JP5417032B2 - カメラの測光装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮影画面を複数の領域に分割し、各領域の測光情報に基づいて露出制御に用いる輝度値を算出するカメラの測光装置に関し、より詳細には主要被写体の置かれた撮影シーン及び逆光の有無を加味して輝度値を高精度に算出するカメラの測光装置に関する。

従来より、単純な平均測光にとどまらず、主要被写体の置かれた状況に応じてより最適な露出値を求めることが可能な発明が種々開示されている。

例えば、特許文献１に開示の発明では、多点測光カメラを、被写界における複数領域または複数点について合焦検出する手段と、複数の領域または複数点についてそれぞれ被写体像のコントラストを検出するコントラスト検出手段と、検出領域または検出点と同じ領域またはそれらを含む複数領域についてスポット測光する測光手段と、合焦検出結果に基づき撮影レンズを合焦させるべき領域を選択する第一選択手段と、第一選択手段によって選択された領域に対する測光領域の測光値を選択する第二選択手段と、第二選択手段によって選択された測光値に基づいて露出表示または制御を行なうとともに、全領域のコントラストが低コントラストであることが検出されたときには平均測光値に基づいて露出表示または制御を行なう手段と、を有し、コントラスト検出手段は合焦検出手段の出力によってコントラストを検出し、第一選択手段は最近接距離に位置する被写体を含む領域を選択する構成としている。

また、特許文献２に開示の発明では、カメラの測光装置を、複数の測光エリアよりなる多分割測光を行い、焦点距離を算出する焦点距離算出手段と、撮影倍率を算出する撮影倍率算出手段と、算出される焦点距離と算出された撮影倍率との組合せに基づいて、撮影シーンが所定の撮影シーンに属する率を判断する撮影シーン判断手段と、判断された所定の撮影シーンに属する率に基づいて、演算法を決定する演算法決定手段と、決定された演算法に従って、測光エリアに入力された測光データから、輝度値を演算する輝度値演算手段と、主被写体に対応する測光エリアに入力された測光データと、背景に対応する測光エリアに入力された測光データとから、被写体が逆光状態であるか順光状態であるかを判別する逆光・順光状態判別手段と、を有し、演算法決定手段は、所定の撮影シーンに属する率が所定値以上のとき、逆光・順光状態判別手段の判別結果に基づいて、異なった演算法を決定する構成としている。

さらに、所定の撮影シーンを、被写体が風景を主体とする風景シーンとし、所定の撮影シーン以外の撮影シーンは、被写体が人物を主体とする人物シーンとし、演算法決定手段は、風景シーンに対応した第１の演算法と、人物シーンに対応した第２の演算法とから、所定の撮影シーンに属する率に基づいてファジィ推論を用いて、演算法を決定する構成としている。

特許第２５６０７２２号公報

特許３０８２２１７号公報

しかしながら、上記の従来技術では以下のような問題点があった。すなわち、特許文献１に開示の発明では、露出制御において、被写体が置かれている撮影シーンや逆光の有無が考慮されておらず、得られる露出補正の精度に限界があった。

また、特許文献２に開示の発明では、判別される撮影シーンが、風景、人物及びマクロ（接写）の３シーンのみであるため、被写体の動きを伴うスポーツシーンや、室内で多くの被写体に合焦する必要が生じる集合写真では、適正な輝度値を求めることが困難であった。また、逆光・順光状態判別手段による逆光・順光判別を、撮影シーンの種類に関わらず実行しているため構成となっている。このような構成だと、例えばマクロ撮影のように逆光・順光に関わらず合焦している主被写体を中心に輝度値を決定すればよいシーンに対しても逆光・順光判別を行うことになるので、制御の処理に無駄な時間がかかってしまう。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、主要被写体の置かれた撮影シーン及び逆光・順光状態を加味することで、露出演算に用いる輝度値をより高精度に算出可能なカメラの測光装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のカメラの測光装置は、露出値決定に用いるＢＶ値を算出するために、主要被写体の置かれた撮影領域が所定の複数の撮影シーンのいずれに該当するかのシーン判別を行うシーン判別手段と、シーン判別手段によるシーン判別結果を基に撮影領域の逆光判別の要否及び、逆光・順光の判別を行う逆光判別手段を有し、シーン判別手段によるシーン判別結果と逆光判別手段による逆光判別結果とに応じて、ＢＶ値の算出方法を変更する構成としたものである。

さらに本発明のカメラの測光装置は、上記発明において、複数に分割された測光領域を測光し、これらの測光領域における測光情報をそれぞれ出力する分割測光手段と、測光情報に基づいて各測光領域における被写界輝度を算出する被写界輝度演算手段と、少なくとも２つ以上からなる複数の測距点を測距し、これらの測距点における合焦状況に関する測距情報を出力する多点測距手段と、測距情報に基づいて各測距点におけるデフォーカス量を算出するデフォーカス量演算手段と、測距情報に基づいて各測距点から合焦点位置を決定する合焦点選択手段と、撮影レンズの撮影距離及びレンズ焦点距離を取得するレンズ距離情報取得手段と、ＢＶ値を算出するＢＶ値演算手段と、をさらに有しており、シーン判別手段は、取得された被写界輝度とデフォーカス量と合焦点位置と撮影距離とレンズ焦点距離とに基づいてシーン判別を行い、判別結果を撮影シーンに関するシーン判別情報として出力し、逆光判別手段は、被写界輝度と合焦点位置とシーン判別情報とに基づいて逆光判別の要否判断を行った後、逆光判別を行い、判別結果を撮影シーンに関する逆光判別情報として出力し、ＢＶ値演算手段は、合焦点位置とシーン判別情報と逆光判別情報とに基づいてＢＶ値を算出する構成としたものである。

