JP4242636B2 - 電子カメラ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルカメラの露出調整技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルカメラは、従来のフィルム式のカメラとは異なり、撮影レンズを介して得た被写体像を固体撮像素子によって電気的な信号に変換し、その後この変換した信号に画像処理を行って記録媒体に記録するカメラである。
【０００３】
この固体撮像素子は、写真フィルムとは異なり、ラチチュードが狭いので露出制御が困難である。つまり、固体撮像素子で正しい露出制御を行うためには正しい測光が必要となる。
【０００４】
そこで、例えば本出願人は、特許文献１において、撮影レンズの絞りによる撮像素子の感度変化を補正する発明を提案する等、露出制御に関して早くから実用的な工夫を繰り返している。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−７９９０４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述の発明においては、撮影光学系を変更しての露出制御やストロボ制御時の工夫については述べられてはおらず、部品や組立上のバラつきをも考慮して、電荷結合素子（ＣＣＤ）等の撮像素子に入射する光量を高速、かつ、正確に制御するような技術とは異なるものである。
【０００７】
図２を用いて、従来の電子カメラ（デジタルカメラ）で用いられる露出制御のフローチャート例を示す。これは、図３のような構成を前提としている。この図３の構成において、まず、演算制御部１は、撮影レンズ２を介して撮像素子（以下、ＣＣＤと称する）３上に得られた被写体画像による画素信号蓄積を電子シャッタ６ｂによって所定時間Ｔ０で終了させる（Ｓ３１）。そして、そのときのＣＣＤ３の積分出力結果Ｖ０をアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部３ａで読み出し（Ｓ３２）、その読み出した結果に基づいて、実際の露出時間Ｔを決定する（Ｓ３３）。この露出時間Ｔ決定の演算では、露出目標量Ｖ１と、所定時間Ｔ０の積分で得られた積分量Ｖ０からＳ３３に示す計算を行って、露出時間Ｔを算出する。露出時間Ｔを算出した後は、実際に露出を行う（Ｓ３４）。このＳ３４の露出時に演算制御部１は電子シャッタ６ｂを今度は露出時間Ｔだけ制御する。
【０００８】
図４に露出量に対するＣＣＤ出力を示す。図４に示すように、露出量（ＬｘＳ）が図で示す所定量（ＬｘＳ２）よりも大きいと、ＣＣＤ出力ＣＣＤ１は飽和してしまう。そこで、ＣＣＤ３の積分目標値（露出目標値）Ｖ１はＣＣＤ出力の飽和レベルに対して余裕があるように、飽和レベルよりも低い値で決める。しかし、ＣＣＤの出力特性には製造時の部品バラつき等による誤差（図において一点鎖線で示すＣＣＤ出力ＣＣＤ２）があるので、実際の露出時にはこの誤差も考慮する必要がある。
【０００９】
なお、このような電子シャッタ６ｂの機能を前提とした露出制御方式は、図５（ａ）に示すような画素３ｂと垂直転送部３ｃとを有するようなインターライン型ＣＣＤ等では有効な方式である。しかし、図５（ｂ）のように、画素（受光面）３ｂそのものを利用して電荷転送していく方式のＣＣＤ（フレームトランスファー型）では、転送中に光が入射すると正しい画像が得られないので、電子シャッタの代わりに機械的なシャッタを必要とする。
【００１０】
しかし、図５（ｂ）のフレームトランスファー型ＣＣＤは、図５（ａ）のインターライン型ＣＣＤと比べればわかるように、所定の幅Ｗの間にインターライン型ＣＣＤよりも多くの画素を並べることが可能である。つまり、図５（ｂ）のフレームトランスファー型ＣＣＤはインターライン型ＣＣＤよりも高品位の画像を記録することができる。
【００１１】
つまり、従来の電子シャッタを利用する露出制御方式は、こうしたフレームトランスファー型のような高解像度のＣＣＤの露出制御には向いていなかった。
【００１２】
なお、機械式のシャッタを用いて前述したのと同様の露出制御を行うためには、図６（ａ）のように閉じていた機械式のシャッタ幕６ａを、一度開けてから（図６（ｂ））、所定時間後に再度閉じて（図６（ｃ））、その時得られたＣＣＤ３の出力（蓄積値又は積分値）をＡ／Ｄ変換した後、演算制御部１にて、図２のＳ３３と同様の演算を行う必要がある。
【００１３】
しかしこの方法では、機械的なシャッタ機構を動かすのにエネルギーと時間を要し、シャッタタイムラグの増加につながる。このため、従来の露出制御方式では、高速で高画質な画像を得ることは困難であり、またストロボ光などを制御するための測光も困難であった。
【００１４】
本発明は、以上の点に鑑み、撮影光学系や、露出時の補助を行うストロボ光の有無にかかわらず露出制御を単純かつ高速、正確に行うことが可能な電子カメラを提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の電子カメラでは、撮影レンズを介した被写体の像を撮像する撮像素子と、被写体光束を受光して上記被写体の明るさに基づく光電流を出力する第１の測光センサと、上記第１の測光センサから出力された光電流を対数圧縮する対数圧縮回路と、上記撮像素子の前面に設けられたシャッタ幕と、上記シャッタ幕で反射された上記被写体光束を受光して上記被写体の明るさに基づく光電流を出力する第２の測光センサと、上記第２の測光センサの出力を積分する積分回路と、上記対数圧縮回路からの出力のバラつきを補正するための第１の補正値と、上記積分回路と上記撮像素子の出力特性を合わせるための第２の補正値とを記憶するメモリと、上記被写体に閃光を照射するストロボと、上記対数圧縮回路の出力を上記第１の補正値によって補正した後、該補正した対数圧縮回路の出力に基づいて上記ストロボを用いた撮影を行うか否かを決定し、上記ストロボを用いた撮影を行う場合には、上記積分回路の出力と上記第２の補正値とを用いて上記ストロボの発光量を決定する演算制御部とを具備することを特徴とする。
【００１９】
これにより、高速かつ高精度の露出制御が可能である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態に係る電子カメラの電気回路のブロック図を図１に示す。被写体１１の像をＣＣＤ３に導く撮影レンズ２は、露出時以外は、シャッタ幕６ａにより遮光されている。そして露出時には、シャッタ幕６ａがシャッタ制御部６によって制御されて図６（ｂ）に示したようにＣＣＤ３の前から退避する。これにより、ＣＣＤ３は撮影レンズ２を介して被写体１１の像を受光する。そして、ＣＣＤ３は、受光した像に基づいて像信号の生成を行う。
【００２１】
具体的には入射した光の強弱と露出時間に応じた電気信号をＣＣＤ３の各画素が出力し、Ａ／Ｄ変換部３ａがこの出力をデジタル画像信号に変換した後、画像処理部４がこのデジタル画像信号の補正や圧縮等を行う。そして、このようにして画像処理した画像を記録部５に記録させる。
【００２２】
この種のカメラは像信号が電気的あるいはデジタル的に記録されるので、フィルムに像を形成するカメラと区別して、電子カメラあるいはデジタルカメラ等と呼ばれる。
