１ 全てが所定値より小さい場合
∴ ａ＝３，ｂ＝１，ｃ＝４，ｄ＝０
Ｃａｓｅ２ ΔＣのみ所定値より大きい場合
∴ ａ＝ｂ＝０，ｃ＝４，ｄ＝１．７４
Ｃａｓｅ３ ΔＡのみ所定値より小さい場合
∴ ａ＝０，ｂ＝１，ｃ＝４，ｄ＝１．３２
Ｃａｓｅ４ Ｃａｓｅ１〜Ｃａｓｅ３以外の場合
∴ ａ，ｂ，ｃは比較結果の通り、ｄ＝０
この演算結果に各補正項を加え、最終的な本発光に必要なガイドナンバ（ＧＮｏ．）を（４）式から求める。
【００８１】
【数２】
補正項１は、図４（ａ）のように外光の明るさにより変化する項である。また、モードにより（ｂ）のように変化するパターンを変えると様々なシーンに対応することができる。
【００８３】
また、補正項２は適正に対して±何段微調整したいときなどフレキシブルに設定できる項である。例えば、撮影者がストロボ光を＋０．２段明るく発光させたいときなどは、操作部材で＋０．２段と設定すればβ＝０．２と設定することで対応が可能となる。
【００８４】
ここで、Ｓ２１９で求めた第２の発光に必要なガイドナンバを、Ｓ２０９で求めた測距情報とＳ２１５で設定した絞り値から求めたガイドナンバを比較し（Ｓ２２０）、Ｓ２１９で求めたガイドナンバがＳ２０９とＳ２１５で求めたガイドナンバよりも２段以上大きい場合は、Ｓ２０９とＳ２１５で求めたガイドナンバを第２の発光のガイドナンバとする（Ｓ２２１）。２段以下の場合はそのままとする。
【００８５】
例えば、Ｓ２１９で求めたガイドナンバが“８”となり、Ｓ２０９で求めた測距結果が“１．５［ｍ］”、Ｓ２１５で設定した絞りが“ｆ＝２．５”の場合、Ｓ２０９とＳ２１５で求めるガイドナンバは“３．７５”である。この時、Ｓ２１９で求めたガイドナンバは、Ｓ２０９とＳ２１５で求めたガイドナンバよりも２段以上大きいので、第２の発光のガイドナンバはＳ２０９とＳ２１５で求めたガイドナンバより２段アップ（光量が４倍）の“７．５”となる。Ｓ２０９とＳ２１５で求めたガイドナンバはいわゆるＤＶ調光方式で、反射率が１８％程度のものが適正露出となる方法である。これよりも２段以上明るく光らなければならないとすると被写体の反射率は４％以下となる。これは、被写体としてはまれなケースなので、苦手なシーンのために第１の発光による測光が正確に測光できなかったと判断し、発光の明るさの上限をＤＶ調光方式で求めたものの２段アップでリミットをかける。
【００８６】
以上より求めた第２の発光のためのガイドナンバから、図５に示したストロボの特性を表す“ガイドナンバと発光時間のテーブル”を用いて、第２の発光の発光時間を全体制御・演算部９で算出する（Ｓ２２２）。この時、第２の発光のためのガイドナンバがテーブルの最大値を越えている場合は、越えている分を算出しその分だけ撮像信号処理回路５のゲインをアップする。ただし、ノイズの影響などを考慮し最大１段アップとする。これにより、ストロボの到達距離が通常の場合よりも最大１．４倍になるメリットがある。これは、小型化等によりメインコンデンサを容量の少ないものにした場合など、ストロボのパワーが小さいときには特に有効である。
【００８７】
そして本露光を開始し（Ｓ２２５）、全体制御・演算部９の制御よりストロボ発光部１５へストロボトリガパルスが送られ、このパルスに同期してストロボ１５は第２の発光を開始し、Ｓ２２２で得られた発光時間が経過したら、その瞬間に発光を停止する（Ｓ２２６）。
【００８８】
露光が終了すると（Ｓ２２７）、固体撮像素子４を通り撮像信号処理回路５で処理され出力された画像信号はＡ／Ｄ変換器６でＡ−Ｄ変換され、信号処理部７を通り全体制御・演算部９によりメモリ部１０に書き込まれる。その後、メモリ部１０に蓄積されたデータは、全体制御・演算部９の制御により記録媒体制御Ｉ／Ｆ部１１を通り半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体１２に記録される。
【００８９】
本実施例の動作のタイミングは図６と同様なのでタイミングチャートの説明は省略する。
【００９０】
以上説明したように、本実施例によれば、被写体の位置に応じて適正な調光レベルで撮影できる。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、適正な調光レベルで撮影ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１の構成を示すブロック図
【図２】 実施例１の動作を示すフローチャート
【図３】 測光ブロックの説明図
【図４】 補正光の説明図
【図５】 発光時間を求めるテーブルを示す図
【図６】 実施例１の動作を示すタイミングチャート
【図７】 実施例２の動作を示すフローチャート
【符号の説明】
４ 固体撮像素子
９ 全体制御・演算部
１５ ストロボ発光部
Claims (5)
- 固体撮像素子から被写体の光学像を取り込む撮像手段と、被写体を照射するための第１の発光と第２の発光を行う発光手段と、前記撮像手段より送られた信号を処理し複数の測光エリアから測光情報を得る測光手段とを有する撮像装置において、
前記複数の測光エリアをその測光エリア数よりも少ない複数の測光ブロックに分け、前記複数の測光ブロック毎に異なる所定の重み付けの係数を与え、前記複数の測光ブロックにおける前記第１の発光の測光結果を基準値と比較し、その比較結果により前記複数の測光ブロックの各重み付けの係数を前記所定の重み付けの係数とは異なる係数に変え、それにより前記第２の発光の明るさを演算し、その演算結果により前記第２の発光の明るさを制御する制御手段を備えたことを特徴とする撮像装置。 - 前記第１の発光による前記複数の測光エリアの測光値を所定値と比較することで被写体の位置を想定し、その想定した位置を中心にすることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
- 複数の測光ブロック毎に与える所定の重み付けの係数を、面積ごとに異ならせることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
- 制御手段は、第２の発光の明るさを演算する際、測光手段からの外光のみの測光値を用いて外光による影響を除くものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の撮像装置。
- 被写体までの距離を求める測距手段を備え、制御手段は、第１の発光の測光結果にもとづいて算出した第２の発光の明るさが、前記測距手段の測距結果により求めた発光の明るさの所定倍を越える場合、前記第２の発光の明るさを前記所定倍内に限定するものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の撮像装置。
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