さらに本発明のカメラの測光装置は、上記発明において、被写界輝度の単純平均に基づいた暫定的なＦ値を算出する暫定Ｆ値演算手段をさらに有しており、シーン判別手段は、この暫定Ｆ値に所定の係数を乗じたものをシーン判別における閾値として用いる構成としたものである。

さらに本発明のカメラの測光装置は、上記発明において、ＢＶ値演算手段を、被写界輝度の加重平均を行うことでＢＶ値を算出し、合焦点位置とシーン判別情報と逆光判別情報との組み合わせに応じて被写界輝度への重み付けを変更する構成としたものである。

本発明を実施のカメラの測光装置によれば、主要被写体の置かれた撮影シーン及び逆光・順光状態を加味することで、露出演算に用いる輝度値をより高精度に算出することができる。

本発明のカメラの測光装置を適用した撮像装置の概要を示すシステム構成図である。 測光センサの分割パターンと測距センサの分布パターンを示した説明図であり、図２ａは測光領域の分割例を、図２ｂは測距点の分布例を示している。また、図２ｃは分割測光領域と測距点との位置関係を示している。 図１に示す撮像装置のＡＦ制御及びＡＥ制御を説明するためのブロック図である。 ＡＥ制御に関するフローチャートである。 撮影シーン判別ルーチンに関するフローチャートである。 逆光判別ルーチンに関するフローチャートである。 逆光判別に用いる閾値を示した表である。 『風景』シーンにおける逆光判別の方法を説明する図である。 各撮影シーンにおけるＢＶ値演算の方法を示した表である。 『人物（日中）』シーンにおける重み付けパターンの一例を示した図である。 『集合写真』シーンにおける重み付けパターンの一例を示した図である。

以下、添付の図面に従って、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

図１は、本発明のカメラの測光装置が適用された撮像装置１００の主要構成を示すシステム構成図である。
撮像装置１００は、図１に示すように交換レンズ２００及びカメラ本体３００から構成されている。
交換レンズ２００は概ね円筒形状を有したズームレンズであり、内部に結像光学系２１０を備えている。
交換レンズ２００の後端部には不図示のレンズ側マウントが設けられている。
また、カメラ本体３００の前面には不図示のカメラ側マウントが設けられており、双方のマウントが結合することで交換レンズ２００とカメラ本体３００とが着脱可能に固定される。
結像光学系２１０の光軸上のカメラ本体３００内部には、被写体光束を光電変換するＣＣＤ、ＣＭＯＳ等からなるイメージセンサ３１０が設けられている。

カメラ本体３００の外観に注目すると、外観上面には、不図示のレリーズボタンやモード設定ダイヤル等が設けられている。
レリーズボタンは、撮影者が半押しすることによりオンする第１スイッチと、撮影者が全押しすることによってオンする第２スイッチとからなる。
第１スイッチのオン状態では撮像装置１００は、焦点検出、主要被写体への自動合焦、被写界輝度の測光等の撮影準備動作を行う。
次に、続けて第２スイッチがオンすると、撮影準備動作により設定された撮影条件の下で、イメージセンサ３１０を介して被写体の画像データを取得する。

撮影モードの変更は、不図示のモード設定ダイヤルで行う。モード設定ダイヤルは回動可能なダイヤル式のスイッチであり、ダイヤル上面には、撮影者が認識可能な露出モードのアイコンが複数印刷されている。撮影者は、意図した撮影モードのアイコンが指標の位置に来るようにモード設定ダイヤルを回動させることにより、撮像装置１００の撮影モードを任意に設定することができる。

撮影モードの種類には、例えば、シャッタスピード、絞り値、ＩＳＯ感度、ホワイトバランス等のすべてのパラメータをカメラ側で自動的に決定するオートモード（ＡＵＴＯ）、シャッタスピード及び絞り値以外のパラメータを撮影者が設定するプログラムモード（Ｐ）、すべてのパラメータの設定を撮影者が好みに応じて手動で行うマニュアルモード（Ｍ）がある。その他にも、撮影者が任意の絞り値を設定し、それに応じて最適なシャッタスピードをカメラ側が自動で決定する絞り優先オートモード（Ａ）、撮影者が任意のシャッタスピードを設定し、それに応じて最適な絞り値をカメラ側が自動で決定するシャッタスピード優先オートモード（Ｓ）等がある。また、これらの静止画撮影モードの他に、動画を撮影する動画撮影モードを有する場合もある。

カメラ本体３００の背面には不図示の表示装置（ＬＣＤ、有機ＥＬ等）や、各種操作部材が設けられており、撮影者はそれらの操作部材を操作することで、撮影画像を表示装置に表示して確認したり、露出補正やホワイトバランス等の設定を変更したりすることができる。さらに、カメラ本体３００側面には不図示の記録メディア用スロットが設けられており、カメラ本体３００内のイメージセンサ３１０で得られた画像データが、このスロットに装填された記録メディアに記録される。