【００２３】
ここで、ＣＣＤ３は、露出時間が短いと、ノイズによって画像の再現性が劣化し、反対に露出時間が長いと図４のように出力が飽和レベルに達して、その結果全く画像が得られなくなってしまう。このため、適切な露出時間での露出制御が重要となるが、高解像度のＣＣＤを用いるデジタルカメラにおいて高速の露出制御を行う場合には、前述の図３で説明した手法も図６で説明した手法もとれない。
【００２４】
そこで、本一実施形態では、図１に示すように、被写体からの光をモニタする測光センサ７及びシャッタ幕６ａに入射する光をモニタする測光センサ８の２種類の測光センサを設けた。なお、それぞれの測光センサは、各々効果的に光をモニタするための集光レンズ７ａ，８ａを介して光を受光している。
【００２５】
また、測光センサ７，８は、各々異なる処理回路に接続されている。つまり、測光センサ７は、測光センサ７が出力した光電流を対数圧縮する対数圧縮回路７ｂに接続されている。また、測光センサ８は、測光センサ８が出力した光電流を所定の容量で積分する積分回路８ｂに接続されている。
【００２６】
これらの処理回路の特徴は、判定時間や検知する光の変化等の切り口から論ずる事ができる。
【００２７】
まず、圧縮型の回路は広いダイナミックレンジで光の変化がなければ、その時々の光量を判定する事ができる。ただし、ストロボ光のような高速の光の入射に対しては十分追従できない事があり、また、追従したとしても、それを記録する事は困難である。
【００２８】
一方、積分型の回路は、所定時間、光電流をコンデンサに積分及び蓄積する。つまり、暗い時には光電流が少ないので、細かい明るさの判別をする事が困難である。しかし、明るい時には、ストロボ光のような閃光であっても、蓄積量を明確に記録する事ができる。
【００２９】
つまり、圧縮型の回路は、広いダイナミックレンジにわたって、高速で変化のない光を判定する事が可能であり得意としている。反対に積分型の回路は、光の履歴を記録するので、比較的長い時間を要するが、その間に起った光の変化を含めての判定が可能である。
【００３０】
このような２つの処理回路の特徴を生かしたのが、本一実施形態の露出制御である。この露出制御は、図１のワンチップマイクロコンピュータ等からなる演算制御部１によってなされる。また、個々の機能ブロックが有する性能的なバラつきは、製品製造時にＥＥＰＲＯＭ９に記録するようにしておく。そして、撮影制御時に、演算制御部１はこのＥＥＰＲＯＭ９に記録した値を参照するようにして設計どおりの制御を行う。なお、ここでは補正値を記録しておくための記録媒体としてＥＥＰＲＯＭを用いたが、不揮発性のメモリであればこれに限るものではない。
【００３１】
また、露出時に十分な光が得られない時には、被写体１１に対してストロボ回路１０ａが発光部１０を介して光投射を行う。これにより手ブレなどの問題も対策する。
【００３２】
更に、撮影レンズ２は取り外すこともできる。つまり、このカメラを撮影レンズ２の代わりに顕微鏡や内視鏡の光学系に取り付ける事もできる。次に、このようなカメラの露出制御手順を図７に示す。
【００３３】
まず、演算制御部１は、カメラにカメラ用の撮影レンズ２が取り付けられているかどうかを判定する（Ｓ１）。これはレンズ枠内に内蔵された撮影レンズ用のマイコンとの通信が可能かどうかで判定してもよいし、撮影レンズ２が取り付けられていることを判定するための専用のメカスイッチを設けることにより判定してもよい。
【００３４】
カメラ用の撮影レンズ２以外ならば、顕微鏡や内視鏡に取り付けられていると考えてＳ１をＮＯに分岐する。この場合には、図１に示した撮影レンズ２の場合とは異なり、測光センサ７が被写体１１の方をモニタしているとは限らない。
【００３５】
そこで測光センサ７は用いず、撮影光学系からの光が入射するシャッタ幕面の反射をモニタする測光センサ８を用いて測光を行う。顕微鏡や内視鏡などの光学機器は、一般に観察用の照明で明るく照射されており、また、この場合のカメラは器具に固定されている事が多く、手ブレの心配も少ないので、比較的長い時間をかけての測光が可能である。
【００３６】
このため、測光センサ８を利用し、所定時間幕面の反射をモニタして積分測光を行い（Ｓ２０）、得られた積分量より、露出制御（シャッタ制御）時のシャッタ制御時間ＴＶ０を算出する（Ｓ２１）。なお、このシャッタ制御時間の算出方法は、図６と同様の方法であるが、これについては後で説明する。シャッタ制御時間の算出後、Ｓ１２に移行してシャッタ制御を行い、このフローチャートの露出制御を終了する。
【００３７】
なお、ＣＣＤ出力を所定レベルまで合わせこみたい時には、Ｓ２０の前にユーザが操作できるスイッチ１ａの状態の判定（Ｓ１９）を設け、このスイッチ１ａがＯＦＦのときには、Ｓ１９からＳ２５に分岐できるようにしてもよい。このＳ２５〜Ｓ２８の制御は、対象物が動かないもので、カメラも機器にしっかりと組みつけられている場合などにユーザによって任意に選択される。このときの制御においては、実際にシャッタ幕６ａを所定時間開いて（Ｓ２５〜Ｓ２７）、その時ＣＣＤ３から得られた像信号により、適切なシャッタ制御時間ＴＶを決定する（Ｓ２８）。その後、Ｓ１２に移行してシャッタ制御を行い、このフローチャートの露出制御を終了する。
【００３８】
一方、上記Ｓ１においてカメラ用の撮影レンズ２が取り付けられている時には、Ｓ１をＹＥＳに分岐する。この場合には、撮影の方向と、発光部１０の投射方向や測光センサ７による測光の方向とが合っているので、測光センサ７による測光を行う（Ｓ２）。
【００３９】
この測光センサ７による測光結果ＢＶ０は、センサの製造上のバラつきやカメラへの組みつけ上のバラつきによって、設計値と一致しない事が多い。しかし、カメラ製造時にこの誤差をＥＥＰＲＯＭ９に記録させているので、この値を利用して補正を行い（Ｓ３）、正確な明るさ情報ＢＶを得ることができる。この結果から、露出制御時のシャッタ制御時間が決まる。しかし、決定したシャッタ制御時間では、手ブレが起こりそうな時には、ストロボ発光を伴うシャッタ制御を行うためにＳ４の判定をＹＥＳに分岐する。この時にはストロボの閃光に対応するために、シャッタ幕６ａをモニタする測光センサ８を利用したシャッタ制御を行う。
【００４０】
つまり、この場合にはストロボ光を微小光量で発光させ（Ｓ５）、その時得られた積分回路８ｂの値より、シャッタ制御時のストロボ光量を決定する（Ｓ６，Ｓ７）。そして、決定されたストロボ光量に応じたストロボ発光を行いながらシャッタ制御を行い、このフローチャートの露出制御を終了する。
【００４１】
一方、Ｓ３にて決定したシャッタスピードが、手ブレが起こらないようなシャッタスピードである時には、Ｓ４の判定をＮＯに分岐する。そして、Ｓ３にて求められた明るさの情報やＣＣＤ３の感度情報に基づいてレンズの絞りやシャッタ制御時間を所定の組合せから決定する（Ｓ１０）。この時、計算で得られたシャッタ制御時間ＴＶ０に対し実際のシャッタ幕６ａは所定の誤差を持って作動するので、予めＥＥＰＲＯＭ９に記録させておいた補正値によって誤差を補正して実際のシャッタ制御時間ＴＶを算出した後（Ｓ１１）、Ｓ１２に移行してシャッタ制御を行い、このフローチャートの露出制御を終了する。
【００４２】
