JP5423140B2 - 測光装置及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、測光装置及びその測光装置を搭載した撮像装置に関する。

従来から、撮像装置の閃光装置をいわゆる予備発光することにより被写体からの反射光を測光し、撮影時の発光量を決定する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の発明には、被写体からの反射光を受光する撮像素子の画素の出力を行単位で間引くことによって、撮像素子の電荷蓄積時間を短くし、予備発光による反射光以外の光の影響を減らす技術の一例が開示されている。

特開２００６−５０３３７号公報

しかし、特許文献１の発明では、撮像素子の画素の出力を行単位で間引いて電荷を蓄積する場合、行間の不感帯部分に対応する位置の被写体からの反射光を測定に用いることができず、測光精度が低下する問題が生じる。

そこで、本発明は、上記事情に鑑み、測光精度が確保された測光装置及びその測光装置を搭載した撮像装置を提供することを目的とする。

第１の発明に係る測光装置は、光学系による像を撮像して撮像信号を出力する撮像手段と、前記光学系と前記撮像手段との間の光路中に配置された、前記光学系とは異なる副光学系と、前記撮像手段に対する前記像の結像状態を制御する制御部とを含み、前記制御部は、前記撮像手段の動作状態に応じて、前記副光学系によって前記結像状態を変え、前記制御部は、前記撮像手段が前記撮像信号を選択的に出力する場合には、前記像の結像位置を前記撮像手段上からずらすことを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、前記制御部は、前記撮像手段が前記光学系による前記像の所定の領域に対応する前記撮像信号を出力する場合には、前記像の結像位置を前記撮像手段上にすることを特徴とする。

第３の発明は、第１の発明において、前記制御部は、前記撮像手段による撮像信号から特定の像に対応する撮像信号を検出する場合には、前記像の結像位置を前記撮像手段上にすることを特徴とする。

第４の発明は、第１の発明において、前記副光学系は、レンズと、回折格子と、電界の強さに応じて透過光の屈折率を変化させる電気光学素子とのうち少なくとも１つを含むものであることを特徴とする。

第５の発明に係る撮像装置は、第１から第４の発明のいずれかに係る記載の測光装置と、前記光学系による像を撮像する撮像素子と、を備えることを特徴とする。

第６の発明に係る測光装置は、間引き読出しをしない第１撮像、及び、間引き読出しをする第２撮像が可能な撮像手段と、前記撮像手段に結像される像の結像状態を変化させることができる光学系と、前記撮像手段が間引き読出しをしない前記第１撮像をするとき、第１結像状態になるように前記光学系を制御し、前記撮像手段が間引き読出しをする前記第２撮像をするとき、前記第１結像状態よりもぼけ量が大きい第２結像状態になるように前記光学系を制御する制御部とを含む、ことを特徴とする。

第７の発明に係る撮像装置は、第６の発明に係る測光装置と、前記光学系とは異なる撮影光学系による像を撮像する、前記撮像手段とは異なる撮像素子と、前記撮像手段の出力を用いて測光を行う測光部とを含み、前記制御部は、前記測光部の出力を用いて前記撮像素子を制御することを特徴とする。

本発明によれば、測光精度が確保された測光装置及びその測光装置を搭載した撮像装置を提供することができる。

本発明の撮像装置の一実施形態である電子カメラ１の内部構成を説明するブロック図 図１に示す電子カメラ１及び閃光装置１５０の内部構成を示す図 電子カメラ１の動作の一例を示すフローチャート 測光センサ１０６が出力する画像信号に基づく画像の画素の配列を示した図 撮影範囲に収まる被写体の一例を示す図 測光センサ１０６の撮像素子が出力した輝度の分布情報の一例を示す図 測光するエリアを示す一例の図 間引き動作を説明する図 測光センサ１０６の撮像素子が出力する輝度の分布情報の一例を示す図 測光センサ１０６の撮像素子が出力する輝度の分布情報の一例を示す図 第２実施形態における電子カメラ２の内部構成を示す図 電子カメラ２の動作の一例を示すフローチャート

（第１実施形態）
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の撮像装置の一実施形態である電子カメラ１の要部構成を示す側面図である。

電子カメラ１は、例えば一眼レフレックスタイプの電子カメラであり、カメラ本体１００と撮影レンズユニット５０とを有している。撮影レンズユニット５０は、被写体光をカメラ本体１００に導くために、カメラ本体１００の前面に形成されたレンズマウント１００ａに着脱自在に取り付けられる。これにより、カメラ本体１００と撮影レンズユニット５０とが電気的に接続される。