撮像装置１００の内部に着目すると、カメラ本体３００の内部には上述したイメージセンサ３１０の他に、複数に分割された測光領域を測光し、各測光領域に対応した複数の測光情報を出力する測光センサ３２０と、複数の測距点を測距し、各測距点における被写体の合焦状況に関する測距情報を出力する測距センサ３３０と、イメージセンサ３１０の露光時間、すなわちシャッタスピードを調節するために不図示のフォーカルプレーンシャッタを駆動するシャッタ駆動ユニット３４０、等が備えられている。これらのイメージセンサ３１０、測光センサ３２０、測距センサ３３０、及びシャッタ駆動ユニット３４０は、カメラ本体３００内にさらに備えられたカメラＣＰＵ３５０に接続されており、このカメラＣＰＵ３５０によって適切に動作するように制御される。

交換レンズ２００の内部には上述した結像光学系２１０の他に、結像光学系２１０内のフォーカス調整用レンズ２１１を駆動して合焦動作を行うためのレンズ駆動ユニット２２０と、結像光学系２１０の開口量を調節するための絞り駆動ユニット２３０と、交換レンズ２００に固有のレンズデータを格納するレンズメモリ２４１と、合焦動作したときのフォーカス位置を検出するフォーカスエンコーダ２５０と、変倍動作したときのズーム位置を検出するズームエンコーダ２６０、等が備えられている。

レンズメモリ２４１に格納されるレンズデータには、例えば、交換レンズ２００の焦点距離や開放Ｆ値であったり、交換レンズ２００が焦点距離可変なズームレンズであるかに関する情報等が含まれる。レンズメモリ２４１には、レンズデータとして、さらにフォーカスエンコーダ２５０から出力されるフォーカス位置信号とその位置信号に対応する撮影距離とからなる撮影距離データテーブルが格納されている。同様に、ズームエンコーダ２６０から出力されるズーム位置信号とその位置信号に対応する焦点距離に関する焦点距離データテーブルも格納されている。これにより、各エンコーダで得られた位置信号から、そのときの撮影距離と焦点距離がわかる。

これらの絞り駆動ユニット２３０、レンズ駆動ユニット２２０、フォーカスエンコーダ２５０、及びズームエンコーダ２６０は、交換レンズ２００内にさらに備えられたレンズＣＰＵ２４０に接続されており、このレンズＣＰＵ２４０によって適切に制御される。また、レンズメモリ２４１はこのレンズＣＰＵ２４０の一部を構成しており、レンズＣＰＵ２４０は必要に応じてこのレンズメモリ２４１にアクセスし、必要な情報の取得及び書き換えを行う。レンズＣＰＵ２４０は通信接点１１０を介してカメラ本体３００と電気的に接続されており、レンズメモリ２４１内のレンズデータをカメラ本体３００に送信したり、カメラ本体３００側からの各種命令を受信する。

撮像装置１００に設けられた測光センサ３２０は、図２ａに示すように７行×１１列の合計７７個の測光領域に分割にされており、各測光領域におけるフォトダイオードがそれぞれの測光領域における輝度に応じた電気信号を出力することで、測光領域全体の測光情報が得られる。

なお、これ以降は、特定の測光領域に着目して説明する場合には、その測光領域をセグメント３２１と呼ぶこととする。不特定の測光領域や測光領域全体を指す場合には、これ以降も測光領域という語を用いて説明する。また、各セグメント３２１には説明のために図２ａに示すように番号を付してある。すなわち測光センサ３２０は、１番目から７７番目までの合計７７個のセグメント３２１で構成されていることになる。

撮像装置１００に設けられた測距センサ３３０は、図２ｂに示すように撮影領域内の所定の位置に配置された５個の測距点３３１から構成されている。すなわち、撮影領域の中心に対応する中央測距点３３１ａ、上側中央に位置する上側測距点３３１ｂ、下側中央に位置する下側測距点３３１ｃ、そして、左側中央に位置する左側測距点３３１ｄ、右側中央に位置する右側測距点３３１ｅとからなる。

各測距点３３１は、結像光学系２１０を透過した被写体光束を２光束に分離する公知の位相差ＡＦ光学系と、分離された２光束に対応する１対のフォトダイオードからなるラインセンサとから構成されている。ラインセンサにおいて取得された被写体光束は、そこで電気信号に変換されて出力される。取得した１対の電気信号を比較・演算することで、各測距点３３１における測距情報が得られる。なお、中央測距点３３１ａはクロスラインセンサとなっており、その他の４つの測距点３３１ｂ〜３３１ｅに設けられるシングルラインセンサよりも高精度の測距が可能となっている。

撮像装置１００では、図２ｃに示すように、各測距点３３１は所定の５個のセグメントの内側に収まるように配置されており、具体的には、中央測距点３３１ａは３９番目のセグメント３２１、上側測距点３３１ｂは１７番目のセグメント３２１、下側測距点３３１ｃは６１番目のセグメント３２１、左側測距点３３１ｄは３５番目のセグメント３２１、そして、右側測距点３３１ｅは４３番目のセグメント３２１と対応する位置に配置されている。

次に、図３を参照しながら、本発明のカメラの測光装置を適用した撮像装置１００におけるＡＦ（オートフォーカス）制御について簡単に説明する。ＡＦ制御は、撮影者によってレリーズボタンが半押しされ、第１スイッチがオンすることによって開始される。第１スイッチがオンされると、カメラＣＰＵ３５０から測距開始信号がカメラ本体３００内の測距センサ３３０に送られ、測距動作が開始する。測距動作が開始されると、上述したように、測距センサ３３０の各測距点３３１に設けられたラインセンサによって、各測距点３３１における測距情報が取得される。取得された各測距点３３１の測距情報はカメラＣＰＵ３５０に送られる。