以上説明したようなフローチャートに従った制御を行うことによりストロボ光の有無や撮影光学系の種類にかかわらず、正しい露出制御が可能となる。
【００４３】
次に、ＣＣＤ３の感度のバラつきと、ストロボ光の調光に用いる調光センサ（前述の測光センサ８である）の感度のバラつきを補正する方法について説明する。
【００４４】
図８（ａ）のように、カメラ２０に所定の撮影レンズ２を取付け、出力光に太陽光と同様の光成分を持たせるためのフィルタ２２を介して、輝度箱２１に対向させる。このとき、輝度箱内の明るさを一定にして、異なる２つの積分時間Ｔ１，Ｔ２で測光センサ８の積分値（測光センサ８の出力）を得ると、図９（ａ）の横軸で示す露出値が変化して、各々の時間でＢＳ１，ＢＳ２という２つの測光センサ出力、つまり、積分値が出力される。
【００４５】
同様に、ＣＣＤ３も積分蓄積型のセンサなので、その出力は露出値に比例した１次関数の出力特性を示す。つまり、輝度箱の明るさを一定にし、Ｔ１，Ｔ２の２つの露出時間でＣＣＤ出力値を得ると各々、図９（ａ）の下部のようにＣＣＤ１，ＣＣＤ２の２つの値となる。
【００４６】
ここで、ＣＣＤ３の出力が所定の目標値（ＡＥ目標値）ＣＣＤ０となるように露出を制御する場合には、図９（ａ）のグラフの横軸、つまり、露出値を考えずに、図９（ｂ）のように、測光センサ出力とＣＣＤ出力とを１対１で対応させ、ＣＣＤ３がＣＣＤ０という値を出力する露出値に相当する測光センサ出力Ｖｅ０を前述のＥＥＰＲＯＭ９に記録させる。
【００４７】
つまり、ストロボ光を調光する時も、カメラの撮影レンズ以外を介して入射した光の露出を行う時も、測光センサ８の出力がＶｅ０となるような制御を行えばよい。
【００４８】
なお、ＣＣＤ３と測光センサ８は、一方は撮影レンズ２からの直接の光を受光し、一方はシャッタ幕６ａの反射光を、集光レンズ８ａを介して受光するので、それらの１つ１つの部品に対して反射率や透過率、位置のバラつきなどを考慮した補正が必要となるが、本一実施形態では、調光センサ出力を直接ＣＣＤ出力と関連づけることにより補正を単純化している。
【００４９】
つまり、従来の考え方では、これらのＣＣＤやセンサ類の明るさに対する出力特性を誤差のないものにするためには調整工程において、図１０のような工程が必要であった。
【００５０】
この調整工程においては、まず、輝度箱内の明るさＢＶと測光センサ８の出力ＢＳとが所定の関係になるように補正するための補正値ΔＢＶ１を算出する（Ｓ９１）。そして、同様に、明るさＢＶとＣＣＤ３の出力ＣＣＤとの関係が設計値通りの関係になるような補正値ΔＢＶ２を算出し（Ｓ９２）、明るさＢＶと測光センサ７の出力ＦＳとの関係が設計値通りの関係になるような補正値ΔＢＶ３を算出する（Ｓ９３）。この後、これらの補正値をＥＥＰＲＯＭ９に記録させる（Ｓ９４）。
【００５１】
なお、明るさＢＶは、
【数１】
に示すようにセンサへの入射光量の対数値となる。つまり、明るさＢＶは入射光量に対して非線形の関係であり、温度補正も複雑になる。このため、Ｓ９３で算出する補正値は複雑なものとなってしまう。
【００５２】
また、この調整においては、ΔＢＶ１、ΔＢＶ２、ΔＢＶ３の調整誤差（補正値）が算出される。この誤差のため、測光センサ８でＣＣＤ３の積分レベルを制御するときには、ΔＢＶ１＋ΔＢＶ２の誤差が生じてしまう。
【００５３】
一方、本一実施形態では、前述した図９（ｂ）の考え方によって、図１１のような調整工程となっている。つまり、図１１において、まず、測光センサ８の出力ＢＳとＣＣＤ３の出力ＣＣＤとの関係を補正する補正値ΔＢＶ４を算出する（Ｓ９５）。次に明るさＢＶとＣＣＤ２の出力ＣＣＤとの関係を補正する補正値ΔＢＶ２を算出する（Ｓ９６）。そして、明るさＢＶと測光センサ７の出力ＦＳとの関係を補正する補正値ΔＢＶ３を算出する（Ｓ９７）。そして、これらの補正値をＥＥＰＲＯＭ９に記録させる（Ｓ９８）。
【００５４】
このとき、入射光量とＣＣＤ３及び測光センサ８の出力積分値は
【数２】
に示すような線形関係を持つので補正が単純になる。つまり、測光センサ８の出力ＢＳとＣＣＤ３の出力ＣＣＤとを明るさＢＶを介さず、直接１対１に対応させるような補正を行うことにより、測光センサ８の出力ＢＳによるＣＣＤ３の出力ＣＣＤの制御誤差ΔＢＶ４を前述のΔＢＶ １＋ΔＢＶ ２よりも小さな値にすることができる。
【００５５】
つまり、ＣＣＤ３の出力ＣＣＤと測光センサ８の出力ＢＳは共に明るさに対して線形関係を持つので、測光センサ８の出力ＢＳと調整時に得られた補正値によって演算時間を短縮し、高速で高精度の露出演算が可能になる。
【００５６】
なお、図９（ｂ）の直線より、
【数３】
の一次関数の式が導けるが、この（式３）は
【数４】
Ｓ＝ＢＳ１−Ｋ・ＣＣＤ１ （式５）
の計算結果Ｋ，Ｓより、
ＢＳ＝Ｋ・ＣＣＤ＋Ｓ （式６）
のように単純化できる。ここで、「ＣＣＤ」はＣＣＤ３の出力であり、「ＣＣＤ１」及び「ＣＣＤ２」は図９（ａ）下部の関係により決定される所定値である。また、「ＢＳ」は測光センサ８の出力であり、「ＢＳ１」及び「ＢＳ２」はそれぞれ、図９（ａ）上部の関係により決定される定数である。
【００５７】
なお、前述したようにＣＣＤ３への露出は適正露出値ＣＣＤ０となった時に最適となるので、（式６）より最適な露出条件による測光センサ８の積分値Ｖｅ０が、
Ｖｅ０＝Ｋ・ＣＣＤ０＋Ｓ （式７）
として求められる。つまり、ＣＣＤ３の出力をモニタしなくとも、この測光センサ８の出力がＶｅ０の積分値となる時にＣＣＤ３が最適な露出となる事がわかる。
【００５８】
また、撮影レンズ２から入射した光をハーフミラー３０で分けて、一方の光をシャッタ幕６ａとＣＣＤ３の方向に導く。また、もう一方の光をフォーカシングスクリーン３１に導き、そこに結像された像を、ペンタプリズム３２を介して、ユーザが観察することにより、カメラによって撮影される範囲が確認できる図１２のようなタイプのカメラ（一眼レフレクスカメラ）では、光電流の圧縮出力を出力する測光センサ７が図のように上記ペンタプリズム３２内に向けて配置されている場合がある。
【００５９】
この時、この測光センサ７の調整方法において、図８（ａ）のように撮影レンズを輝度箱２１に向けてカメラ２０を配置し、その時得られる圧縮出力と所定のレベルとを比較して、その差（補正値）を前述のＥＥＰＲＯＭ９に記録させておき、撮影の際には、測光結果と補正値とから正しい測光結果が演算できる。このような一連の調整工程をフローチャートで示すと、図１３のようになる。
【００６０】
まず、図８（ａ）のように一定の明るさＢＶの輝度箱２１にカメラ２０の撮影レンズ２を向けてセッティングする（Ｓ７１）。次に積分時間Ｔ１にて測光センサ８に積分させて、その時の結果をＢＳ１とする（Ｓ７２）。また、積分時間Ｔ１と異なる積分時間Ｔ２にて測光センサ８に再び積分させて、その時の結果をＢＳ２とする（Ｓ７３）。
【００６１】
次に、Ｔ１の時間だけシャッタ制御を行い、その時のＣＣＤ出力をＣＣＤ１とする（Ｓ７４）。また、Ｔ２の時間だけシャッタ制御を行い、その時のＣＣＤ出力を各々ＣＣＤ２とする（Ｓ７５）。
【００６２】
以上の値から、（式４）、（式５）の傾き係数Ｋ及びシフト係数Ｓを算出する（Ｓ７６，Ｓ７７）。次に（式７）から適正積分値Ｖｅ０を計算する（Ｓ７８）。
【００６３】