さらに、カメラ本体１００には、被写体に照射光を照射するための閃光装置１５０が、カメラ本体１００の上面に形成されたホットシュー（接続用端子）１５０ａに着脱自在に取り付けられる。これにより、カメラ本体１００と閃光装置１５０とが電気的に接続される。

撮影レンズユニット５０は、レンズ系５１及び絞り５２を有している。レンズ系５１は、被写体に焦点を合わせるフォーカスレンズ５１ａや被写体像をズームするためのズームレンズ５１ｂを含む複数枚のレンズにより構成される。ここでは、説明の便宜上２枚のレンズで図示する。フォーカスレンズ５１ａ及びズームレンズ５１ｂは、レンズ駆動回路（不図示）により光軸方向の位置が調節される。絞り５２は、カメラ本体１００への入射光量を絞り羽根の開閉で調整する。絞り制御部（不図示）は、絞り５２の開口度を制御する。

カメラ本体１００は、クイックリターンミラー１０２、ファインダスクリーン１０３、ペンタダハプリズム１０４、再結像光学系１０５、測光センサ１０６、接眼レンズ１０７、レリーズ釦１０８、機械式シャッタ１０９、撮像素子１１０、光学系制御装置１１１及び光学式ファインダ１１２を有している。なお、再結像光学系１０５、測光センサ１０６及び光学系制御装置１１１が、測光装置の一例に相当する。

クイックリターンミラー１０２は、点線で示す光軸上に回動自在に設けられる。クイックリターンミラー１０２は、被写体の撮影を行わない場合、ミラー制御部（不図示）により光軸に対して斜めの位置に配置される。この場合、クイックリターンミラー１０２は、レンズ系５１を介してカメラ本体１００に入射された被写体光を受光し、その被写体光を反射させてファインダスクリーン１０３に導く。

一方、被写体を撮像する撮像時には、クイックリターンミラー１０２は、回動により図の点線で示す位置に退避し、被写体からカメラ本体１００に入射された被写体光は、撮像素子１１０に導かれる。

ファインダスクリーン１０３は、撮像素子１１０で撮像を行わない場合、クイックリターンミラー１０２により導かれた被写体光を拡散し、拡散させた被写体光をペンタダハプリズム１０４に導く。ペンタダハプリズム１０４は、ファインダスクリーン１０３により拡散された被写体光を反射させて再結像光学系１０５及び接眼レンズ１０７に導く。

接眼レンズ１０７は、ペンタダハプリズム１０４により導かれた被写体光を被写体像として結像する。撮影者は、光学式ファインダ１１２を介して、接眼レンズ１０７により結像される被写体像を見ることで、被写体の構図やフレーム等を判断できる。

再結像光学系１０５は、例えば複数のレンズで構成され、測光センサ１０６上に被写体像を再結像させる。なお、説明の便宜上、本実施形態では再結像光学系１０５を１枚のレンズで図示する。光学系駆動装置１１１は、再結像光学系１０５の複数のレンズを光軸上で移動させる等の制御を行う。光学系駆動装置１１１は、再結像光学系１０５の複数のレンズを光軸上で移動させる移動量に応じて、測光センサ１０６の撮像素子の撮像面上に結像する被写体光のぼけ量を変化させる。

測光センサ１０６は、画像信号（撮像信号）に基づいて光学系による像を測光する測光手段を備える。具体的には、測光センサ１０６は、光学系による被写体像を撮像して画像信号を出力する撮像手段を有する。測光センサ１０６は、例えば、ＸＹアドレス指定により任意のラインを読み出し可能なＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型の撮像素子を有する。この撮像素子の撮像面には、被写体像をカラー検出するために、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３種類のカラーフィルタが、一例としてベイヤー配列で配置されている。撮像素子が出力する画像信号は、測光センサ１０６内部でゲイン調整やＡ／Ｄ変換等が施されて、後述するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１３又はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１８内のメモリに一時的に記録される。なお、測光センサ１０６に用いられる撮像素子は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型の撮像素子であっても良い。

なお、撮像素子は、アドレス指定によりライン毎に電荷蓄積時間を制御するローリングシャッタ方式を採用する。これにより、ローリングシャッタ方式では、撮像素子が全ラインの電荷を蓄積して読み出す動作状態やライン単位に間引くことにより電荷を蓄積して読み出す動作状態（間引き読み出し）を選択することができる。

