JP4655130B2 - 閃光制御装置及びカメラ - Google Patents

Description

本発明は、閃光発光量を最適に制御する閃光制御装置及びカメラに関するものである。

現在、一眼レフカメラに主に採用されている閃光発光器（以下、ＳＢと呼ぶ）の自動調光を行う閃光制御装置は、いわゆるＴＴＬ調光方式と呼ばれるものである。この方式は、ＳＢから発光し、被写体から反射してきた光束を撮影レンズを通してリアルタイムに測光し、発光量が適量に達したときに、ＳＢ発光をストップさせる方式である。この方式は、撮影レンズを通った光束を測光するので、撮影される領域と測光する領域のずれ（パララックス）が無いことや、撮影者が絞り値を自由に設定可能である点が特に優れている。

また、閃光制御装置は、主にコンパクトカメラ等に採用されているフラッシュマチック方式がある。この方式は、被写体距離Ｘ、絞り値Ｆ、及び、ＳＢ光のガイドナンバーＧＮとが、以下の数式１の関係が成り立つことを利用して、撮影時の被写体距離Ｘとカメラに備わったＳＢのガイドナンバーＧＮとから撮影時の絞り値Ｆを算出する方法である。

ＧＮ＝Ｘ・Ｆ …（１）

ところが、前者のＴＴＬ調光方式では、被写体から反射されたＳＢ光が適量になるように制御するために、被写体の反射率によって露出誤差が出るという短所がある。しかし、フラッシュマチック方式では、撮影者は絞り値を自由に選択することができないために、一眼レフカメラ等の高機能カメラには採用することができなかった。

そこで、本出願人による特開平３−６８９２８号公報は、ＴＴＬ調光方式において、図１６に示したアルゴリズムのように、撮影直前に（＃１）、本露光に先立って予備発光を行い（＃２）、シャッタ幕面による反射光を分割測光し（＃３）、その受光量から重み付け演算を行って、被写体の反射率を求め（＃４）、その反射率に応じて、本露光時（＃５）のＳＢ発光量レベルを調節することにより（＃６〜＃８）、被写体の反射率に関わらず、適正露出を得る技術が開示されている。

しかし、上記の装置において、予備発光時の発光量が足りなかったり（又は多過ぎたり）して、測光部のゲイン設定が不適切であったために、測光出力が小さく（又は大きく）、測光値の信頼性が十分に得られないことがあった。特に、予備発光時の測光出力に基づいて、撮影時の発光量をあらかじめ決定してしまう、いわゆるガイドナンバー制御方式においては、予備発光時の測光精度がそのまま撮影時の発光精度にフィードバックされてしまうために、十分な精度が得られないことがあった。

そこで、本発明は、予備発光時の測光出力が小さかったり、大きかったりして、十分な測光精度が得られなかった場合にも、測光精度を向上できるような閃光制御装置及びカメラを提供することを目的としている。

前記課題を解決するために、請求項１の発明は、被写界を複数に分割した分割測光領域ごとに予備発光の反射光を測光する閃光測光部と、複数回の前記予備発光を行わせる発光制御部と、前記閃光測光部のゲインを前記複数回の前記予備発光ごとに相異なるように設定するゲイン設定部と、前記分割測光領域のそれぞれについて、前記複数回の前記予備発光ごとに前記閃光測光部から出力される出力値の中から本発光時の発光量を算出するために採用する出力値を決定し、採用すると決定された前記出力値に基づいて前記本発光時の発光量を算出する発光量演算部とを備えた閃光制御装置である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の閃光制御装置において、前記閃光測光部は、前記複数回の前記予備発光の後に定常光測光を行い、前記発光量演算部は、前記採用すると判定された前記出力値と、前記予備発光後の前記定常光測光の結果とに基づいて前記本発光時の発光量を算出することを特徴とする閃光制御装置である。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載の閃光制御装置において、前記発光量演算部は、前記予備発光ごとの前記閃光測光部の出力値のうち、最も大きくかつオーバーフローしていない出力値に基づいて前記発光量を算出することを特徴とする閃光制御装置である。

請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の閃光制御装置において、前記閃光測光部は、受光光電流を蓄積する蓄積型の測光回路を備えており、前記予備発光ごとに前回の前記予備発光時の蓄積電荷を放電して新たな蓄積を行なうことを特徴とする閃光制御装置である。

請求項５の発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の閃光制御装置において、前記発光制御部は、前記予備発光をチョップ発光により行ない、前記閃光測光部の出力値が所定値に達するまで、または、前記チョップ発光の回数が所定値になるまで１回の前記予備発光を行なうことを特徴とする閃光制御装置である。

請求項６の発明は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の閃光制御装置において、前記ゲイン設定部は、前回の前記予備発光における前記閃光測光部の各領域の出力値の少なくとも一つが所定値より大きい場合には前記閃光測光部の前記ゲインを減少させることを特徴とする閃光制御装置である。

請求項７の発明は、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の閃光制御装置において、前記ゲイン設定部は、前回の前記予備発光における前記閃光測光部の各領域の出力値の少なくとも一つが所定値より小さい場合には前記閃光測光部の前記ゲインを増大させることを特徴とする閃光制御装置である。

請求項８の発明は、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の閃光制御装置において、前記発光量演算部は、前記閃光測光部の出力値のうち、前記被写体の反射率が標準反射率から著しくかけ離れた出力値を除いて前記発光量を算出することを特徴とする閃光制御装置である。