そして、圧縮タイプの出力を有する測光センサ７の出力をＦＳ０とし（Ｓ７９）、その出力ＦＳ０と実際の明るさＢＶとの差を補正係数ΔＢＶとして求める（Ｓ８０）。こうして得られた補正係数ΔＢＶと、前述のＶｅ０をＥＥＰＲＯＭ９に記録させる（Ｓ８１）。
【００６４】
この例からもわかるように、Ｖｅ０が調整に重要な値であり、ＫやＳなどの定数は、ＥＥＰＲＯＭ９に記録させる必要はない。
【００６５】
このように調整されたカメラのストロボ調光シーケンスの例を、図１４、図１５を用いて説明する。この実施形態では図１４のタイミングチャートに示すように所定時間ＴＩＮＴの積分時間で積分回路式の測光センサ８を３回作動させ、最初の１回はストロボ発光を行わず、後の２回でストロボの微小発光（プリ発光）を行い、シャッタ開（シャッタスピードＴＥ）時のストロボ本発光量を決定するようにしている。
【００６６】
図１５は、このストロボ調光時の処理手順を示すフローチャートである。なお、ここでのストロボはカメラに取り付けるタイプを想定して記述している。したがって、ストロボ側にはメモリが内蔵されていて、最大ガイドナンバー（ＧＮｏ）、最小ＧＮｏ等の情報を有している。これを考慮しないとプリ発光ですべてのエネルギーを消耗してしまったり、設定光量が少なすぎて発光しなくなってしまう等の不具合を生じてしまう。
【００６７】
したがって、外部ストロボとカメラとの通信時（Ｓ５０）には、外部ストロボからカメラに最大ＧＮｏ（ＧＮＭＡＸ）及び最小ＧＮｏ（ＧＮＭＩＮ）を入力させる（Ｓ５１，Ｓ５２）。そして、以後の、Ｓ５５，Ｓ６０，Ｓ７０等のステップではこれを考慮したストロボ発光を行う。
【００６８】
ＧＮｏの入力後、前述のＴＩＮＴ＝１ｍｓでストロボ発光なしの測光積分を行い（Ｓ５３）、この結果をでＶＩＮＴ０とする（Ｓ５４）。次にＧＮＭＩＮの１．４倍の光量でストロボを発光させ、測光センサ８により積分を行う（Ｓ５５）。次にこの積分結果をＶＩＮＴ１とする（Ｓ５６）。そして、ＶＩＮＴ１とＶＩＮＴ０との差を算出して、それをΔＶとする（Ｓ５７）。次に、このΔＶが所定値ΔＶ０よりも小さいか否かを判定する（Ｓ５８）。このΔＶが所定値ΔＶ０よりも小さいと、プリ発光による光量変化が十分検出されなかったとしてＳ５８をＹＥＳに分岐して、より大きい光量でストロボ光を発生させて積分を行う（Ｓ６０）。このときのストロボの光量を仮にＧＮＭＡＸの１／１０とする。そして、この時の発光積分結果をＶＩＮＴ２とする（Ｓ６１）。そして、この結果ＶＩＮＴ２と前述の発光なしの積分結果ＶＩＮＴ０と差をとりΔＶを更新する（Ｓ６２）。つまり、このΔＶがストロボの寄与率である。この後、Ｓ６３に移行する
一方、Ｓ５８でＮＯに分岐した場合は、１回目のプリ発光が強かったので、ＧＮＭＩＮで２回目のプリ発光行って発光積分を行う（Ｓ７０）。そして、このときの積分結果をＶＩＮＴ２とする（Ｓ７１）。ここで、１回目のプリ発光積分結果ＶＩＮＴ１が飽和レベルＶＳ以上であるか否かを判定する（Ｓ７２）。１回目のプリ発光積分結果ＶＩＮＴ１が飽和レベルＶＳ以上であるならば、Ｓ７２をＹＥＳに分岐して、Ｓ７１で求めたＶＩＮＴ２を用いたΔＶ算出を行う。
【００６９】
一方、Ｓ７２において１回目のプリ発光積分結果ＶＩＮＴ１がＶＳ未満ならば、Ｓ７２をＮＯに分岐して、Ｓ５７で求められたΔＶをそのまま利用する。この後、Ｓ６３に移行する。
【００７０】
ΔＶが決定した後、シャッタスピードＴＥの間にストロボ以外の光で積分される量をＶＩＮＴ０×ＴＥとして求め、露出目標積分値Ｖｅ０（予めＥＥＰＲＯＭ９に記録させておいた値）との差を求める。次に、露出目標との差をストロボで補うために、露出目標値との差を前述のプリ発光時のストロボ寄与率ΔＶで除算して、本発光光量を決定するための係数ｎを算出する（Ｓ６３）。
【００７１】
次に、ストロボの本発光を行うと共にシャッタを開く（Ｓ６４）。この本発光時にはプリ発光のｎ倍の光量が必要なので、ガイドナンバー換算時には√ｎ倍してストロボの発光制御を行う（Ｓ６５）。そして、時間ＴＥが経過しているか否かを判定し（Ｓ６６）、時間ＴＥが経過したならば、シャッタを閉じて（Ｓ６７）、ストロボ調光の処理を終了する。
【００７２】
以上説明したように、このような調光のフローチャートによって、調光センサ出力と、ＥＥＰＲＯＭの記録値Ｖｅ０とを利用するだけで単純な計算で高速、高精度のストロボ調光ができる電子カメラが提供できる。
【００７３】
以上一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は前述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、撮影光学系やストロボ光の有無にかかわらず、露出制御を単純かつ高速、正確に行うことが可能な電子カメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るカメラの構成を示すブロック図である。
【図２】従来例における露出制御について説明するためのフローチャートである。
【図３】従来の電子シャッタを用いる露出制御を行う場合の構成図である。
【図４】露出量に対する撮像素子出力の関係を示すグラフである。
【図５】図５（ａ）はインターライン型ＣＣＤの構成図であり、図５（ｂ）はフレームトランスファー型ＣＣＤの構成図である。
【図６】従来の機械式のシャッタを用いて露出制御を行う場合の構成図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るカメラの露出制御について説明するためのフローチャートである。
【図８】図８（Ａ）は調光センサの感度調整装置の構成図であり、図８（Ｂ）はＣＣＤの感度調整装置の構成図である。
【図９】図９（Ａ）は従来の方式による露出量に対する積分型の測光センサ出力及びＣＣＤ出力の関係を示すグラフであり、図９（Ｂ）は本発明の一実施の形態によるＣＣＤ出力に対する測光センサ出力の関係を示すグラフである。
【図１０】従来の方式による調整の概要を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の一実施形態の方式による調整の概要を示すフローチャートである。
【図１２】一眼レフレクスカメラの光学系を示す図である。
【図１３】本発明の一実施形態において測光センサを調整する際の具体的な手順を説明するためのフローチャートである。
【図１４】ストロボ調光時のタイミングチャートである。
【図１５】ストロボ調光時の制御手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 演算制御部
１ａ スイッチ
２ 撮影レンズ
３ 撮像素子（ＣＣＤ）
３ａ アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部
４ 画像処理部
５ 記録部
６ａ シャッタ幕
６ シャッタ制御部
７，８ 測光センサ
７ａ，８ａ 集光レンズ
７ｂ 対数圧縮回路
８ｂ 積分回路
９ ＥＥＰＲＯＭ
１０ 発光部
１０ａ ストロボ回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルカメラの露出調整技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルカメラは、従来のフィルム式のカメラとは異なり、撮影レンズを介して得た被写体像を固体撮像素子によって電気的な信号に変換し、その後この変換した信号に画像処理を行って記録媒体に記録するカメラである。