カメラＣＰＵ３５０内では、入力された測距情報に基づいて各測距点３３１における合焦状態が算出され、各測距点３３１におけるデフォーカス量（以降、測距点デフォーカス量と呼ぶ）が求められる。それと同時に、５個の測距点３３１の中から、合焦させるのに最も適すると思われる測距点３３１、すなわちＡＦ合焦点位置が決定される。なお、ＡＦ制御によって合焦点を決定するアルゴリズムについては、多くの技術が開示されているので、それら公知の制御を用いればよい。

カメラＣＰＵ３５０は、５つの測距点デフォーカス量から、決定されたＡＦ合焦点位置におけるデフォーカス量（以降、合焦点デフォーカス量と呼ぶ）を選択し、この合焦点デフォーカス量に基づいて、合焦に必要なフォーカス調整用レンズ２１１の駆動方向及び駆動量を算出し、ＡＦ駆動信号を生成する。生成されたＡＦ駆動信号は、カメラＣＰＵ３５０から通信接点１１０を介してレンズＣＰＵ２４０に送られる。レンズＣＰＵ２４０内では、ＡＦ駆動信号を受信すると、それに基づいてレンズ駆動ユニット２２０を制御し、フォーカス調整用レンズ２１１を所定の方向に所定の量だけ駆動させる。これにより、ＡＦ合焦点位置における被写体への合焦が完了する。

ＡＦ制御によって主要被写体への合焦が完了すると、カメラＣＰＵ３５０は自動的にＡＥ（オートエクスポージャ）制御を開始する。本発明のカメラの測光装置を適用した撮像装置１００におけるＡＥ制御は、多分割された複数の測光領域で得られた測光情報から、露出値決定に必要な輝度値のＡＰＥＸ値であるＢＶ値を求める評価測光の一種であるが、ＢＶ値の算出に先立って、撮影領域の撮影シーン及び順光・逆光状態の判別を行い、それらの判別結果をＢＶ値の算出に加味することで、より高精度のＢＶ値が得られる構成としている。

具体的には、このＡＥ制御は、図４に示す制御フローに従って行われる。まず初めに、後のルーチンで必要な以下の６つの必須パラメータを取得する。撮影領域のｉ番目のセグメント３２１における被写界輝度ＢＶｉ、レリーズボタンの第１スイッチをオン時における平均測光に基づく露出制御で得られる判別用Ｆ値、交換レンズ２００におけるＡＦ制御後の合焦点撮影距離、交換レンズ２００におけるＡＦ制御後のレンズ焦点距離、ＡＦ制御中に得られたＡＦ合焦点位置、そして、各測距点３３１におけるデフォーカス量である。次に、これらの必須パラメータを用いて、主要被写体の置かれた撮影領域が所定の複数の撮影シーンのいずれに該当するかを判別する撮影シーン判別ルーチン、撮影領域が順光であるか逆光であるかを判別する逆光判別ルーチンを行う。上記２つのルーチンで判別された撮影シーン及び逆光の有無に基づいて、被写界輝度ＢＶｉの加重平均による適切な重み付けを行い、露出値決定に用いるＢＶ値を算出する。最後に、得られたＢＶ値から、主要被写体の撮影に最適なＩＳＯ感度、絞り、及び、シャッタスピードの組み合わせを決定し、ＡＥ制御が終了する。

ＡＥ制御が開始されると、図３に示すように、カメラＣＰＵ３５０は、撮影領域の測光情報を取得するために、カメラ本体３００内の測光センサ３２０に測光開始信号を送り、測光センサ３２０はこれを受けて測光動作を開始する。測光動作が開始されると、上述したように７７個の各セグメント３２１における輝度に応じた測光情報が取得され、それらがカメラＣＰＵ３５０に送られる。測光情報を取得したカメラＣＰＵ３５０は、それらに基づいて７７個あるうちのｉ番目のセグメント３２１における輝度値ＢＶｉを７７個すべてに対して算出する。

カメラＣＰＵ３５０は、得られた各輝度値ＢＶｉの平均値を求めることで平均輝度値ＢＶａｖｅを算出する。
得られた平均輝度値ＢＶａｖｅから、公知の露出制御を用いて暫定的なＦ値を算出する。この暫定的なＦ値は、レリーズボタンの第１スイッチをオンした時点での公知の平均測光に基づいた値であり、後述するシーン判別にのみ必要とされるものであって、以降はこのＦ値を判別用Ｆ値と呼ぶこととする。

測光開始信号の送信と並行して、カメラＣＰＵ３５０は、交換レンズ２００の焦点距離及びＡＦ合焦点位置における撮影距離を取得するために、通信接点１１０を介してレンズＣＰＵ２４０にレンズ距離情報要求信号を送る。レンズＣＰＵ２４０はレンズ距離情報要求信号を受信すると、フォーカスエンコーダ２５０が出力するフォーカス調整用レンズ２１１の位置に関するフォーカス位置信号を取得する。得られたフォーカス位置信号に基づいて、レンズメモリ２４１内に格納された撮影距離データテーブルからそのときのＡＦ合焦点位置における撮影距離（以下、合焦点撮影距離と呼ぶ。）が得られ、これがカメラＣＰＵ３５０に送られる。さらにレンズＣＰＵ２４０は、ズームエンコーダ２６０が出力する交換レンズ２００のズーム位置に関するズーム位置信号を取得する。得られたズーム位置信号に基づいて、レンズメモリ２４１内に格納された焦点距離データテーブルからそのときの焦点距離（以下、レンズ焦点距離と呼ぶ。）が得られ、これがカメラＣＰＵ３５０に送られる。