請求項９の発明は、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の閃光制御装置において、前記閃光測光部は、前記複数回の前記予備発光の後に定常光測光を行ない、前記定常光測光の際には、最終回の前記予備発光と前記定常光測光との間でゲインと蓄積時間とを同一とすることを特徴とする閃光制御装置である。

請求項１０の発明は、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の閃光制御装置を備えることを特徴としたカメラである。

請求項１１の発明は、請求項１０に記載のカメラにおいて、前記閃光測光部とは別に、露出値を求めるための定常光測光を行なう測光素子を備えることを特徴とするカメラである。

以上詳しく説明したように、本願発明の効果は、従来では、予備発光時の測光出力が小さかったり、大きかったりして、十分な測光精度が得られなかった場合にも、予備発光時の測光精度を向上させることができる。

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。
（第１実施形態）図１は、本発明に係わるカメラの閃光制御装置の第１実施形態の光学系を示した図である。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によって折り曲げられ、拡散スクリーン３上にいったん結像する。その後に、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、拡散スクリーン３によって拡散された光束の一部は、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を通して定常光用の測光素子９上へ再結像される。測光素子９は、例えばＳＰＤ（シリコン・フォト・ダイオード）等の受光素子が用いられており、図３に示すように、被写界をＢ１〜Ｂ５の５領域に分割して測光し、それぞれの測光値を出力可能な構造になっている。

撮影時には、まず、絞り１０が所定値まで絞られると同時に、クイックリターンミラー２が跳ね上げられる。その後に、ＳＢ１５による予備発光時には、シャッター１１上に略結像され反射された一部の光束を、調光用レンズ１２を通して調光素子１３へ再結像させる。ＳＢ１５による本発光時は、シャッター１１を開き、例えばＣＣＤ（チャージ・カップルド・デバイス）等によって構成される撮像素子１４の受光面上に光束を結像させる。

調光素子１３は、ＳＰＤと、ＳＰＤからの光電流を蓄積するコンデンサと、増幅アンプ等とによって構成され、図４に示すように、定常光用の測光素子９と略同一の分割形状をしており、領域Ｓ１〜Ｓ５は、それぞれ図３のＢ１〜Ｂ５へ対応している。また、クイックリターンミラー２は、一部の光を透過するハーフミラーになっており、透過した光束の一部は、サブミラー１６によって下へ折り曲げられ、焦点検出部１７へ導かれる。焦点検出部１７は、図３に示す被写界の中央領域Ｆについての焦点状態を検出し、合焦状態になるまで撮影レンズ１が駆動される。

図２は、第１実施形態に係る閃光制御装置の概略構成を示すブロック図である。定常光測光部２１は、図３に示したように、被写界を５分割して測光する回路であり、その測光出力は、露出演算部２２へ出力される。露出演算部２２は、定常光測光部２１からの出力と、撮影レンズに設けられたマイクロプロセッサであるレンズマイコン３１内に格納された撮影レンズの開放Ｆ値、焦点距離、射出瞳位置などのレンズ情報と、感度設定部２８からの撮像素子１４の感度情報とに基づいて、定常光露出に関する適正露出値を算出し、それを絞り値とシャッター値とに分解してシーケンス制御部２４等へ出力する回路である。

シーケンス制御部２４は、レリーズスイッチ２３よりレリーズ信号を入力すると、図１に示すクイックリターンミラー２を跳ね上げ、絞り１０を絞り込んだ後に、発光制御部２５へ予備発光の指示を出し、その後にシャッター１１を所定値に制御すると同時に、再び発光制御部２５へ本発光の指示を出すなどの一連の動作の制御を行う回路である。

発光制御部２５は、露出演算部２２、シーケンス制御部２４、判定部２９、感度設定部２８などからに信号に基づいて、閃光測光部２６，部閃光発光部２７等を制御する回路である。判定部２９は、閃光測光部２６から予備発光積分値に基づいて、第２の予備発光が必要か否かを判定する回路であり、その出力は、発光制御部２５に接続されている。

すなわち、発光制御部２５は、シーケンス制御部２４から予備発光の指示を入力すると、露出演算部２２から入力した絞り値情報に基づいて、閃光測光部２６のアンプ・ゲインを算出し、閃光測光部２６のゲイン設定を行い、その後に、閃光発光部２７（図１のＳＢ１５）を所定ガイドナンバーによってチョップ発光させる第１の予備発光を行う。そして、閃光測光部２６から受光量が所定値になったことを示すストップ信号が発生するか、又は、チョップ発光の回数が所定値になるまで、引き続き閃光発光部２６のチョップ発光を行う。

第１の予備発光が終了すると、判定部２９は、閃光測光部２６から予備発光積分値を入力し、第２の予備発光が必要か否かを判定し、その判定結果を発光制御部２５へ出力する。そして、第２の予備発光が必要であった場合には、発光制御部２５は、再び、閃光測光部２６のゲイン設定を行い、第１の予備発光と同様なチョップ発光により、第２の予備発光を行う。第１、第２の予備発光積分値は、発光量演算部３０へも出力される。

発光量演算部３０は、閃光測光部２６からの予備発光積分値、定常光測光部２１からの測光値、レンズマイコン３１からのピント距離値、露出演算部２２からの絞り値、感度設定部２８からの感度値等に基づいて、本発光量を演算し、その値を閃光発光部２７へ出力する回路である。予備発光が終了してシャッター１１が全開し、本発光の指示が発光制御部２５から閃光発光部２７へと出力されると、閃光発光部２７は、発光量演算部３０によって算出された本発光量によって、本発光を行い撮像素子１４への露光を行う。