レリーズ釦１０８は、半押し操作（撮影前におけるオートフォーカス（ＡＦ）等の動作開始の指示入力）と全押し操作（撮像動作開始）との指示入力とを受け付ける。

機械式シャッタ１０９は、開閉式のシャッタ幕を備え、撮像素子１１０への入射光を遮光する遮光状態と、撮像素子１１０に入射光を到達させる非遮光状態とをシャッタ幕の開閉により切り替える。

撮像素子１１０は、光学系による像を撮像する。例えば、撮像素子１１０は、ＣＣＤ型又はＣＭＯＳ型の撮像素子であっても良い。この撮像素子１１０の撮像面には、Ｒ、Ｇ、Ｂの３種類のカラーフィルタが、一例としてベイヤー配列で配置されている。

図２は、図１に示す電子カメラ１及び閃光装置１５０の内部構成を示す図である。図２に示す通り電子カメラ１は、上述した通り、カメラ本体１００と撮影レンズユニット５０とを有している。なお、図２では、説明の便宜上、図１に示したファインダスクリーン１０３、ペンタダハプリズム１０４、接眼レンズ１０７、機械式シャッタ１０９及び光学式ファインダ１１２等の図示を省略する。

カメラ本体１００は、クイックリターンミラー１０２、再結像光学系１０５と、測光センサ１０６と、光学系制御装置１１１と、撮像素子１１０と、アナログフロントエンド部（以下、「ＡＦＥ」という。）１１と、画像処理部１２と、ＲＡＭ１３と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１４と、記録インターフェース部（以下、「記録Ｉ／Ｆ部」という。）１５と、表示モニタ１６と、操作部１７と、レリーズ釦１０８と、ＣＰＵ１８と、バス１９と、レンズマウント１００ａと、ホットシュー１５０ａとを備える。

このうち、ＡＦＥ１１、画像処理部１２、ＲＡＭ１３、ＲＯＭ１４、記録Ｉ／Ｆ部１５、表示モニタ１６及びＣＰＵ１８は、バス１９を介して互いに接続されている。

ＡＦＥ１１は、撮像素子１１０が生成する画像信号に対して信号処理を施すアナログフロントエンド回路である。このＡＦＥ１１は、画像信号のゲイン調整やＡ／Ｄ変換などを行う。このＡＦＥ１１が出力する画像信号は、ＲＡＭ１３に一時的に記録される。

画像処理部１２は、ＲＡＭ１３に記録されている画像信号を読み出し、各種の画像処理（階調変換処理、輪郭強調処理、ホワイトバランス処理、ＹＣ変換処理等）を施す。

ＲＯＭ１４は、電子カメラ１の制御を行うプログラム等を予め記憶している不揮発性のメモリである。

記録Ｉ／Ｆ部１５には、着脱自在の記録媒体３０を接続するためのコネクタが形成されている。そして、記録Ｉ／Ｆ部１５は、ＣＰＵ１８からの指示により、そのコネクタに接続された記録媒体３０にアクセスして静止画像や動画の記録処理等を行う。この記録媒体３０は、例えば、不揮発性のメモリカードである。図２では、コネクタに接続された後の記録媒体３０を示している。

表示モニタ１６は、例えば、静止画像や電子カメラ１の操作メニュー等を表示する。表示モニタ１６には、液晶モニタ等を適宜選択して用いることができる。

操作部１７は、例えば、コマンド選択用のコマンドダイヤル、電源ボタン等を有している。そして、操作部１７は、電子カメラ１を操作するための指示入力を受け付ける。また、操作部１７は、コマンドダイヤルを介して、例えば、静止画や動画の撮影モードの選択入力を受け付ける。

ＣＰＵ１８は、電子カメラ１の統括的な制御を行うプロセッサである。ＣＰＵ１８は、ＲＯＭ１４に予め格納されたプログラムを実行することにより電子カメラ１の各部を制御する。例えば、ＣＰＵ１８は、光学系制御装置１１１に対して結像状態を制御させる指示を出す。光学系制御装置１１１は、測光センサ１０６が有する撮像素子の撮像面上（撮像手段上）に対する像の結像状態を制御する。具体的には、光学系制御装置１１１は、測光センサ１０６の動作状態に応じて、再結像光学系１０５のレンズを移動させることにより結像状態を変える。

また、図２において、閃光装置１５０は、発光部１５０ｂと発光制御部１５０ｃとを有する。発光部１５０ｂは、コンデンサに充電された電気エネルギーを光エネルギーに変換する回路である。発光部１５０ｂには、例えばキセノン管が備えられており、このキセノン管の放電により閃光発光を行う。発光制御部１５０ｃは、発光部１５０ｂの発光量や発光回数等を示す発光情報をＣＰＵ１８から受信し、受信した発光情報に基づいて発光部１５０ｂに対して予備発光や本撮影の閃光発光を行わせる。