上述したように被写界輝度ＢＶｉ、判別用Ｆ値、合焦点撮影距離、及び、レンズ焦点距離を取得したレンズＣＰＵ２４０は、さらに、ＡＦ制御中に算出されたＡＦ合焦点位置、測距点デフォーカス量、及び、合焦点デフォーカス量を利用して、図４に示したフローチャート内の撮影シーン判別ルーチンを実行する。

撮影シーン判別ルーチンの詳細を図５に示す。まず、ステップ＃１において、カメラＣＰＵ３５０は各被写界輝度ＢＶｉがすべて９．０以上であるかどうかを判断する。これによって、撮影シーンが日中であるか夜間であるかが大まかに判別される。すべての被写界輝度ＢＶｉが９．０以上であった場合には、撮影シーンは大まかに日中であると言うことができ、ステップ＃２に進む。すべての被写界輝度ＢＶｉが９．０未満であった場合については後述する。

ステップ＃２では、取得した合焦点撮影距離が０．５ｍ未満であるかどうかが判断される。合焦点撮影距離が０．５ｍ未満であった場合には、その撮影シーンは『接写』であると判別される。合焦点撮影距離が０．５ｍ以上だった場合にはステップ＃３に進み、ステップ＃３において合焦点撮影距離が０．５〜３．０ｍ未満であるかどうかが判断される。ここで合焦点撮影距離がこの範囲外、すなわち３．０ｍ以上であった場合にはステップ＃４に進み、合焦点撮影距離がこの範囲内にあった場合にはステップ＃５に進む。

ステップ＃４では、取得したレンズ焦点距離が７０ｍｍ以上であるかどうかが判断される。取得したレンズ焦点距離が７０ｍｍ以上であった場合には、撮影シーンは『スポーツ』であると判別される。また、レンズ焦点距離が７０ｍｍ未満あった場合には、撮影シーンは『風景』であると判別される。

ステップ＃３で撮影距離が０．５〜３．０ｍ未満であった場合にはステップ＃５に進む。ステップ＃５では、合焦点デフォーカス量との差が（判別用Ｆ値×０．０３）ｍｍ以上となるような測距点デフォーカス量を持つ測距点３３１が２つ以上であるかどうかが判断される。ここで、デフォーカス量の差が（判別用Ｆ値×０．０３）ｍｍ以上となる測距点３３１が２つ以上であった場合には、撮影シーンは『人物（日中）』であると判別される。また、デフォーカス量の差が（判別用Ｆ値×０．０３）ｍｍ以上となる測距点３３１が１つ以下であった場合は、撮影シーンは『集合写真』であると判別される。本発明のカメラの測光装置を適用した撮像装置１００のＡＥ制御では、以上のように５つの『昼系』シーンを設定している。

次に、ステップ＃１において、測光センサ３２０の７７の各測光領域における被写界輝度ＢＶｉがすべて９．０未満であった場合を考える。この場合には、撮影シーンは大まかに夜間であると言うことができ、ステップ＃６に進む。ステップ＃６では、合焦点デフォーカス量との差が（判別用Ｆ値×０．０３）ｍｍ以内となるような測距点デフォーカス量を持つ測距点３３１が２つ以上であるかが判断される。

ステップ＃６において、デフォーカス量の差が（判別用Ｆ値×０．０３）ｍｍ以内となる測距点３３１が１つ以下であった場合にはステップ＃７に進む。ステップ＃７では、合焦点撮影距離が３．０ｍ以内であるかどうかが判断される。ここで、合焦点撮影距離が３．０ｍ以内であった場合には、撮影シーンは『夜景＆人物』であると判別される。また、合焦点撮影距離が３．０ｍより大きかった場合には、撮影シーンは『夜景＆集合』であると判別される。

またステップ＃６において、デフォーカス量の差が（判別用Ｆ値×０．０３）ｍｍ以内となる測距点３３１が２つ以上であった場合にはステップ＃８に進む。ステップ＃８では、合焦点撮影距離が５．０ｍ以上であるかどうかが判断される。ここで、合焦点撮影距離が５．０ｍ以上であった場合には、撮影シーンは『夜景』であると判別される。また、合焦点撮影距離が５．０ｍ未満であった場合には、撮影シーンは『人物（夜間）』であると判別される。本発明のカメラの測光装置を適用した撮像装置１００のＡＥ制御では、以上のように４つの『夜系』シーンを設定している。

以上のように、本発明のカメラの測光装置を適用した撮像装置１００のＡＥ制御では、被写界輝度ＢＶｉ、判別用Ｆ値、合焦点撮影距離、レンズ焦点距離、ＡＦ合焦点位置、及び、デフォーカス量の６つの必須パラメータを用いることで、主要被写体の置かれた撮影領域を『接写』、『スポーツ』、『風景』、『人物（日中）』、『集合写真』、『夜景＆人物』、『夜景＆集合』、『夜景』、『人物（夜間）』の９つの撮影シーンに判別している。撮影シーン判別ルーチンによって撮影領域の撮影シーンが判別されると、レンズＣＰＵ２４０は撮影シーン判別情報を生成し、このルーチンは終了する。撮影シーン判別ルーチンが終了すると、新たに逆光判別ルーチンが開始する。

撮影シーンが『逆光』であるかどうかを判別する方法としては、一般に、撮影領域内の主要被写体の被写界輝度ＢＶｉが背景の被写界輝度ＢＶｉに比べて著しく低い（通常２．０以上）場合に『逆光』状態であると判別する方法がある。本発明のカメラの測光装置を適用した撮像装置１００のＡＥ制御では、上述した撮影シーン判別ルーチンにより判別した撮影シーンに応じて、逆光判別の要否及び方法を異ならせる構成としている。
また、特定の撮影シーンでは、さらにＡＦ合焦点位置によっても逆光判別の方法を異ならせており、より高精度にＢＶ値を算出することができる。