ここで、露出演算部２２、発光量演算部３０、判定部２９、発光制御部２５、及びシーケンス制御部２４の動作は、１チップマイクロプロセッサ４０（以下マイコンと略す）の内部演算によって実現されている。

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、被写界のほぼ全面を５分割して測光し、それぞれの測光値Ｂ１〜Ｂ５を出力できるようになっている。

図４は、閃光測光部２６の光学系と測光領域の分割形状を示した図である。閃光測光部２６の光学系は、シャッター面に入射し結像した被写体像を、３連の調光用レンズ１２により、調光素子１３上に再結像させ、Ｓ１〜Ｓ５の５領域に分割してそれぞれ光電変換された電荷を蓄積する構成になっている。ここで、Ｓ１〜Ｓ５の各領域と番号の関係は、図３における測光領域Ｂ１〜Ｂ５の各領域と番号に対応している。

図５（ａ）は、調光素子１３の端子とその役割をわかりやすく説明した図である。Ｃ１〜Ｃ５は、それぞれ領域Ｓ１〜Ｓ５の光電流を蓄積する外付けコンデンサ、ＳＣは、ストップ信号を出すために、Ｓ１〜Ｓ５の光電流を加算して蓄積する外付けコンデンサ、Ｖｒｅｆは、温度比例電圧出力端子、ｓｔｏｐは、ストップ信号出力端子、ＣＳＲ，ＣＳＧ，ＣＬＫは、アンプ・ゲインと読み出しチャンネルの設定を切り替えるための端子である。設定方法は、それぞれ図５（ｂ）、および（ｃ）の所で説明する。ＩＳは、蓄積開始／終了を行う端子、ＤＡは、各領域のアンプ・ゲインを入力する端子、ＡＤは、各領域の測光積分値の出力端子である。

図５（ｂ）は、調光素子１３の各領域のアンプ・ゲインの設定方法を示した図である。チャンネルは、ＣＳＧ端子をＨレベルにしたまま、ＣＳＲ端子をＬレベルに下げ、その後にＣＬＫ端子にクロック信号を入力すると、Ｌレベルへの立ち下がりに同期して切り替わる。そのチャンネルのゲインは、ＣＬＫ端子がＬレベルの間に、ＤＡ端子を設定ゲインに応じた電圧レベルにすることによって設定される。Ｃｈ１〜Ｃｈ５は、それぞれＳ１〜Ｓ５に対応している。

図５（ｃ）は、調光素子１３の各領域の測光積分値の読み出し方法を示した図である。チャンネルは、ＣＳＲ及びＣＳＧ端子をＬレベルに下げた後に、ＣＬＫ端子にクロック信号を入力すると、Ｌレベルへの立ち下がりに同期して切り替わり、各領域の測光積分値が測光値に応じた電圧レベルとなってＡＤ端子に出力される。

図６は、予備発光時の動作をわかりやすく説明した図である。レリーズ信号が入力されて絞り込みが完了すると、発光制御部２５は、第１の予備発光のためのゲイン設定（ゲイン設定１）を行い、閃光発光部２７及び閃光測光部２６のウォーム・アップのために、チョップ発光の２発カラ打ちを行った後に、ＩＳ端子を立ち下げて積分を開始すると同時に第１の予備発光を行う。

測光積分値が適当なレベルに達したか、チョップ発光の回数が所定値になったところで第１の予備発光を終了し、積分値（積分１）の読み出し（読み出し１）を行なった後にＩＳ端子を立ち上げ、積分値のリセットを行う。第１の積分値の値から、再度予備発光が必要か否かを判定し、必要な場合には、第２の予備発光のためのゲイン設定（ゲイン設定２）を行い、今度は、ウォーム・アップのカラ打ちを行わずにＩＳ端子を立ち下げて積分を開始すると同時に第２の予備発光を行う。第２の予備発光を行うか否かの判定方法については後に説明する。

測光積分値が適当なレベルに達したか、チョップ発光の回数が所定値になったところで第２の予備発光を終了し、積分値（積分２）の読み出し（読み出し２）を行なった後にＩＳ端子を立ち上げ、積分値のリセットを行う。予備発光時の積分値には、ＳＢ光の反射光の他に定常光成分も含まれているために、予備発光終了後に定常光のみの積分を行い後の演算処理において定常光成分を予備発光積分値から差し引く演算を行う。ゲイン設定３において、定常光積分のためのゲイン設定を行い、その後予備発光の時と同様にＩＳ端子を立ち下げ定常光積分（積分３）を行う。定常光積分のゲイン設定と積分時間については後述する。

定常光積分が終了したら積分値を読み出した（読み出し３）後に、ＩＳ端子を立ち上げて積分値をリセットする。その後に、後述するアルゴリズムによって本発光量を算出して、その値を閃光発光部２７へ設定し、撮影と同時に本発光制御を行い撮影が完了する。

図７は、マイコン４０のプログラムを示したフローチャート図である。カメラのレリーズスイッチ２３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、撮影レンズ内に設けられたレンズマイコン３１と通信を行い、撮影レンズの開放Ｆ値、焦点距離、射出瞳位置等の情報を読み込む。次に、ステップＳ１０２において、感度設定部２８より手動又は自動によって設定された感度値を読み込む。さらに、ステップＳ１０３で測光素子９により定常光測光を行い、ステップＳ１０１で読み込んだレンズ情報による補正を行って、Ｂ１〜Ｂ５の輝度情報を求め、その値を基に公知の手法によって、定常光露出演算を行い適正露出値ＢＶａｎｓを求める。ステップＳ１０４では、ＢＶａｎｓとフィルム感度値とから撮影時の絞り値とシャッター値とを算出する。