次に、電子カメラ１の動作について説明する。図３は、電子カメラ１の動作の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、電子カメラ１のＣＰＵ１８が電源オンの指示入力を受け付けると開始する。なお、このフローチャートは、閃光発光による撮影を行うことを前提にする。

ステップＳ１０１：ＣＰＵ１８は、ミラー制御部（不図示）に指示を出し、図１に示す通り、クイックリターンミラー１０２を光軸に対して斜めの位置に配置させる。ＣＰＵ１８は、再結像光学系１０５への制御を行わせる指示を光学系制御装置１１１に出す。光学系制御装置１１１は、再結像光学系１０５の複数のレンズを光軸上で移動させる。これにより、光学系制御装置１１１は、測光センサ１０６が有する撮像素子の撮像面上で再結像する焦点位置を変化させることができる。ここでは、先ず、光学系制御装置１１１は、被写体から入射した被写体光が撮像面上に結像するように再結像光学系１０５を制御する。

図４は、測光センサ１０６が出力する画像信号に基づく画像の画素の配列を示した図である。本実施形態では、説明をわかりやすくするため一例として、画像の横の座標をｉで表して、０〜１９までの値をとるものとし、画像の縦の座標は、ｊで表して０〜２９までの値をとるものとする。また、Ａ／Ｄ変換後の各画素の出力は、受光した光量に比例して０〜１０２３のデジタル値をとるものとする。

図５は、撮影範囲に収まる被写体の一例を示す図である。図５では、説明をわかりやすくするため、光源Ｌを背景にして人物Ｐが写っている構図を示す。

ステップＳ１０２： ＣＰＵ１８は、測光センサ１０６に向けて駆動信号を送出する。測光センサ１０６の撮像素子は、ローリングシャッタ方式により全画素の電荷蓄積（全画素蓄積）を行う。

ステップＳ１０３：ＣＰＵ１８は、測光センサ１０６の撮像素子が出力した画像信号を取得する。ＣＰＵ１８は、取得した画像信号を輝度の分布情報としてＣＰＵ１８内のメモリに一時的に記録する。

図６は、測光センサ１０６の撮像素子が出力した輝度の分布情報の一例を示す図である。第１実施形態では、図６に示す通り、画面中央部下部の人物Ｐの輝度が低く、画面右上の光源Ｌの領域の輝度が高いものとする。

ステップＳ１０４：ＣＰＵ１８は、輝度の分布情報に基づいてシャッタ秒時、絞り値を決定するための測光値（制御ＥＶ、ＥＶ：Ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｖａｌｕｅ）の算出を行う。図７は、測光するエリアを示す一例の図である。第１実施形態では、測光値の算出については、図７に示す二重枠Ｗの部分の出力のみを測光データとして採用することとする。

ＣＰＵ１８は、測光値（制御ＥＶ）の算出に際し、以下の式（１）を用いる。

ここで、式（１）中、Ｖ_ｏｙ[ｉ][ｊ]は、画素中の横座標ｉ、縦座標ｊの画素における出力であり、Ｌｏｇ_２（）の関数は、２を底にした引数の対数値を返す関数である。また、式中の２つのΣは、それぞれ、ｉとｊに対する繰り返し加算であり、ｉとｊの範囲はそれぞれ、図７中の二重枠Ｗの内側に相当する撮像面の座標範囲である。ＢｖＣｏｎｓｔは、測光値を算出するために必要な各種補正値を加味するための定数である。

ＣＰＵ１８は、式（１）で測光値を算出した後、いわゆるプログラム線図に合わせてシャッタ秒時と絞り値とを算出する。

ステップＳ１０５：ＣＰＵ１８は、レリーズ釦１０８の押下による撮影の指示入力の有無の判定を行う。ＣＰＵ１８は、撮影の指示入力を受け付けた場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０６に移行する。一方、ＣＰＵ１８は、撮影の指示入力を受け付けなかった場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、後述するステップＳ１１５に移行する。

ステップＳ１０６：ＣＰＵ１８は、撮影処理を開始する。第１実施形態の撮影では、上述した通り、閃光装置１５０を用いて閃光撮影を行う。ＣＰＵ１８は、光学系制御装置１１１に対して結像状態を制御させる指示を出す。光学系制御装置１１１は、再結像光学系１０５の複数のレンズを光軸上で移動させ、測光センサ１０６の撮像面上像の焦点位置をずらして撮像面の被写体像がぼけるようにする。