以下に、図６を参照しながら逆光判別ルーチンについて詳しく説明する。上述した撮影シーン判別ルーチンにより撮影領域の撮影シーンが判別され、判別された撮影シーンについての撮影シーン判別情報が生成されると、カメラＣＰＵ３５０はその撮影シーン判別情報を利用して、撮影領域が逆光であるかどうかを判別する逆光判別ルーチンを開始する。

逆光判別ルーチンでは、まずステップ＃１１において、撮影シーン判別情報に基づいて撮影領域が『夜系』シーンであるかどうかが判断される。撮影領域が『夜系』シーンであった場合には、撮影シーン判別ルーチンのステップ＃１において全てのセグメント３２１の被写界輝度ＢＶｉが９．０未満であるため撮影領域が全体的に暗いので、逆光判別は行わないもとのし、逆光判別不要との逆光判別情報を生成して逆光判別ルーチンは終了する。逆光判別ルーチンが終了するとＢＶ値の算出を行うが、その詳細については後述する。撮影領域が『夜系』シーンでなかった場合にはステップ＃１２に進む。

次にステップ＃１２において、撮影シーン判別情報に基づいて撮影領域が『接写』であるかどうかが判断される。撮影シーンが『接写』であった場合には、『順光』・『逆光』の区別に関わらず、合焦している主要被写体を中心に露出を決定すればよいと考えられるので、ステップ＃１１で『夜系』シーンであった場合と同様に、逆光判別は行わないもとのし、逆光判別不要との逆光判別情報を生成して逆光判別ルーチンは終了する。逆光判別ルーチンが終了するとＢＶ値の算出を行うが、その詳細については後述する。撮影領域が『接写』でなかった場合にはステップ＃１３に進む。

撮影領域が『接写』でなかった場合には、次にステップ＃１３において、撮影シーン判別情報に基づいて撮影領域が『風景』であるかどうかが判断される。撮影領域が『風景』でなかった場合には、ステップ＃１４に進み、ＡＦ合焦点位置と重なる測光領域のセグメント３２１における被写界輝度ＢＶｉと、その他のセグメント３２１における被写界輝度ＢＶｉとが比較される。ここで、ＡＦ合焦点位置の被写界輝度ＢＶｉよりも２．０以上明るいセグメント３２１の数が算出される。そして、算出されたセグメント３２１の数があらかじめ閾値として決められていた数よりも多いかどうかが判断され、閾値以上の数であった場合には、撮影シーンは『逆光』であると判別され、逆に、閾値未満であった場合には、撮影シーンは『順光』であると判別される。

なお、この場合の撮影シーンとは、『夜系』シーンである４シーンと、『接写』、『風景』を除いた、『スポーツ』、『人物（日中）』、『集合写真』の３つの合計７シーンのいずれかである。これらの撮影シーンの逆光判別を行うための閾値とは、撮影シーンとＡＦ合焦点位置との組み合わせにより、図７に示すようにあらかじめ設定されている値である。例えば、撮影シーンが『集合写真』であった場合には、逆光判別に用いられる閾値は３３個としている。ＡＦ合焦点位置の被写界輝度ＢＶｉよりも２．０以上明るいセグメント３２１の数がこの３３個以上であった場合には、主要被写体と背景との輝度差が大きいので『逆光』状態であると判別されることになる。

また、『集合写真』では、ＡＦ合焦点位置によらず、逆光判別の閾値は常に同じ値としているが、『スポーツ』と『人物（日中）』では、ＡＦ合焦点位置が中央及び上下のいずれかにある場合と比べ、ＡＦ合焦点位置が左右にある場合の逆光判別に用いる閾値を高く設定している。これは、合焦点が中央及び上下にある場合と比べて、合焦点が左右にある場合は、主要被写体に対してその他の風景が占める割合が多くなる、と考えられるためである。このように、撮影シーンの他に、ＡＦ合焦点位置によっても閾値を異ならせることによって、より高い精度で逆光判別を行うことが可能となる。

ステップ＃１３において、撮影シーンが『風景』であった場合には、ステップ＃１５に進み、上述した撮影シーンの場合とは異なる逆光判別を行うこととする。すなわち、図８に示すように全７７個に分割された測光領域を、縦方向に３つのエリア、すなわち、上部エリア、中部エリア、下部エリアに分割する。各エリアは３行×１１列の３３個の測光領域を有するように分割されている。測光領域の上から３列目は上部エリアと中部エリアとで共有される形となっており、さらに、５列目は中部エリアと下部エリアとで共有されるように分割されている。

『風景』の逆光判別を行うには、レンズＣＰＵ２４０はまず各エリアの被写界輝度ＢＶｉの単純平均値、即ち上部エリアの平均輝度ＢＶａｖｅ１、中部エリアの平均輝度ＢＶａｖｅ２、下部エリアの平均輝度ＢＶａｖｅ３をそれぞれ算出する。算出された各平均輝度を互いに比較して、３つの平均輝度から最大値と最小値を求める。次に、得られた最大平均輝度と最小平均輝度から、それらの差を算出し、その値が２．０以上あるかどうかを判断する。最大平均輝度と最小平均輝度との差ΔＢＶａｖｅの値が２．０以上あった場合には、撮影シーン判別ルーチンにおいて『風景』と判別された撮影領域はさらに『逆光』であると判別され、逆に、差が２．０未満であった場合には、『風景』はさらに『順光』であると判別される。