ステップＳ１０５では、焦点検出部１７によって焦点検出を行い、ステップＳ１０６において算出されたデフォーカス量が０になるまで撮影レンズ１を駆動する。ステップＳ１０７では、合焦位置での撮影レンズ１のピント距離を被写体距離と見なし、その値をレンズマイコン３１から読み出す。そして、ステップＳ１０８において、レリーズスイッチ２３が全押しされたか否かを判別し、全押しの場合には、ステップＳ１０９へ進み、そうでない場合には、ステップＳ１２１へジャンプする。ステップＳ１０９では、クイックリターンミラー２を跳ね上げ、絞り１０をステップＳ１０４で求められた値まで絞り込む。

ステップＳ１１０では、第１の予備発光を行い、Ｓ１〜Ｓ５の測光積分値ＩＧ１（１）〜ＩＧ１（５）を算出する。この第１の予備発光の方法は後に詳しく説明する。ステップＳ１１１では、ＩＧ１（１）〜ＩＧ１（５）に基づいて、第２の予備発光が必要か否かを判定する。判定基準としては何通りか考えられるが、ここでは、以下に示す数式２が成立するか否かで判定する。

ＩＧ１（ｎ）＜ＩＧｔｈ、ｎ＝１・・５ …（２）

ここで、ＩＧｔｈは、積分値ＩＧ１（ｎ）が後の演算に使用し得る精度を有する最小の値であり、その値は、実験によればＡＤ端子出力を８ビットの分解能でＡ／Ｄ変換した場合に（０〜２５５）、ＩＧｔｈ＝２０程度である。また、同じく実験によれば、ＩＧｔｈの値は、閃光測光部２６の設定ゲインや積分時間、また、調光素子１３の受光面照度によらずほぼ一定の値であった。ＩＧ１（ｎ）の全てがＩＧｔｈ以上であった場合には、第２の予備発光は、必要ないとしてステップＳ１１２をスキップし、そうでない場合には、ステップＳ１１２へ進み、第２の予備発光を行い、積分値ＩＧ２（１）〜ＩＧ２（５）を読み出す。第２の予備発光の方法についても後述する。

予備発光が終了すると、ステップＳ１１３において、定常光積分を行い、積分値Ｉｐｓｔ（１）〜Ｉｐｓｔ（５）を読み出す。定常光積分は、第２の予備発光が行われなかった場合には、ゲイン設定及び積分時間は、第１の予備発光と等しく設定し、第２の予備発光が行われた場合には、第２の予備発光と等しく設定する。つまり、図６において、前者の場合はｔｐｒｅ３＝ｔｐｒｅ１、後者の場合にはｔｐｒｅ３＝ｔｐｒｅ２である。

ステップＳ１１４では予備発光などで求められた積分値から、各調光領域Ｓ１〜Ｓ５におけるＧＮｒｔｎ（ｎ）を算出する。ＧＮｒｔｎとは、各領域が標準反射率の被写体であった場合に、感度がＩＳＯ１００換算で標準露光量を与えるＳＢのガイドナンバーである。ＧＮｒｔｎの算出方法も後に詳しく説明する。ステップＳ１１５では、本発光量を算出する上で有害となる異常反射率領域を検出するいわゆるＨｉ／Ｌｏカットの演算を行う。この手法も後述する。ステップＳ１１６では、ＧＮｒｔｎ、Ｈｉ／Ｌｏカット判定の結果などを基に、後に説明する手法により、撮影時の本発光量を算出し、ステップＳ１１７において、その値を閃光発光部２７へ通信等により伝達させる。

そして、ステップＳ１１８において、シャッターを開き、ステップＳ１１９において、本発光のＳＢ制御を行う。本発光終了後は、ステップＳ１２０において、シャッター、絞り、ミラーを初期位置に復帰させる。ステップＳ１２１では、半押しタイマー起動後に所定時間が経過したか否かを判別し、所定時間内であればステップＳ１０１へ戻って処理を繰り返し、タイマー切れであれば処理を終了する。

図８は、第１の予備発光時の制御方法を示したサブルーチン・フローチャートである。図７のステップＳ１１０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において、１発光あたりのガイドナンバーＧＮｐ１を閃光発光部２７から読み込む。このガイドナンバーは、感度がＩＳＯ１００であった場合の値とする。次に、ステップＳ２０２により、予備発光時のアンプゲインＧｐｒｅ（ｎ）を、以下に示す数式３によって設定する。

Ｇｐｒｅ１（ｎ）＝Ｌｅｖ−γ｛ＡＶ＋３＋Ｌｏｇ２（１／５）−Ｓα（ｎ）｝ …（３）

ここで、Ｇｐｒｅ１（ｎ）はｎ＝１．．５であり、それぞれの番号は、図４に示した領域に対応しているが、予備発光の場合は、どの領域も同一のアンプゲインとする。また、ＡＶは、設定された絞り値のアペックス値（単位：ＥＶ）、Ｓα（ｎ）は、各領域毎のゲインをそろえるための補正値、Ｌｅｖ，γは、ストップ信号が適切な受光量で出るための係数である。また、Ｌｏｇ２（１／５）の項は、５領域の積分値の総和が適切な受光量になるための補正項である。アンプのゲインＧｐｒｅは、値が小さくなるほど高ゲインになるように構成されているので、ＡＶ値が大きい程、つまり絞りが絞り込まれているほど、大きなゲインを設定するようになっている。これは、絞り込まれているほど、シャッター面の照度が低下するので、それを補うためである。