ステップＳ１０７：ＣＰＵ１８は、ローリングシャッタ方式により測光センサ１０６の撮像素子を間引き動作させる。ここで、測光センサ１０６の撮像素子を間引き動作をさせるのは、撮像素子の電荷蓄積時間を短くし、予備発光による反射光以外の光の影響を減らすためである。

図８は、間引き動作を説明する図である。ＣＰＵ１８は、測光センサ１０６の撮像素子にライン単位（３行毎）の間引き蓄積を指示する。撮像素子は、全ライン（ｊ行：０〜２９）のうち、１／３のライン数（図８中、網掛けしたライン）に相当する画素の電荷の蓄積を開始する。

ステップＳ１０８：ＣＰＵ１８は、閃光装置１５０に発光情報を送信することにより、発光制御部１５０ｃは、発光情報に基づいて発光部１５０ｂに対して予備発光を行わせる。

ステップＳ１０９：ＣＰＵ１８は、測光センサ１０６における撮像素子の間引き蓄積が終了すると、終了を示す信号を受信する。

ステップＳ１１０：ＣＰＵ１８は、測光センサ１０６の撮像素子が出力する画像信号を輝度の分布情報として、ＣＰＵ１８内のメモリに一時的に記録する。

図９、図１０は、測光センサ１０６の撮像素子が出力する輝度の分布情報の一例を示す図である。図９は、被写体像をぼかした場合を表しており、図１０は、被写体像の焦点位置を撮像面上に保った状態を表している。

第１実施形態では、ステップＳ１０６で、光学系制御装置１１１が測光センサ１０６の撮像面上の被写体像をぼかしているため、間引きモード時に出力を出す行と行との間に光源があったとしても、周辺の行の画素で受光することが可能となる（図９）。すなわち、光学系制御装置１１１は、図９中、間引き読み出しであっても白抜きで示すＬ１の領域に対応する画素が光源の光を受光できるように制御する。

なお、光学系制御装置１１１が被写体像の焦点位置を撮像面に保つように再結像光学系１０５を制御し、測光センサ１０６の撮像素子が間引き読み出しすると、図１０に示す輝度の分布情報の場合には、光源の光を受光できなくなるという問題が生じる。光源の光を受光する画素の画像信号が出力されないからである。そこで、第１実施形態では、ステップＳ１０６の処理により、この問題を解決している。

ステップＳ１１１：ＣＰＵ１８は、本撮影時における閃光装置１５０の発光部１５０ｂの発光量を算出する。発光量としてガイドナンバーの算出には、以下の式（２）を採用する。

ここで、第１実施形態では、ステップＳ１１０における測光センサ１０６の出力によって、閃光装置１５０の発光部１５０ｂの発光量を決定する。この場合、図１０に示す輝度の分布情報を用いると発光量を正しく算出できない。第１実施形態では、上述した通り、ステップＳ１０６で光学系制御装置１１１が測光センサ１０６の撮像面上の被写体像をぼかしているため、測光センサ１０６の撮像素子が間引き読み出しをしても、図９に示す通り、周辺の行の画素で光源の光を受光することが可能である。

ステップＳ１１２：ＣＰＵ１８は、クイックリターンミラー１０２を上に跳ね上げさせ、シャッタ幕１０９を開けさせる。

ステップＳ１１３：ＣＰＵ１８は、閃光装置１５０にトリガ信号を送信する。発光制御部１５０は、式（２）で算出されたガイドナンバーに基づいて発光部１５０ｂに本発光を行わせる。この際、ＣＰＵ１８は、本発光に同期して、撮像素子１１０を駆動する。ＡＦＥ１１は、画像信号のゲイン調整やＡ／Ｄ変換等を行う。このＡＦＥ１１が出力する画像信号は、ＲＡＭ１３に画像データとして一旦記録される。画像処理部１２は、ＲＡＭ１３に記録されている画像データを読み出し、各種の画像処理（階調変換処理、輪郭強調処理、ホワイトバランス処理等）を施す。ＣＰＵ１８は、画像処理部１２で画像処理が施された画像データを、記録Ｉ／Ｆ部１５を介して、記録媒体３０に記録する。

ステップＳ１１４：ＣＰＵ１８は、クイックリターンミラー１０２を元の位置に戻させ、シャッタ幕１０９を閉じさせる。

ステップＳ１１５：ＣＰＵ１８は、電源オフの指示入力を受け付けたか否かを判定する。電源オフの指示入力を受け付けない場合（ステップＳ１１５：Ｎｏ）、ステップＳ１０１に戻る。一方、電源オフの指示入力を受け付けた場合（ステップＳ１１５：Ｙｅｓ）、このフローチャートは終了する。