例えば、『風景』と判別された撮影領域において、ＢＶａｖｅ１＝１１．０、ＢＶａｖｅ２＝１０．５、ＢＶａｖｅ３＝９．０であったと仮定すると、最大平均輝度値はＢＶａｖｅ１＝１１．０、最小平均輝度値はＢＶａｖｅ３＝９．０であることがわかる。従って、最大平均輝度値と最小平均輝度値との差ΔＢＶａｖｅは、
ΔＢＶａｖｅ＝１１．０−９．０＝２．０となるので、この場合の『風景』は『逆光』であると判別されることになる。

なお、測光領域の３エリアへの分割は、上記では横位置撮影の場合で説明したが、縦位置撮影の場合には、例えば、５行×７列のエリアで測光領域を３分割すればよい。このように分割した場合には、上から４列目及び５列目は上部エリアと中部エリアとで共有され、さらに、７列目及び８列目は中部エリアと下部エリアとで共有されることになる。

以上のように、撮影シーン判別ルーチンにおいて判別された撮影シーンに対する逆光判別の要否及び逆光・順光の判別が行われると、レンズＣＰＵ２４０は逆光判別情報を生成し、このルーチンは終了する。逆光判別ルーチンが終了すると、カメラＣＰＵ３５０は図４に示す制御フローチャートに従って、ＢＶ値の演算を行う。

カメラＣＰＵ３５０は、先の２つのルーチンが終了すると、それらの結果である撮影シーン判別情報と逆光判別情報とを用いて、露出値決定に用いられるＢＶ値の算出を行う。このＢＶ値は、数１に示すように、測光領域の７７個の各セグメント３２１における各被写界輝度ＢＶｉを加重平均することで算出される。ここで、αｉはｉ番目のセグメント３２１における被写界輝度ＢＶｉに対して重み付けを行う重み付け係数である。

この重み付け係数αｉは、先の２つのルーチンで得られた撮影シーン判別情報及び逆光判別情報の他に、ＡＦ合焦点位置に応じてあらかじめ所定の値が決められている。重み付けのパターンは、概ねＡＦ合焦点位置からの距離に応じたものとしており、一般的には、ＡＦ合焦点位置から離れるほど重み付け係数αｉを小さくしている。

図９に示すのは、本発明のカメラの測光装置を適用した撮像装置１００において、各撮影シーンと逆光の有無によるＢＶ値演算の概略をまとめた表である。この表によれば、撮影シーンが『接写』、『スポーツ』の『逆光』、『人物（日中）』の『逆光』及び『順光』、『夜景＆人物』、『人物（夜間）』では、主要被写体の占める割合が背景に対して少なく、ＡＦ合焦点位置の近傍に主要被写体が位置する可能性が非常に高いので、重み付け係数αｉがＡＦ合焦点位置から概ね同心円状に複数のステップで減少するような重み付けパターンを採用している。例えば、撮影シーンが『人物（日中）』であり、ＡＦ合焦点位置が、図２ｃに示した右側測距点３３１であった場合には、重み付けパターンは図１０に示すように設定することができる。この重み付けパターンでは重み付け係数αｉを５段階で変更しており、さらに、撮影領域が『逆光』と『順光』の場合に応じて重み付け係数αｉの値を異ならせることで、撮影領域の状況に応じたより高精度のＢＶ値を演算することが可能となっている。図中では、色の濃淡で重み付けパターンを表しており、薄くなるほど重み付け係数αｉが少なくなるようにしている。

また、撮影シーンが『集合写真』の『逆光』や『夜景＆集合』では、主要被写体が撮影領域の中央の数行（例えば５行）に広がるように分布する可能性が高く、ＡＦ合焦点位置によらず、それらの中央数行とそれ以外の残りの上下数行の２段階のステップで重み付け係数αｉが減少するような重み付けパターンを採用している。例えば、撮影シーンが『集合写真』であった場合には、重み付けパターンは図１１に示すように設定することができる。この重み付けパターンについても、撮影領域が『逆光』と『順光』の場合に応じて重み付け係数αｉの値を異ならせることで、撮影領域の状況に応じたより高精度のＢＶ値を演算することが可能となっている。

残る４つの撮影シーンでは、通常著しい輝度差が現れないことから、７７個の全セグメント３２１において重み付け係数αｉ＝１としている。

上述したように各撮影シーンにおいて重み付けパターン及び重み付け係数αｉが決定されると、カメラＣＰＵ３５０は数１からＢＶ値を算出する。ＢＶ値が算出されると、図４に示す制御フローチャートに示すように、カメラＣＰＵ３５０はＢＶ値に基づいて露出値を決定する。すなわち、カメラＣＰＵ３５０は算出したＢＶ値に対し、数２に示す公式を用いて公知のＡＰＥＸ演算を行い、所定のプログラム線図から、制御すべきＡＶ値、ＴＶ値、及び、ＳＶ値の組み合わせを算出し、露出制御値を決定する。ここで、ＡＶ値は露光時における絞り値のＡＰＥＸ値であり、ＴＶ値は露光時間を表すシャッタスピードのＡＰＥＸ値である。また、ＳＶ値は、露光時におけるＩＳＯ感度のＡＰＥＸ値であり、このＩＳＯ感度は、イメージセンサ３１０を駆動する不図示の増幅回路において制御される値である。