次に、ステップＳ２０３では、ＳＢの発光管のウォームアップのために２回のカラ打ち発光をした後に、ステップＳ２０４によって、予備発光回数を示す変数Ｑｐｒｅを０にセットし、予備発光時間ｔｐｒｅ１の計時を開始すると共に、調光素子１３のＩＳ端子をＬにして積分を開始する。

ステップＳ２０５において、Ｑｐｒｅに１を加える。ステップＳ２０６では、ガイドナンバーＧＮｐ１において、予備発光を行い、ステップＳ２０７において、ストップ信号が出たか否かを判定し、ストップ信号が出た場合には、次のステップをとばしてステップＳ２０９へ進み、そうでない場合は、ステップＳ２０８へ進み、予備発光回数Ｑｐｒｅが最高回数の８回に達したか否かを判定する。８回に達したときには、予備発光を終了してステップＳ２０９へ進み、そうでない場合には、ステップＳ２０５へ戻り予備発光を繰り返す。予備発光量の総和の上限を設けているので、本発光時の発光光量を確実に確保できる。

予備発光が終わると、ステップＳ２０９において、第１の予備発光数を示す変数Ｑｐｒｅ１にＱｐｒｅを代入し、ステップＳ２１０において、予備発光時間ｔｐｒｅ１の計時を終了する。そして、ステップＳ２１１において、調光領域Ｓ１〜Ｓ５に対応した積分値ＩＧ１（１）〜ＩＧ１（５）を読み出して処理を終了する。

図９は、第２の予備発光時の制御方法を示したサブルーチン・フローチャートである。図７のステップＳ１１２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Ｓ３０１により、予備発光時のアンプゲインＧｐｒｅ２（ｎ）を、以下に示す数式４によって設定する。

Ｇｐｒｅ２（ｎ）＝Ｌｅｖ−γ｛ＡＶ＋３＋Ｌｏｇ２（１／５）−Ｓα（ｎ）＋Ｇｏｆｆｓｅｔ｝…（４）

ここで、Ｇｏｆｆｓｅｔ以外の変数は、第１の予備発光で用いたものと同一である。Ｇｏｆｆｓｅｔは、第２の予備発光の設定ゲインを第１の予備発光時に比べてどのくらい変化させるかを指定する変数である。ここでは、Ｇｏｆｆｓｅｔ＝３（ＥＶ）とし、２回目のゲインを１回目に比べて、一律＋３ＥＶ（感度８倍）とするが、他にここを変数として、第１の予備発光の結果に応じて変更可能にしてもよい。

ステップＳ３０２では、予備発光回数を示す変数Ｑｐｒｅを０にセットし、予備発光時間ｔｐｒｅ２の計時を開始すると共に、調光素子１３のＩＳ端子をＬにして積分を開始する。次に、ステップＳ３０３において、Ｑｐｒｅに１を加え、ステップＳ３０４において、ガイドナンバーＧＮｐ１において予備発光を行い、ステップＳ３０５において、予備発光回数Ｑｐｒｅが第１の予備発光数であるＱｐｒｅ１に達したか否かを判定する。Ｑｐｒｅ１に達したときには、予備発光を終了してステップＳ３０６へ進み、そうでない場合には、ステップＳ３０３へ戻り予備発光を繰り返す。

予備発光が終わると、ステップＳ３０６において、予備発光時間ｔｐｒｅ２の計時を終了する。そして、ステップＳ３０７において、積分値ＩＧ２（１）〜ＩＧ２（５）を読み出して処理を終了する。

図１０は、ＧＮｒｔｎの算出方法を示したサブルーチン・フローチャートである。図７のステップＳ１１４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Ｓ４０１において、カウンタｎ＝１にセットし、続いて、ステップＳ４０２において、第１の予備発光積分値ＩＧ１（ｎ）＜２０であるか否かを判定し、そうであった場合には、数式５のように２回目の予備発光積分値ＩＧ２（ｎ）と、図７のステップＳ１１３で求めた定常光のみの積分値Ｉｐｓｔ（ｎ）を用いて、定常光成分の影響を除去した積分値ＩＧ（ｎ）を求める。つまり、１回目と２回目の各領域のよい方の値を使用するようにしている。

ＩＧ（ｎ）＝ＩＧ２（ｎ）−Ｉｐｓｔ（ｎ） …（５）

ステップＳ４０４では、後のステップＳ４０９で用いる補正係数ＧにＧｏｆｆｓｅｔの値を代入する。ステップＳ４０２において、ＩＧ１（ｎ）≧２０であった場合には、ステップＳ４０５において、数式６のように１回目の予備発光積分値ＩＧ１（ｎ）と、Ｉｐｓｔ（ｎ）、１回目と２回目の設定ゲインであるＧ１（ｎ）、Ｇ２（ｎ）を用いてＩＧ（ｎ）を求める。

ＩＧ（ｎ）＝ＩＧ１（ｎ）−Ｉｐｓｔ（ｎ）・Ｇ１（ｎ）／Ｇ２（ｎ） …（６）

また、ステップＳ４０６では、後のステップＳ４０９で用いる補正係数Ｇに０を代入する。ステップＳ４０７では、求めたＩＧ（ｎ）が０より小さいか否かを判定し、小さかった場合には、ステップＳ４０８によりその領域のガイドナンバーＧＮｒｔｎ（ｎ）に十分大きな値を代入する。ここでは、その値を９９９とする。ステップＳ４１５が０より大きかった場合には、ステップＳ４０９において、数式７により各領域のＧＮｒｔｎ（ｎ）を算出する。