以上より、第１実施形態によれば、測光精度が確保された測光装置及びその測光装置を搭載した電子カメラ１を提供することができる。

なお、測光センサ１０６は、撮影レンズユニット５０（光学系）からの被写体光を被写体像として撮像して撮像信号を出力した。ここで、測光装置としては、例えば、撮影レンズユニット５０とは異なる光学系を採用して、その光学系と再結像光学系１０５（副光学系）と測光センサ１０６とを直線上に配置し、光路を一直線上にする構成としても良い。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。なお、本発明の第１実施形態と本発明の第２実施形態とでは、同じ要素については同じ符号を付して説明を省略し、差異点について主に説明する。

第２実施形態では、電子カメラ２の撮影モードに応じて、光学系制御装置１１１は、測光センサ１０６が有する撮像素子の撮像面上で再結像する焦点位置を変化させる。例えば、電子カメラ２は、撮影モードの下位のモードとして、測光センサ１０６の測光モードを選択する指示入力を操作部１７から受け付ける。ここで、測光モードが、撮影領域の所定の領域を測光し、その測光結果から露出を決定するスポット測光モードの場合には、光学系制御装置１１１は、再結像光学系１０５を制御して、測光センサ１０６の撮像面上に被写体像を再結像させることとする。

図１１は、第２実施形態における電子カメラ２の内部構成を示す図である。電子カメラ１と比較して、電子カメラ２では、外付けの閃光装置１５０がホットシュー１５０ａから取り外されている。

また、電子カメラ２において、ＣＰＵ１８は、顔検出部１８ａと動き検出部１８ｂとしても機能する。顔検出部１８ａは、測光センサ１０６が出力する画像信号に基づいて顔の領域を検出する。具体的には、顔検出部１８ａは、画像信号に基づく画像から顔の領域を抽出し、その位置座標、サイズ（範囲）を検出する。

動き検出部１８ｂは、測光センサ１０６が出力する画像信号の時間的変化に基づいて被写体の動きを検出する。この場合、動き検出部１８ｂは、公知のフレーム間差分により、順次、動きベクトルを算出していく。これにより、動き検出部１８ｂは、被写体の動きを検出することができる。顔検出部１８ａの処理や動き検出部１８ｂの処理は、第１及び第２変形例において説明する。

次に、電子カメラ２の動作について説明する。図１２は、電子カメラ２の動作の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、電源がオンされた後、測光モードの指示入力を受け付けると開始する。ここで、測光モードとしては、例えば、スポット測光モード、平均測光モード、多分割測光モード等がある。平均測光モードは、撮影領域の平均的な輝度を一度に測光し、その測光結果から露出を決定するモードである。多分割測光モードとは、撮影領域を複数の測光エリアに分割して測光し、その測光結果から露出を決定するモードである。

ステップＳ２０１：ＣＰＵ１８は、測光モードを判定する。測光モードがスポット測光モードである場合（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０２−１に移行する。一方、測光モードがスポット測光モード以外の測光モードの場合（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、ステップＳ２０２−２に移行する。

ステップＳ２０２−１：ＣＰＵ１８は、光学系制御装置１１１に指示を出すことにより、光学系制御装置１１１は、再結像光学系１０５を制御することにより、被写体からの入射した被写体光が撮像面上に結像するようにする。そして、ステップＳ２０３に移行する。

ステップＳ２０２−２：ＣＰＵ１８は、光学系制御装置１１１に指示を出すことにより、光学系制御装置１１１は、再結像光学系１０５を制御することにより、被写体からの入射した被写体光が撮像面上にぼけるように焦点位置をずらす。そして、ステップＳ２０３に移行する。

ステップＳ２０３：ＣＰＵ１８は、測光センサ１０６に向けて駆動信号を送出する。ここで、ステップＳ２０２−１の処理が行われてステップＳ２０３に移行した場合、測光センサ１０６の撮像素子は、ローリングシャッタ方式により全画素の電荷蓄積を行う。一方、ステップＳ２０２−２の処理が行われてステップＳ２０３に移行した場合、測光センサ１０６の撮像素子は、ローリングシャッタ方式により測光センサ１０６の撮像素子を間引き動作させる。

ステップＳ２０４：ＣＰＵ１８は、測光センサ１０６の撮像素子が出力した画像信号を取得する。ＣＰＵ１８は、取得した画像信号を輝度の分布情報としてＣＰＵ１８内のメモリに一時的に記録する。