なお、撮影シーンが『風景』の『逆光』であったときは、上述した分割３エリアの各平均輝度ＢＶａｖｅのうちで最も高い値をＢＶ値として採用している。

カメラＣＰＵ３５０によって露出値の組み合わせが決定されると、図４に示す制御フローチャートは終了するが、続けて、撮影者によってレリーズボタンの第２スイッチがオン、すなわち全押しされると、上記制御フローで決定された各ＡＰＥＸ値に基づいた撮影動作が行われることになる。すなわち、ＡＶ値から、撮影に用いる絞りの大きさが算出され、それに応じた絞り駆動信号が絞り駆動ユニット２３０に送られることで、最適な絞り値が得られる。また、ＴＶ値から、撮影に用いるシャッタスピードが算出され、それに応じたシャッタ駆動信号がシャッタ駆動ユニット３４０に送られることで、最適な露光時間が得られる。さらに、ＳＶ値から、撮影に用いるＩＳＯ感度が算出され、それに応じたセンサ利得制御信号が不図示の増幅回路に送られることで、最適なＩＳＯ感度が得られる。これにより、適正露出の画像データを得ることが可能となる。

なお、上述した実施形態のカメラの測光装置では複数の測距点からＡＦ制御を用いて合焦点を求めたが、撮影者が任意の測距点を選択し、その測距点をＡＦ合焦点位置としてＡＦ制御及びＡＥ制御を実行するようにした場合でも、本実施形態と同様の効果が得られることは明らかである。

さらに、上述した実施形態のカメラの測光装置では、本発明を適用した撮像装置を交換レンズ式のものとして説明していたが、これをレンズ一体型の撮像装置に適用することも可能である。この場合には、交換レンズに設けられていた各部材は、すべてカメラ本体内に設けられることになる。

さらに、上述した実施形態のカメラの測光装置では、２つの撮影シーンに関して重み付けパターンを図示したが、これらは一例であり、これらに限られないことは言うまでもない。

以上で説明したように、本発明に記載のカメラの測光装置によれば、主要被写体の置かれた撮影シーン及び逆光・順光状態を加味することで、露出演算に用いる輝度値をより高精度に算出することが可能となる。

１００ 撮像装置
２００ 交換レンズ
２１０ 結像光学系
２４０ レンズＣＰＵ
２４１ レンズメモリ
２５０ フォーカスエンコーダ
２６０ ズームエンコーダ
３００ カメラ本体
３２０ 測光センサ
３２１ セグメント
３３０ 測距センサ
３３１ 測距点
３３１ａ 中央測距点
３３１ｂ 上側測距点
３３１ｃ 下側測距点
３３１ｄ 左側測距点
３３１ｅ 右側測距点
３５０ カメラＣＰＵ

Claims (4)

1. 露出値決定に用いるＢＶ値を算出するために、主要被写体の置かれた撮影領域が所定の複数の撮影シーンのいずれに該当するかのシーン判別を行うシーン判別手段を有したカメラの測光装置において、
   前記シーン判別手段によるシーン判別結果を基に前記撮影領域の逆光判別の要否及び、逆光・順光の判別を行う逆光判別手段をさらに有し、
   前記シーン判別手段によるシーン判別結果と前記逆光判別手段による逆光判別結果との組み合わせに応じて、前記ＢＶ値の算出方法を変更する
   ことを特徴とするカメラの測光装置。
2. 前記カメラの測光装置は、
   複数に分割された測光領域を測光し、該測光領域における測光情報をそれぞれ出力する分割測光手段と、
   前記測光情報に基づいて、前記測光領域における被写界輝度を算出する被写界輝度演算手段と、
   少なくとも２つ以上からなる複数の測距点を測距し、該測距点における合焦状況に関する測距情報を出力する多点測距手段と、
   前記測距情報に基づいて、前記測距点におけるデフォーカス量を算出するデフォーカス量演算手段と、
   前記測距情報に基づいて、前記測距点から合焦点位置を決定する合焦点選択手段と、
   撮影レンズの撮影距離及びレンズ焦点距離を取得するレンズ距離情報取得手段と、
   前記ＢＶ値を算出するＢＶ値演算手段と、
   を有し、
   前記シーン判別手段は、取得された前記被写界輝度と前記デフォーカス量と前記合焦点位置と前記撮影距離と前記レンズ焦点距離とに基づいて前記シーン判別を行い、判別結果を前記撮影シーンに関するシーン判別情報として出力し、
   前記逆光判別手段は、前記被写界輝度と前記合焦点位置と前記シーン判別情報とに基づいて前記逆光判別の要否判別を行った後、前記逆光判別を行い、判別結果を前記撮影シーンに関する逆光判別情報として出力し、
   前記ＢＶ値演算手段は、前記合焦点位置と前記シーン判別情報と前記逆光判別情報とに基づいて前記ＢＶ値を算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載のカメラの測光装置。
3. 前記カメラの測光装置は、前記被写界輝度の単純平均に基づいた暫定的なＦ値を算出する暫定Ｆ値演算手段をさらに有し、前記シーン判別手段は、前記暫定Ｆ値に所定の係数を乗じたものを前記シーン判別における閾値として用いることを特徴とする請求項２に記載のカメラの測光装置。
4. 前記ＢＶ値演算手段は、前記被写界輝度の加重平均を行うことで前記ＢＶ値を算出し、
   該加重平均の重み付けは、前記合焦点位置と前記シーン判別情報と前記逆光判別情報との組み合わせに応じて変更されることを特徴とする請求項２又は３に記載のカメラの測光装置。