【０００３】
この固体撮像素子は、写真フィルムとは異なり、ラチチュードが狭いので露出制御が困難である。つまり、固体撮像素子で正しい露出制御を行うためには正しい測光が必要となる。
【０００４】
そこで、例えば本出願人は、特許文献１において、撮影レンズの絞りによる撮像素子の感度変化を補正する発明を提案する等、露出制御に関して早くから実用的な工夫を繰り返している。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−７９９０４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述の発明においては、撮影光学系を変更しての露出制御やストロボ制御時の工夫については述べられてはおらず、部品や組立上のバラつきをも考慮して、電荷結合素子（ＣＣＤ）等の撮像素子に入射する光量を高速、かつ、正確に制御するような技術とは異なるものである。
【０００７】
図２を用いて、従来の電子カメラ（デジタルカメラ）で用いられる露出制御のフローチャート例を示す。これは、図３のような構成を前提としている。この図３の構成において、まず、演算制御部１は、撮影レンズ２を介して撮像素子（以下、ＣＣＤと称する）３上に得られた被写体画像による画素信号蓄積を電子シャッタ６ｂによって所定時間Ｔ０で終了させる（Ｓ３１）。そして、そのときのＣＣＤ３の積分出力結果Ｖ０をアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部３ａで読み出し（Ｓ３２）、その読み出した結果に基づいて、実際の露出時間Ｔを決定する（Ｓ３３）。この露出時間Ｔ決定の演算では、露出目標量Ｖ１と、所定時間Ｔ０の積分で得られた積分量Ｖ０からＳ３３に示す計算を行って、露出時間Ｔを算出する。露出時間Ｔを算出した後は、実際に露出を行う（Ｓ３４）。このＳ３４の露出時に演算制御部１は電子シャッタ６ｂを今度は露出時間Ｔだけ制御する。
【０００８】
図４に露出量に対するＣＣＤ出力を示す。図４に示すように、露出量（ＬｘＳ）が図で示す所定量（ＬｘＳ２）よりも大きいと、ＣＣＤ出力ＣＣＤ１は飽和してしまう。そこで、ＣＣＤ３の積分目標値（露出目標値）Ｖ１はＣＣＤ出力の飽和レベルに対して余裕があるように、飽和レベルよりも低い値で決める。しかし、ＣＣＤの出力特性には製造時の部品バラつき等による誤差（図において一点鎖線で示すＣＣＤ出力ＣＣＤ２）があるので、実際の露出時にはこの誤差も考慮する必要がある。
【０００９】
なお、このような電子シャッタ６ｂの機能を前提とした露出制御方式は、図５（ａ）に示すような画素３ｂと垂直転送部３ｃとを有するようなインターライン型ＣＣＤ等では有効な方式である。しかし、図５（ｂ）のように、画素（受光面）３ｂそのものを利用して電荷転送していく方式のＣＣＤ（フレームトランスファー型）では、転送中に光が入射すると正しい画像が得られないので、電子シャッタの代わりに機械的なシャッタを必要とする。
【００１０】
しかし、図５（ｂ）のフレームトランスファー型ＣＣＤは、図５（ａ）のインターライン型ＣＣＤと比べればわかるように、所定の幅Ｗの間にインターライン型ＣＣＤよりも多くの画素を並べることが可能である。つまり、図５（ｂ）のフレームトランスファー型ＣＣＤはインターライン型ＣＣＤよりも高品位の画像を記録することができる。
【００１１】
つまり、従来の電子シャッタを利用する露出制御方式は、こうしたフレームトランスファー型のような高解像度のＣＣＤの露出制御には向いていなかった。
【００１２】
なお、機械式のシャッタを用いて前述したのと同様の露出制御を行うためには、図６（ａ）のように閉じていた機械式のシャッタ幕６ａを、一度開けてから（図６（ｂ））、所定時間後に再度閉じて（図６（ｃ））、その時得られたＣＣＤ３の出力（蓄積値又は積分値）をＡ／Ｄ変換した後、演算制御部１にて、図２のＳ３３と同様の演算を行う必要がある。
【００１３】
しかしこの方法では、機械的なシャッタ機構を動かすのにエネルギーと時間を要し、シャッタタイムラグの増加につながる。このため、従来の露出制御方式では、高速で高画質な画像を得ることは困難であり、またストロボ光などを制御するための測光も困難であった。
【００１４】
本発明は、以上の点に鑑み、撮影光学系や、露出時の補助を行うストロボ光の有無にかかわらず露出制御を単純かつ高速、正確に行うことが可能な電子カメラを提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の電子カメラでは、撮影レンズを介した被写体の像を撮像する撮像素子と、被写体光束を受光して上記被写体の明るさに基づく光電流を出力する第１の測光センサと、上記第１の測光センサから出力された光電流を対数圧縮する対数圧縮回路と、上記撮像素子の前面に設けられたシャッタ幕と、上記シャッタ幕で反射された上記被写体光束を受光して上記被写体の明るさに基づく光電流を出力する第２の測光センサと、上記第２の測光センサの出力を積分する積分回路と、上記対数圧縮回路からの出力のバラつきを補正するための第１の補正値と、上記積分回路と上記撮像素子の出力特性を合わせるための第２の補正値とを記憶するメモリと、上記被写体に閃光を照射するストロボと、上記対数圧縮回路の出力を上記第１の補正値によって補正した後、該補正した対数圧縮回路の出力に基づいて上記ストロボを用いた撮影を行うか否かを決定し、上記ストロボを用いた撮影を行う場合には、上記積分回路の出力と上記第２の補正値とを用いて上記ストロボの発光量を決定する演算制御部とを具備することを特徴とする。
【００１９】
これにより、高速かつ高精度の露出制御が可能である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態に係る電子カメラの電気回路のブロック図を図１に示す。被写体１１の像をＣＣＤ３に導く撮影レンズ２は、露出時以外は、シャッタ幕６ａにより遮光されている。そして露出時には、シャッタ幕６ａがシャッタ制御部６によって制御されて図６（ｂ）に示したようにＣＣＤ３の前から退避する。これにより、ＣＣＤ３は撮影レンズ２を介して被写体１１の像を受光する。そして、ＣＣＤ３は、受光した像に基づいて像信号の生成を行う。
【００２１】
具体的には入射した光の強弱と露出時間に応じた電気信号をＣＣＤ３の各画素が出力し、Ａ／Ｄ変換部３ａがこの出力をデジタル画像信号に変換した後、画像処理部４がこのデジタル画像信号の補正や圧縮等を行う。そして、このようにして画像処理した画像を記録部５に記録させる。
【００２２】
この種のカメラは像信号が電気的あるいはデジタル的に記録されるので、フィルムに像を形成するカメラと区別して、電子カメラあるいはデジタルカメラ等と呼ばれる。
【００２３】
ここで、ＣＣＤ３は、露出時間が短いと、ノイズによって画像の再現性が劣化し、反対に露出時間が長いと図４のように出力が飽和レベルに達して、その結果全く画像が得られなくなってしまう。このため、適切な露出時間での露出制御が重要となるが、高解像度のＣＣＤを用いるデジタルカメラにおいて高速の露出制御を行う場合には、前述の図３で説明した手法も図６で説明した手法もとれない。