ＧＮｒｔｎ（ｎ）＝ＧＮｐ１・｛Ｑｐｒｅ・ＩＧｓｔｏｐ／ＩＧ（ｎ）・２＾（ＡＶ−２＋Ｇ）／５｝＾（１／２） …（７）

ここで、記号＾は、べき乗を示すものとする。ステップＳ４１０ではｎに１を加え、ステップＳ４１１でカウンタｎが５を越えたか否かを判定し、そうでなかった場合には、ステップＳ４０２へ戻り、５を越えた場合には、本サブルーチンを終了する。

図１１は、Ｈｉ／Ｌｏカットの方法を示したサブルーチンフローチャートである。図７のステップＳ１１５が実行されることにより、本サブルーチンが起動される。まず、ステップＳ５０１において、Ｈｉカット、Ｌｏカットを行うまでの猶予値とも言える係数Ｋｈｉ、Ｋｌｏを算出する。Ｋｈｉ、Ｋｌｏの算出方法については、本出願人による特開平６−３５０３０号公報などに詳しく記載されているのでここではその説明を省略する。

次に、ステップＳ５０２により、カウンタｎを１にセットする。ステップＳ５０３により、Ｈｉカット、Ｌｏカットされたか否かを示すフラグＦＬＧｈｌ（ｎ）を０にセットする。ステップＳ５０４では、数式８に示す判定を行い、肯定の場合には、ステップＳ５０５へ進み、ＦＬＧｈｌ（ｎ）にＨｉカットを示す値１を代入し、否定の場合には、次の処理へ進む。

ＧＮｒｔｎ（ｎ）＜Ｋｈｉ・Ｄ・Ｆ …（８）

ここで、Ｄは、撮影距離（単位ｍ）、Ｆは設定絞り値である。ステップＳ５０６では、数式９に示す判定を行い、肯定の場合には、ステップＳ５０５へ進み、ＦＬＧｈｌ（ｎ）にＬｏカットを示す値２を代入し、否定の場合には、次の処理へ進む。

ＧＮｒｔｎ（ｎ）＞Ｋｌｏ・Ｄ・Ｆ…（９）

ステップＳ５０８により、カウンタｎに１を加え、ステップＳ５０９において、ｎが５を越えたか否かを判定し、越えていない場合には、ステップＳ５０３へ戻り処理を繰り返し、越えていた場合には、処理を終了する。このように、予備発光の結果より、被写体の反射率を各領域毎に判定し、標準反射率から著しくかけ離れた領域をカットすることにより、本発光時の発光量演算を正確に算出する効果が期待できる。

図１２は、本発光量の算出方法を示したサブルーチン・フローチャート図である。図７のステップＳ１１６が実行されることにより、本サブルーチンが起動される。まず、ステップＳ６０１では、調光領域が５個とも有効であったか否かを判定する。この場合に、領域ｎにおいて、図１１で説明したＦＬＧｈｌ（ｎ）＝０であれば有効領域である。５領域とも有効であった場合には、ステップＳ６０２へ進み、本発光量演算値として、ＧＮ１に５領域の平均値であるＧＮｒｔｎ＿ｍを代入し、補正量ΔＹ１＝０を代入する。有効領域が５でなかった場合には、ステップＳ６０３において、今度は５領域ともＨｉカットであるか、すなわち、すべての領域でＦＬＧｈｌ＝１であるか否かを判定し、そうであれば、ステップＳ６０４においてＧＮ１として図１０で求めたＧＮｒｔｎ（ｎ）の最大値を代入し、ΔＹ１＝＋１を代入する。次に、ステップＳ６０５において、今度は５領域ともＬｏカットであるか、すなわち、すべての領域でＦＬＧｈｌ＝２であるか否かを判定し、そうであればステップＳ６０６において、ＧＮ１として図１０で求めたＧＮｒｔｎ（ｎ）の最小値を代入し、ΔＹ１＝−１を代入する。

次に、テップＳ６０７において、５領域ともＨｉまたはＬｏカットであるか、すなわち、すべての領域でＦＬＧｈｌ≠０であるか否かを判定し、そうであればステップＳ６０８において、ＧＮ１としてＦＬＧｈｌ＝１であり、かつ、ＧＮｒｔｎ（ｎ）の最大の領域のＧＮｒｔｎを代入し、ΔＹ１＝＋１を代入する。ステップＳ６０７も否定の場合には、ステップＳ６０９により、ＧＮ１としてＦＬＧｈｌ＝０の全領域の平均値が代入され、ΔＹ１＝０を代入する。ステップＳ６１０では、補正量ΔＹ１と、図７のステップＳ１０３で求めた定常光測光値を用いて、最終的な補正量であるΔＹを数式１０に示す方法で算出する。

ΔＹ＝ΔＹ１−（１９−ＡＶＥ）／２４ …（１０）

ここで、ＡＶＥとは、Ｂ１〜Ｂ５の５領域の輝度値の平均値である。ステップＳ６１１では、最終的な本発光量ＧＮ（単位：ＩＳＯ１００換算でのガイドナンバー）を以下に示す数式１１によって算出する。

ＧＮ＝Ｓｑｒｔ（２＾ΔＹ）・ＧＮ１ …（１１）

ここで、Ｓｑｒｔ（Ｘ）は、Ｘの平方根を求める関数であり、＾は、べき乗を求める関数である。また、本発光量をガイドナンバーではなく、予備発光量の何倍であるかを指定する方法もある。この場合には、以下の数式１２によってＫを算出し、閃光発光部２７に、第１の予備発光量のＫ倍で発光するよう指示する。