ステップＳ２０５：ＣＰＵ１８は、輝度の分布情報から上述した式（１）を用いて測光値の算出を行う。

ステップＳ２０６：ＣＰＵ１８は、レリーズ釦１０８の押下による撮影の指示入力の有無の判定を行う。ＣＰＵ１８は、撮影の指示入力を受け付けた場合（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０７に移行する。一方、ＣＰＵ１８は、撮影の指示入力を受け付けなかった場合（ステップＳ２０６：Ｎｏ）、後述するステップＳ２１０に移行する。

ステップＳ２０７：ＣＰＵ１８は、クイックリターンミラー１０２を上に跳ね上げさせ、シャッタ幕１０９を開けさせる。

ステップＳ２０８：ＣＰＵ１８は、撮影処理を開始する。すなわち、ＣＰＵ１８は、撮像素子１１０を駆動する。ＡＦＥ１１は、画像信号のゲイン調整やＡ／Ｄ変換等を行う。このＡＦＥ１１が出力する画像信号は、ＲＡＭ１３に画像データとして一旦記録される。画像処理部１２は、ＲＡＭ１３に記録されている画像データを読み出し、各種の画像処理を施す。ＣＰＵ１８は、画像処理部１２で画像処理が施された画像データを、記録Ｉ／Ｆ部１５を介して、記録媒体３０に記録する。

ステップＳ２０９：ＣＰＵ１８は、クイックリターンミラー１０２を元の位置に戻させ、シャッタ幕１０９を閉じさせる。

ステップＳ２１０：ＣＰＵ１８は、電源オフの指示入力を受け付けたか否かを判定する。電源オフの指示入力を受け付けない場合（ステップＳ２１０：Ｎｏ）、ステップＳ２０１に戻る。一方、電源オフの指示入力を受け付けた場合（ステップＳ２１０：Ｙｅｓ）、このフローチャートは終了する。

以上より、第２実施形態では、撮影モードに応じて結像状態を変えることができる。例えば、スポット測光であれば、光学系制御装置１１１は、被写体像の結像位置を測光センサ１０６の撮像面上にするとともに、測光センサ１０６の撮像素子は、間引き読み出しを行わない。つまり、第２実施形態では、被写体像をぼかすことなくスポット測光を行うため、測光精度が確保される。その結果、第２実施形態では、高精度な露出制御が可能となる。なお、測光センサ１０６の撮像素子は、スポット測光する領域を含む複数ラインについては間引き読み出しをせず、スポット測光する領域から離れた領域については、間引き読み出しをするようにしても良い。

（第１変形例）
次に第２実施形態の第１変形例について説明する。第１変形例では、電子カメラ２が撮影モードの下位のモードとして、顔検出モードを備える。ＣＰＵ１８が、操作部１７を介して顔検出モードの指示入力を受け付けると、顔検出部１８ａは、画像信号に基づく画像から顔の領域を抽出し、その位置座標、サイズ（範囲）を検出する。すなわち、第１変形例では、光学系制御装置１１１は、顔検出モードにおいて、被写体像の結像位置を測光センサ１０６の撮像面上にするとともに、測光センサ１０６の撮像素子は、間引き読み出しを行わない。つまり、第１変形例では、顔検出処理を行う場合、顔の領域をぼかさずに抽出する。その結果、第１変形例では、被写体像をぼかしつつ間引き読み出しをする場合に比較して、測光精度がより確保されることとなる。