【００２４】
そこで、本一実施形態では、図１に示すように、被写体からの光をモニタする測光センサ７及びシャッタ幕６ａに入射する光をモニタする測光センサ８の２種類の測光センサを設けた。なお、それぞれの測光センサは、各々効果的に光をモニタするための集光レンズ７ａ，８ａを介して光を受光している。
【００２５】
また、測光センサ７，８は、各々異なる処理回路に接続されている。つまり、測光センサ７は、測光センサ７が出力した光電流を対数圧縮する対数圧縮回路７ｂに接続されている。また、測光センサ８は、測光センサ８が出力した光電流を所定の容量で積分する積分回路８ｂに接続されている。
【００２６】
これらの処理回路の特徴は、判定時間や検知する光の変化等の切り口から論ずる事ができる。
【００２７】
まず、圧縮型の回路は広いダイナミックレンジで光の変化がなければ、その時々の光量を判定する事ができる。ただし、ストロボ光のような高速の光の入射に対しては十分追従できない事があり、また、追従したとしても、それを記録する事は困難である。
【００２８】
一方、積分型の回路は、所定時間、光電流をコンデンサに積分及び蓄積する。つまり、暗い時には光電流が少ないので、細かい明るさの判別をする事が困難である。しかし、明るい時には、ストロボ光のような閃光であっても、蓄積量を明確に記録する事ができる。
【００２９】
つまり、圧縮型の回路は、広いダイナミックレンジにわたって、高速で変化のない光を判定する事が可能であり得意としている。反対に積分型の回路は、光の履歴を記録するので、比較的長い時間を要するが、その間に起った光の変化を含めての判定が可能である。
【００３０】
このような２つの処理回路の特徴を生かしたのが、本一実施形態の露出制御である。この露出制御は、図１のワンチップマイクロコンピュータ等からなる演算制御部１によってなされる。また、個々の機能ブロックが有する性能的なバラつきは、製品製造時にＥＥＰＲＯＭ９に記録するようにしておく。そして、撮影制御時に、演算制御部１はこのＥＥＰＲＯＭ９に記録した値を参照するようにして設計どおりの制御を行う。なお、ここでは補正値を記録しておくための記録媒体としてＥＥＰＲＯＭを用いたが、不揮発性のメモリであればこれに限るものではない。
【００３１】
また、露出時に十分な光が得られない時には、被写体１１に対してストロボ回路１０ａが発光部１０を介して光投射を行う。これにより手ブレなどの問題も対策する。
【００３２】
更に、撮影レンズ２は取り外すこともできる。つまり、このカメラを撮影レンズ２の代わりに顕微鏡や内視鏡の光学系に取り付ける事もできる。次に、このようなカメラの露出制御手順を図７に示す。
【００３３】
まず、演算制御部１は、カメラにカメラ用の撮影レンズ２が取り付けられているかどうかを判定する（Ｓ１）。これはレンズ枠内に内蔵された撮影レンズ用のマイコンとの通信が可能かどうかで判定してもよいし、撮影レンズ２が取り付けられていることを判定するための専用のメカスイッチを設けることにより判定してもよい。
【００３４】
カメラ用の撮影レンズ２以外ならば、顕微鏡や内視鏡に取り付けられていると考えてＳ１をＮＯに分岐する。この場合には、図１に示した撮影レンズ２の場合とは異なり、測光センサ７が被写体１１の方をモニタしているとは限らない。
【００３５】
そこで測光センサ７は用いず、撮影光学系からの光が入射するシャッタ幕面の反射をモニタする測光センサ８を用いて測光を行う。顕微鏡や内視鏡などの光学機器は、一般に観察用の照明で明るく照射されており、また、この場合のカメラは器具に固定されている事が多く、手ブレの心配も少ないので、比較的長い時間をかけての測光が可能である。
【００３６】
このため、測光センサ８を利用し、所定時間幕面の反射をモニタして積分測光を行い（Ｓ２０）、得られた積分量より、露出制御（シャッタ制御）時のシャッタ制御時間ＴＶ０を算出する（Ｓ２１）。なお、このシャッタ制御時間の算出方法は、図６と同様の方法であるが、これについては後で説明する。シャッタ制御時間の算出後、Ｓ１２に移行してシャッタ制御を行い、このフローチャートの露出制御を終了する。
【００３７】
なお、ＣＣＤ出力を所定レベルまで合わせこみたい時には、Ｓ２０の前にユーザが操作できるスイッチ１ａの状態の判定（Ｓ１９）を設け、このスイッチ１ａがＯＦＦのときには、Ｓ１９からＳ２５に分岐できるようにしてもよい。このＳ２５〜Ｓ２８の制御は、対象物が動かないもので、カメラも機器にしっかりと組みつけられている場合などにユーザによって任意に選択される。このときの制御においては、実際にシャッタ幕６ａを所定時間開いて（Ｓ２５〜Ｓ２７）、その時ＣＣＤ３から得られた像信号により、適切なシャッタ制御時間ＴＶを決定する（Ｓ２８）。その後、Ｓ１２に移行してシャッタ制御を行い、このフローチャートの露出制御を終了する。
【００３８】
一方、上記Ｓ１においてカメラ用の撮影レンズ２が取り付けられている時には、Ｓ１をＹＥＳに分岐する。この場合には、撮影の方向と、発光部１０の投射方向や測光センサ７による測光の方向とが合っているので、測光センサ７による測光を行う（Ｓ２）。
【００３９】
この測光センサ７による測光結果ＢＶ０は、センサの製造上のバラつきやカメラへの組みつけ上のバラつきによって、設計値と一致しない事が多い。しかし、カメラ製造時にこの誤差をＥＥＰＲＯＭ９に記録させているので、この値を利用して補正を行い（Ｓ３）、正確な明るさ情報ＢＶを得ることができる。この結果から、露出制御時のシャッタ制御時間が決まる。しかし、決定したシャッタ制御時間では、手ブレが起こりそうな時には、ストロボ発光を伴うシャッタ制御を行うためにＳ４の判定をＹＥＳに分岐する。この時にはストロボの閃光に対応するために、シャッタ幕６ａをモニタする測光センサ８を利用したシャッタ制御を行う。
【００４０】
つまり、この場合にはストロボ光を微小光量で発光させ（Ｓ５）、その時得られた積分回路８ｂの値より、シャッタ制御時のストロボ光量を決定する（Ｓ６，Ｓ７）。そして、決定されたストロボ光量に応じたストロボ発光を行いながらシャッタ制御を行い、このフローチャートの露出制御を終了する。
【００４１】
一方、Ｓ３にて決定したシャッタスピードが、手ブレが起こらないようなシャッタスピードである時には、Ｓ４の判定をＮＯに分岐する。そして、Ｓ３にて求められた明るさの情報やＣＣＤ３の感度情報に基づいてレンズの絞りやシャッタ制御時間を所定の組合せから決定する（Ｓ１０）。この時、計算で得られたシャッタ制御時間ＴＶ０に対し実際のシャッタ幕６ａは所定の誤差を持って作動するので、予めＥＥＰＲＯＭ９に記録させておいた補正値によって誤差を補正して実際のシャッタ制御時間ＴＶを算出した後（Ｓ１１）、Ｓ１２に移行してシャッタ制御を行い、このフローチャートの露出制御を終了する。
【００４２】
以上説明したようなフローチャートに従った制御を行うことによりストロボ光の有無や撮影光学系の種類にかかわらず、正しい露出制御が可能となる。
【００４３】
次に、ＣＣＤ３の感度のバラつきと、ストロボ光の調光に用いる調光センサ（前述の測光センサ８である）の感度のバラつきを補正する方法について説明する。
【００４４】