Ｋ＝Ｓｑｒｔ｛ＧＮ／（ＧＮｐ１・Ｑｐｒｅ１）｝ …（１２）

（第１実施形態の変形例）
なお、第１実施形態においては、予備発光の適、不適を判断して第２回目の予備発光を実行するか否かを判断しているが、この変形例では、この判断を行うことなく、必ず複数回（例えば２回）の予備発光を強制的に行う。この複数回の予備発光の結果のうち、本発光量の算出に最適な予備発光の結果を用いて、本発光量を算出する。具体的には、第１回目の予備発光は、図８のステップＳ２０２で設定されるゲイン値を用いて行い、続いて、第２回目の予備発光は、図９のステップＳ３０１で設定されるゲイン値を用いて行う。そして、両予備発光の結果すなわち調光素子１３の測光積分値を判定して、本発光量の算出に最適な予備発光の結果を採用する。この場合、予備発光時の測光積分値の大きい方の結果に基づいて、本発光量を算出する。但し、測光積分値の大きい方を選択する場合に、その積分値がオーバーフローしたものであったならば、その場合には、小さい方の値を選択する。積分値の大きい方の値が、例えば８ビットの分解能のＡ／Ｄ変換値であるとすれば、２５４以下の値であるか否かで判断すれば、オーバーフローしているか否か分かる。

（第２実施形態）
図１３は、本発明の第２実施形態を示した図であり、第１実施形態の図６に対応するものである。第１実施形態との違いは、第１の予備発光終了後に、積分値読み出し１が終了しても、ＩＳ端子を立ち上げずに、積分値をリセットしないことである。そうすると、第２の予備発光開始時には、それまで残っていた第１の予備発光時の積分値に足し合わされて積分される。そうすれば、第１の積分値が無駄にならないので、第２の予備発光時にゲインを大きくできない場合などに有効である。

尚、調光素子１３のゲイン設定回路は、第１の予備発光終了後に、ＩＳ端子がＬのままでも積分値を読み出すと、自動的に０になるように設計されているので、第１の予備発光終了後から第２の予備発光開始までの間に、定常光などの影響で積分値が変化することはない。

また、第２実施形態の場合には、第１、第２の予備発光時のゲイン設定は、等しいので、Ｇ１（ｎ）＝Ｇ２（ｎ）＝Ｇ３（ｎ）であるが、予備発光数Ｑｐｒｅは、必ずしもＱｐｒｅ１＝Ｑｐｒｅ２とならなくてもよい。しかし、定常光積分時間ｔｐｒｅ３は、ｔｐｒｅ３＝ｔｐｒｅ１＋ｔｐｒｅ２となる。また、それに応じて、図１０のステップＳ４０５の数式６は、以下の数式１３に置き換えられる。

ＩＧ（ｎ）＝ＩＧ１（ｎ）−Ｉｐｓｔ（ｎ）・ｔｐｒｅ１／ｔｐｒｅ３ …（１３）

（第３実施形態）
図１４は、本発明の第３実施形態を示した図であり、第１実施形態の図６に対応するものである。第１実施形態との違いは、第２実施形態と同様に、第１の予備発光終了後に、積分値読み出し１が終了しても、ＩＳ端子を立ち上げずに積分値をリセットしないことである。そうすると、第２の予備発光開始時には、それまで残っていた第１の予備発光時の積分値に足し合わされて積分されるので、第１の積分値が無駄にならない。

また、第２実施形態との違いは、第２の予備発光時に、第１の場合とゲインを変化させていることである。この場合の定常光積分のゲインＧ３（ｎ）と積分時間ｔｐｒｅ３であるが、後の演算を容易にするために、ここでは、第２の予備発光の場合と同一にしておく。つまり、Ｇ３（ｎ）＝Ｇ２（ｎ）、ｔｐｒｅ３＝ｔｐｒｅ２である。第３実施形態の場合には、図１０のステップＳ４０３の数式５及びＳ４０５の数式６は、それぞれ以下の数式１４、１５に置き換えられる。

ＩＧ（ｎ）＝ＩＧ２（ｎ）−Ｉｐｓｔ（ｎ）（１＋（ｔｐｒｅ１／ｔｐｒｅ３）・（Ｇ１（ｎ）／Ｇ３（ｎ））） …（１４）

ＩＧ（ｎ）＝ＩＧ１（ｎ）−Ｉｐｓｔ（ｎ）・（ｔｐｒｅ１／ｔｐｒｅ３）・（Ｇ１（ｎ）／Ｇ３（ｎ）） …（１５）

（第４実施形態）
図１５は、本発明の第４実施形態を示した図であり、第１実施形態の図６に対応するものである。第１実施形態との違いは、１回目の予備発光で光量が多過ぎた場合に、ゲインを下げて２回目の予備発光を行うようにしたものである。

この場合に、ＩＧ１（１）〜ＩＧ１（５）のいずれか１つでも、飽和してしまったときに（ＩＧｔｈ＝２５５）、２回目の予備発光を行うと判定すればよい。そして、ゲインの設定の仕方は、例えば、数式４において、Ｇｏｆｆｓｅｔ＝−３（ＥＶ）とし、２回目のゲインを１回目に比べて、一律−３ＥＶ（感度８倍）とすればよい。