なお、顔検出部１８ａが顔検出する場合、測光センサ１０６の撮像素子は、スポット測光に用いられる撮像素子と比較して画素数が高画素化されるとなお良い。

（第２変形例）
次に第２実施形態の第２変形例について説明する。第２変形例では、電子カメラ２が撮影モードの下位のモードとして、測光センサ１０６で測光した画像信号に基づいて被写体を追尾するモード（追尾モード）を備える。ＣＰＵ１８が、操作部１７を介して追尾モードの指示入力を受け付けると、動き検出部１８ｂは、測光センサ１０６が出力する画像信号の時間的変化に基づいて被写体の動きを検出する。すなわち、第２変形例では、光学系制御装置１１１は、追尾モードにおいて、被写体像の結像位置を測光センサ１０６の撮像面上にするとともに、測光センサ１０６の撮像素子は、間引き読み出しを行わない。つまり、第２変形例では、追尾処理を行う場合、被写体像をぼかさずに動きを検出する。その結果、第２変形例では、被写体像をぼかしつつ間引き読み出しをする場合に比較して、測光精度がより確保されることとなる。
＜補足事項＞
（１）第１及び第２実施形態では、再結像光学系１０５は、複数のレンズで構成され、測光センサ１０６上に被写体像を再結像させる構成としたが、例えば、電界の強さに応じて透過光の屈折率を変化させる電気光学素子を採用し、測光センサ１０６上に被写体像を再結像させる構成にしても良い。例えば、電気光学素子は、光透過性の電極の間に液晶を挟持し、電極に印加する電界の強さに応じて液晶の配向を制御する。これにより、電気光学素子は、透過光の屈折率を変化させることができる。また、レンズの機能を有する回折格子を採用し、測光センサ１０６上に被写体像を再結像させる構成にしても良い。さらに、再結像光学系１０５は、複数のレンズと、電気光学素子と、回折格子とのうち少なくとも１つを含む構成にしても良い。
（２）第１及び第２実施形態では、一眼レフレックスタイプの電子カメラを例に挙げたが、レンズ交換を必要としないコンパクトタイプの電子カメラであっても良い。この場合、コンパクトタイプの電子カメラに用いられる撮像素子を本発明の測光装置の撮像手段として兼用する構成にしても良い。
（３）第２実施形態では、例えば、電子カメラ２は、撮影モードの下位のモードとして、蛍光灯下での影響によるフリッカを検出するフリッカ検出モードを備えても良い。このフリッカ検出モードの場合、光学系制御装置１１１は、被写体像の結像位置を測光センサ１０６の撮像面上にするとともに、測光センサ１０６の撮像素子は、間引き読み出しを行わない。つまり、光学系制御装置１１１が被写体像をぼかしたり、撮像素子が間引き読み出ししたりすると、ＣＰＵ１８は、画像に表れるフリッカの検出が困難になるからである。
（４）第２実施形態では、例えば、測光センサ１０６の撮像素子の出力を用いることによりライブ映像を表示モニタ１６に表示するライブビューモードの場合、光学系制御装置１１１は、被写体像の結像位置を測光センサ１０６の撮像面上にするとともに、測光センサ１０６の撮像素子は、間引き読み出しを行うようにしても良い。つまり、ライブビューモードの場合は、画質よりもフレームレートが優先されるため、間引き読み出しをすることが好ましいからである。
（５）本発明の測光装置は、例えば銀塩フィルム型の一眼レフレックスカメラに搭載されても良い。

１、２・・・電子カメラ、１０５・・・再結像光学系、１０６・・・測光センサ、１１１・・・光学系制御装置、１１０・・・撮像素子

Claims (7)

1. 光学系による像を撮像して撮像信号を出力する撮像手段と、
   前記光学系と前記撮像手段との間の光路中に配置された、前記光学系とは異なる副光学系と、
   前記撮像手段に対する前記像の結像状態を制御する制御部とを含み、
   前記制御部は、前記撮像手段の動作状態に応じて、前記副光学系によって前記結像状態を変え、
   前記制御部は、前記撮像手段が前記撮像信号を選択的に出力する場合には、前記像の結像位置を前記撮像手段上からずらす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、
   前記制御部は、前記撮像手段が前記光学系による前記像の所定の領域に対応する前記撮像信号を出力する場合には、前記像の結像位置を前記撮像手段上に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、
   前記制御部は、前記撮像手段による撮像信号から特定の像に対応する撮像信号を検出する場合には、前記像の結像位置を前記撮像手段上に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、
   前記副光学系は、レンズと、回折格子と、電界の強さに応じて透過光の屈折率を変化させる電気光学素子とのうち少なくとも１つを含むものであることを特徴とする測光装置。
5. 請求項１から請求項４の何れか１項に記載の測光装置と、
   前記光学系による像を撮像する撮像素子と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。
6. 間引き読出しをしない第１撮像、及び、間引き読出しをする第２撮像が可能な撮像手段と、
   前記撮像手段に結像される像の結像状態を変化させることができる光学系と、
   前記撮像手段が間引き読出しをしない前記第１撮像をするとき、第１結像状態になるように前記光学系を制御し、前記撮像手段が間引き読出しをする前記第２撮像をするとき、前記第１結像状態よりもぼけ量が大きい第２結像状態になるように前記光学系を制御する制御部とを含む、ことを特徴とする測光装置。
7. 請求項６に記載の測光装置と、
   前記光学系とは異なる撮影光学系による像を撮像する、前記撮像手段とは異なる撮像素子と、
   前記撮像手段の出力を用いて測光を行う測光部とを含み、
   前記制御部は、前記測光部の出力を用いて前記撮像素子を制御することを特徴とする撮像装置。

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