図８（ａ）のように、カメラ２０に所定の撮影レンズ２を取付け、出力光に太陽光と同様の光成分を持たせるためのフィルタ２２を介して、輝度箱２１に対向させる。このとき、輝度箱内の明るさを一定にして、異なる２つの積分時間Ｔ１，Ｔ２で測光センサ８の積分値（測光センサ８の出力）を得ると、図９（ａ）の横軸で示す露出値が変化して、各々の時間でＢＳ１，ＢＳ２という２つの測光センサ出力、つまり、積分値が出力される。
【００４５】
同様に、ＣＣＤ３も積分蓄積型のセンサなので、その出力は露出値に比例した１次関数の出力特性を示す。つまり、輝度箱の明るさを一定にし、Ｔ１，Ｔ２の２つの露出時間でＣＣＤ出力値を得ると各々、図９（ａ）の下部のようにＣＣＤ１，ＣＣＤ２の２つの値となる。
【００４６】
ここで、ＣＣＤ３の出力が所定の目標値（ＡＥ目標値）ＣＣＤ０となるように露出を制御する場合には、図９（ａ）のグラフの横軸、つまり、露出値を考えずに、図９（ｂ）のように、測光センサ出力とＣＣＤ出力とを１対１で対応させ、ＣＣＤ３がＣＣＤ０という値を出力する露出値に相当する測光センサ出力Ｖｅ０を前述のＥＥＰＲＯＭ９に記録させる。
【００４７】
つまり、ストロボ光を調光する時も、カメラの撮影レンズ以外を介して入射した光の露出を行う時も、測光センサ８の出力がＶｅ０となるような制御を行えばよい。
【００４８】
なお、ＣＣＤ３と測光センサ８は、一方は撮影レンズ２からの直接の光を受光し、一方はシャッタ幕６ａの反射光を、集光レンズ８ａを介して受光するので、それらの１つ１つの部品に対して反射率や透過率、位置のバラつきなどを考慮した補正が必要となるが、本一実施形態では、調光センサ出力を直接ＣＣＤ出力と関連づけることにより補正を単純化している。
【００４９】
つまり、従来の考え方では、これらのＣＣＤやセンサ類の明るさに対する出力特性を誤差のないものにするためには調整工程において、図１０のような工程が必要であった。
【００５０】
この調整工程においては、まず、輝度箱内の明るさＢＶと測光センサ８の出力ＢＳとが所定の関係になるように補正するための補正値ΔＢＶ１を算出する（Ｓ９１）。そして、同様に、明るさＢＶとＣＣＤ３の出力ＣＣＤとの関係が設計値通りの関係になるような補正値ΔＢＶ２を算出し（Ｓ９２）、明るさＢＶと測光センサ７の出力ＦＳとの関係が設計値通りの関係になるような補正値ΔＢＶ３を算出する（Ｓ９３）。この後、これらの補正値をＥＥＰＲＯＭ９に記録させる（Ｓ９４）。
【００５１】
なお、明るさＢＶは、
【数１】
【００５２】
また、この調整においては、ΔＢＶ１、ΔＢＶ２、ΔＢＶ３の調整誤差（補正値）が算出される。この誤差のため、測光センサ８でＣＣＤ３の積分レベルを制御するときには、ΔＢＶ１＋ΔＢＶ２の誤差が生じてしまう。
【００５３】
一方、本一実施形態では、前述した図９（ｂ）の考え方によって、図１１のような調整工程となっている。つまり、図１１において、まず、測光センサ８の出力ＢＳとＣＣＤ３の出力ＣＣＤとの関係を補正する補正値ΔＢＶ４を算出する（Ｓ９５）。次に明るさＢＶとＣＣＤ２の出力ＣＣＤとの関係を補正する補正値ΔＢＶ２を算出する（Ｓ９６）。そして、明るさＢＶと測光センサ７の出力ＦＳとの関係を補正する補正値ΔＢＶ３を算出する（Ｓ９７）。そして、これらの補正値をＥＥＰＲＯＭ９に記録させる（Ｓ９８）。
【００５４】
このとき、入射光量とＣＣＤ３及び測光センサ８の出力積分値は
【数２】
【００５５】
つまり、ＣＣＤ３の出力ＣＣＤと測光センサ８の出力ＢＳは共に明るさに対して線形関係を持つので、測光センサ８の出力ＢＳと調整時に得られた補正値によって演算時間を短縮し、高速で高精度の露出演算が可能になる。
【００５６】
なお、図９（ｂ）の直線より、
【数３】
【数４】
の計算結果Ｋ，Ｓより、
ＢＳ＝Ｋ・ＣＣＤ＋Ｓ （式６）
のように単純化できる。ここで、「ＣＣＤ」はＣＣＤ３の出力であり、「ＣＣＤ１」及び「ＣＣＤ２」は図９（ａ）下部の関係により決定される所定値である。また、「ＢＳ」は測光センサ８の出力であり、「ＢＳ１」及び「ＢＳ２」はそれぞれ、図９（ａ）上部の関係により決定される定数である。
【００５７】
なお、前述したようにＣＣＤ３への露出は適正露出値ＣＣＤ０となった時に最適となるので、（式６）より最適な露出条件による測光センサ８の積分値Ｖｅ０が、
Ｖｅ０＝Ｋ・ＣＣＤ０＋Ｓ （式７）
として求められる。つまり、ＣＣＤ３の出力をモニタしなくとも、この測光センサ８の出力がＶｅ０の積分値となる時にＣＣＤ３が最適な露出となる事がわかる。
【００５８】
また、撮影レンズ２から入射した光をハーフミラー３０で分けて、一方の光をシャッタ幕６ａとＣＣＤ３の方向に導く。また、もう一方の光をフォーカシングスクリーン３１に導き、そこに結像された像を、ペンタプリズム３２を介して、ユーザが観察することにより、カメラによって撮影される範囲が確認できる図１２のようなタイプのカメラ（一眼レフレクスカメラ）では、光電流の圧縮出力を出力する測光センサ７が図のように上記ペンタプリズム３２内に向けて配置されている場合がある。
【００５９】
この時、この測光センサ７の調整方法において、図８（ａ）のように撮影レンズを輝度箱２１に向けてカメラ２０を配置し、その時得られる圧縮出力と所定のレベルとを比較して、その差（補正値）を前述のＥＥＰＲＯＭ９に記録させておき、撮影の際には、測光結果と補正値とから正しい測光結果が演算できる。このような一連の調整工程をフローチャートで示すと、図１３のようになる。
【００６０】
まず、図８（ａ）のように一定の明るさＢＶの輝度箱２１にカメラ２０の撮影レンズ２を向けてセッティングする（Ｓ７１）。次に積分時間Ｔ１にて測光センサ８に積分させて、その時の結果をＢＳ１とする（Ｓ７２）。また、積分時間Ｔ１と異なる積分時間Ｔ２にて測光センサ８に再び積分させて、その時の結果をＢＳ２とする（Ｓ７３）。
【００６１】
次に、Ｔ１の時間だけシャッタ制御を行い、その時のＣＣＤ出力をＣＣＤ１とする（Ｓ７４）。また、Ｔ２の時間だけシャッタ制御を行い、その時のＣＣＤ出力を各々ＣＣＤ２とする（Ｓ７５）。
【００６２】
以上の値から、（式４）、（式５）の傾き係数Ｋ及びシフト係数Ｓを算出する（Ｓ７６，Ｓ７７）。次に（式７）から適正積分値Ｖｅ０を計算する（Ｓ７８）。
【００６３】
そして、圧縮タイプの出力を有する測光センサ７の出力をＦＳ０とし（Ｓ７９）、その出力ＦＳ０と実際の明るさＢＶとの差を補正係数ΔＢＶとして求める（Ｓ８０）。こうして得られた補正係数ΔＢＶと、前述のＶｅ０をＥＥＰＲＯＭ９に記録させる（Ｓ８１）。
【００６４】
この例からもわかるように、Ｖｅ０が調整に重要な値であり、ＫやＳなどの定数は、ＥＥＰＲＯＭ９に記録させる必要はない。
【００６５】
このように調整されたカメラのストロボ調光シーケンスの例を、図１４、図１５を用いて説明する。この実施形態では図１４のタイミングチャートに示すように所定時間ＴＩＮＴの積分時間で積分回路式の測光センサ８を３回作動させ、最初の１回はストロボ発光を行わず、後の２回でストロボの微小発光（プリ発光）を行い、シャッタ開（シャッタスピードＴＥ）時のストロボ本発光量を決定するようにしている。
【００６６】