（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
（１）前述した各実施形態では、１回目の予備発光時に、いずれかの分割測光領域が光量が不足（アンダーフロー）しているか、飽和している（オーバーフロー）例で説明したが、多分割測光領域のうちで、いずれかアンダーフローであるにもかかわらず、他のものがオーバーフローしている場合も考えられる。この場合には、ゲインを下げて、２回目の予備発光を行えばよい。この理由は、一番光量の多い領域の値を知るためである。
（２）再度予備発光を行う回数は、２回の例で説明したが、ゲインを上げたものと、下げたものを３回又はそれ以上行ってもよい。

（３）ゲイン設定３は、積分２と同じゲインにして、積分１のデータから引くときにそのゲインに比例してデータを補正して使うようにしたが、積分１と同じゲインにして、積分２のデータから引くときにそのゲインに比例してデータを補正して使うようにしてもよい。
（４）撮像素子１４の例で説明したが、銀塩フィルムであってもよい。

本発明の第１実施形態の光学系を示した図である。 本発明の第１実施形態の構成を示すブロック図である。 第１実施形態の定常光測光部の分割形状を示す図である。 第１実施形態の閃光測光部の光学系及び分割形状を示す図である。 第１実施形態の調光素子の端子とその動作をわかりやすく示した図である。 第１実施形態の予備発光時の動作をわかりやすく説明した図である。 第１実施形態のアルゴリズムを示すフローチャート図である。 第１実施形態のアルゴリズム（第１の予備発光時の制御方法）を示すフローチャート図である。 第１実施形態のアルゴリズム（第２の予備発光時の制御方法）を示すフローチャート図である。 第１実施形態のアルゴリズム（ＧＮｒｔｎの算出方法）を示すフローチャート図である。 第１実施形態のアルゴリズム（Ｈｉ／Ｌｏカットの方法）を示すフローチャート図である。 第１実施形態のアルゴリズム（本発光の算出方法）を示すフローチャート図である。 第２実施形態の予備発光時の動作をわかりやすく説明した図である。 第３実施形態の予備発光時の動作をわかりやすく説明した図である。 第３実施形態の予備発光時の動作をわかりやすく説明した図である。 従来の技術を示す流れ図である。

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 絞り
１１ シャッター
１２ 調光用レンズ
１３ 調光素子
１４ 撮像面
１５ 閃光発光部
１６ サブミラー
１７ 焦点検出部
２１ 定常光測光部
２２ 露出演算部
２３ レリーズ・スイッチ
２４ シーケンス制御部
２５ 発光制御部
２６ 閃光測光部
２７ 閃光発光部
２８ 感度設定部
２９ 判定部
３０ 発光量演算部
３１ レンズマイコン
４０ マイクロプロセッサ

Claims (11)

1. 被写界を複数に分割した分割測光領域ごとに予備発光の反射光を測光する閃光測光部と、
   複数回の前記予備発光を行わせる発光制御部と、
   前記閃光測光部のゲインを前記複数回の前記予備発光ごとに相異なるように設定するゲイン設定部と、
   前記分割測光領域のそれぞれについて、前記複数回の前記予備発光ごとに前記閃光測光部から出力される出力値の中から本発光時の発光量を算出するために採用する出力値を決定し、採用すると決定された前記出力値に基づいて前記本発光時の発光量を算出する発光量演算部とを備えた閃光制御装置。
2. 請求項１に記載の閃光制御装置において、
   前記閃光測光部は、前記複数回の前記予備発光の後に定常光測光を行い、
   前記発光量演算部は、前記採用すると判定された前記出力値と、前記予備発光後の前記定常光測光の結果とに基づいて前記本発光時の発光量を算出することを特徴とする閃光制御装置。
3. 請求項１または２に記載の閃光制御装置において、
   前記発光量演算部は、前記予備発光ごとの前記閃光測光部の出力値のうち、最も大きくかつオーバーフローしていない出力値に基づいて前記発光量を算出することを特徴とする閃光制御装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の閃光制御装置において、
   前記閃光測光部は、受光光電流を蓄積する蓄積型の測光回路を備えており、前記予備発光ごとに前回の前記予備発光時の蓄積電荷を放電して新たな蓄積を行なうことを特徴とする閃光制御装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の閃光制御装置において、
   前記発光制御部は、前記予備発光をチョップ発光により行ない、前記閃光測光部の出力値が所定値に達するまで、または、前記チョップ発光の回数が所定値になるまで１回の前記予備発光を行なうことを特徴とする閃光制御装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の閃光制御装置において、
   前記ゲイン設定部は、前回の前記予備発光における前記閃光測光部の各領域の出力値の少なくとも一つが所定値より大きい場合には前記閃光測光部の前記ゲインを減少させることを特徴とする閃光制御装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の閃光制御装置において、
   前記ゲイン設定部は、前回の前記予備発光における前記閃光測光部の各領域の出力値の少なくとも一つが所定値より小さい場合には前記閃光測光部の前記ゲインを増大させることを特徴とする閃光制御装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の閃光制御装置において、
   前記発光量演算部は、前記閃光測光部の出力値のうち、前記被写体の反射率が標準反射率から著しくかけ離れた出力値を除いて前記発光量を算出することを特徴とする閃光制御装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の閃光制御装置において、
   前記閃光測光部は、前記複数回の前記予備発光の後に定常光測光を行ない、前記定常光測光の際には、最終回の前記予備発光と前記定常光測光との間でゲインと蓄積時間とを同一とすることを特徴とする閃光制御装置。
10. 請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の閃光制御装置を備えることを特徴としたカメラ。
11. 請求項１０に記載のカメラにおいて、
    前記閃光測光部とは別に、露出値を求めるための定常光測光を行なう測光素子を備えることを特徴とするカメラ。

Images