図１５は、このストロボ調光時の処理手順を示すフローチャートである。なお、ここでのストロボはカメラに取り付けるタイプを想定して記述している。したがって、ストロボ側にはメモリが内蔵されていて、最大ガイドナンバー（ＧＮｏ）、最小ＧＮｏ等の情報を有している。これを考慮しないとプリ発光ですべてのエネルギーを消耗してしまったり、設定光量が少なすぎて発光しなくなってしまう等の不具合を生じてしまう。
【００６７】
したがって、外部ストロボとカメラとの通信時（Ｓ５０）には、外部ストロボからカメラに最大ＧＮｏ（ＧＮＭＡＸ）及び最小ＧＮｏ（ＧＮＭＩＮ）を入力させる（Ｓ５１，Ｓ５２）。そして、以後の、Ｓ５５，Ｓ６０，Ｓ７０等のステップではこれを考慮したストロボ発光を行う。
【００６８】
ＧＮｏの入力後、前述のＴＩＮＴ＝１ｍｓでストロボ発光なしの測光積分を行い（Ｓ５３）、この結果をでＶＩＮＴ０とする（Ｓ５４）。次にＧＮＭＩＮの１．４倍の光量でストロボを発光させ、測光センサ８により積分を行う（Ｓ５５）。次にこの積分結果をＶＩＮＴ１とする（Ｓ５６）。そして、ＶＩＮＴ１とＶＩＮＴ０との差を算出して、それをΔＶとする（Ｓ５７）。次に、このΔＶが所定値ΔＶ０よりも小さいか否かを判定する（Ｓ５８）。このΔＶが所定値ΔＶ０よりも小さいと、プリ発光による光量変化が十分検出されなかったとしてＳ５８をＹＥＳに分岐して、より大きい光量でストロボ光を発生させて積分を行う（Ｓ６０）。このときのストロボの光量を仮にＧＮＭＡＸの１／１０とする。そして、この時の発光積分結果をＶＩＮＴ２とする（Ｓ６１）。そして、この結果ＶＩＮＴ２と前述の発光なしの積分結果ＶＩＮＴ０と差をとりΔＶを更新する（Ｓ６２）。つまり、このΔＶがストロボの寄与率である。この後、Ｓ６３に移行する
一方、Ｓ５８でＮＯに分岐した場合は、１回目のプリ発光が強かったので、ＧＮＭＩＮで２回目のプリ発光行って発光積分を行う（Ｓ７０）。そして、このときの積分結果をＶＩＮＴ２とする（Ｓ７１）。ここで、１回目のプリ発光積分結果ＶＩＮＴ１が飽和レベルＶＳ以上であるか否かを判定する（Ｓ７２）。１回目のプリ発光積分結果ＶＩＮＴ１が飽和レベルＶＳ以上であるならば、Ｓ７２をＹＥＳに分岐して、Ｓ７１で求めたＶＩＮＴ２を用いたΔＶ算出を行う。
【００６９】
一方、Ｓ７２において１回目のプリ発光積分結果ＶＩＮＴ１がＶＳ未満ならば、Ｓ７２をＮＯに分岐して、Ｓ５７で求められたΔＶをそのまま利用する。この後、Ｓ６３に移行する。
【００７０】
ΔＶが決定した後、シャッタスピードＴＥの間にストロボ以外の光で積分される量をＶＩＮＴ０×ＴＥとして求め、露出目標積分値Ｖｅ０（予めＥＥＰＲＯＭ９に記録させておいた値）との差を求める。次に、露出目標との差をストロボで補うために、露出目標値との差を前述のプリ発光時のストロボ寄与率ΔＶで除算して、本発光光量を決定するための係数ｎを算出する（Ｓ６３）。
【００７１】
次に、ストロボの本発光を行うと共にシャッタを開く（Ｓ６４）。この本発光時にはプリ発光のｎ倍の光量が必要なので、ガイドナンバー換算時には√ｎ倍してストロボの発光制御を行う（Ｓ６５）。そして、時間ＴＥが経過しているか否かを判定し（Ｓ６６）、時間ＴＥが経過したならば、シャッタを閉じて（Ｓ６７）、ストロボ調光の処理を終了する。
【００７２】
以上説明したように、このような調光のフローチャートによって、調光センサ出力と、ＥＥＰＲＯＭの記録値Ｖｅ０とを利用するだけで単純な計算で高速、高精度のストロボ調光ができる電子カメラが提供できる。
【００７３】
以上一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は前述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、撮影光学系やストロボ光の有無にかかわらず、露出制御を単純かつ高速、正確に行うことが可能な電子カメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るカメラの構成を示すブロック図である。
【図２】従来例における露出制御について説明するためのフローチャートである。
【図３】従来の電子シャッタを用いる露出制御を行う場合の構成図である。
【図４】露出量に対する撮像素子出力の関係を示すグラフである。
【図５】図５（ａ）はインターライン型ＣＣＤの構成図であり、図５（ｂ）はフレームトランスファー型ＣＣＤの構成図である。
【図６】従来の機械式のシャッタを用いて露出制御を行う場合の構成図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るカメラの露出制御について説明するためのフローチャートである。
【図８】図８（Ａ）は調光センサの感度調整装置の構成図であり、図８（Ｂ）はＣＣＤの感度調整装置の構成図である。
【図９】図９（Ａ）は従来の方式による露出量に対する積分型の測光センサ出力及びＣＣＤ出力の関係を示すグラフであり、図９（Ｂ）は本発明の一実施の形態によるＣＣＤ出力に対する測光センサ出力の関係を示すグラフである。
【図１０】従来の方式による調整の概要を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の一実施形態の方式による調整の概要を示すフローチャートである。
【図１２】一眼レフレクスカメラの光学系を示す図である。
【図１３】本発明の一実施形態において測光センサを調整する際の具体的な手順を説明するためのフローチャートである。
【図１４】ストロボ調光時のタイミングチャートである。
【図１５】ストロボ調光時の制御手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 演算制御部
１ａ スイッチ
２ 撮影レンズ
３ 撮像素子（ＣＣＤ）
３ａ アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部
４ 画像処理部
５ 記録部
６ａ シャッタ幕
６ シャッタ制御部
７，８ 測光センサ
７ａ，８ａ 集光レンズ
７ｂ 対数圧縮回路
８ｂ 積分回路
９ ＥＥＰＲＯＭ
１０ 発光部
１０ａ ストロボ回路
Claims (1)
- 撮影レンズを介した被写体の像を撮像する撮像素子と、
被写体光束を受光して上記被写体の明るさに基づく光電流を出力する第１の測光センサと、
上記第１の測光センサから出力された光電流を対数圧縮する対数圧縮回路と、
上記撮像素子の前面に設けられたシャッタ幕と、
上記シャッタ幕で反射された上記被写体光束を受光して上記被写体の明るさに基づく光電流を出力する第２の測光センサと、
上記第２の測光センサの出力を積分する積分回路と、
上記対数圧縮回路からの出力のバラつきを補正するための第１の補正値と、上記積分回路と上記撮像素子の出力特性を合わせるための第２の補正値とを記憶するメモリと、
上記被写体に閃光を照射するストロボと、
上記対数圧縮回路の出力を上記第１の補正値によって補正した後、該補正した対数圧縮回路の出力に基づいて上記ストロボを用いた撮影を行うか否かを決定し、上記ストロボを用いた撮影を行う場合には、上記積分回路の出力と上記第２の補正値とを用いて上記ストロボの発光量を決定する演算制御部と、
を具備することを特徴とする電子カメラ。
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