JP6668789B2 - 測光装置および測光装置を備えた撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、イメージセンサを測光に用いる撮像装置に関する。

近年、測光専用フォトダイオードをカメラに搭載することなく、例えばイメージセンサを測光センサとして併用することがある。しかし、イメージセンサは、多数の小型フォトダイオードを２次元的に配列したものであるため、測光専用フォトダイオードに比べてダイナミックレンジが狭く、測光時に飽和や黒潰れが発生することがある。特に小型のイメージセンサを用いた場合、このような問題は顕著となる。飽和や黒潰れが存在する場合、測光結果から輝度レンジを推定して適正な条件の下で測光を改めて行わなければ正確な測光値が得られない。そのため正確な測光値を取得するには時間が掛かり、ユーザの撮影指示に即応できず、シャッターチャンスを逃してしまうことがある。また、撮影待機中に露出制御のための制御値を予め取得しておき、撮像開始前に撮像条件の制御結果の変化をモニタし、それに応じて撮影待機中の制御値を用いて本撮像するか、仮撮像により再度制御値を取得した後に本撮像するかを判断する構成も知られている（特許文献１）。

特許第４３０５２８３号公報

しかし、特許文献１の構成でも、ユーザの撮影指示に常に即応して測光値を取得することはできず、ユーザの意図する測光値が得られないと言う問題がある。

本発明は、イメージセンサを測光センサに用いた撮像装置において、ユーザが意図する測光値により近い測光値を取得できるようにすることを目的とする。

本発明の測光装置は、撮像装置に搭載されるイメージセンサを用いた測光装置であって、イメージセンサからの出力を用いて測光を行う測光手段と、ユーザの測光値ロック指示に基づき、測光手段によって得られる測光値を保持する測光値ロック手段と、測光の結果の良否を判定する測光結果判定手段と、測光結果判定手段において、測光結果が不良と判定されるときに測光条件を変更する測光条件変更手段と、測光結果判定手段において、測光値ロック指示時に取得された測光値が不良であると判定されるときに、測光値ロック手段において保持される測光値を、測光値ロック指示をする前に得られた測光値、または測光条件変更後に得られる測光値の何れかから選択する測光値選択手段とを備え、測光値選択手段が、撮像装置の操作態様に基づき選択される測光値を決定することを特徴としている。

測光結果判定手段において測光値ロック指示時に取得された測光値が問題がないと判定されるとき、測光値ロック手段は測光値ロック指示時に取得された測光値を保持する。測光条件の変更処理の後半以降に測光値ロック指示を受けたときには、測光条件変更後に得られる測光値を測光値ロック手段において保持する。測光条件は、例えば被写体の輝度レンジの推定値に基づいて変更される。上記操作態様は、ユーザにより測光値ロック指示がなされた際に、ユーザが光学フィルタまたは画像表示モニタを通して被写体を見ているか否かを推認させる操作態様である。操作態様には、測光関連の設定変更、測光エリアの切り替え、ライブビューと光学ファインダの切り替え、画角の変更の何れか１つが含まれる。

本発明の撮像装置は、上記測光装置が搭載されたことを特徴としている。

本発明によれば、イメージセンサを測光センサに用いた撮像装置において、ユーザが意図する測光値により近い測光値を取得できるようにすることができる。

本発明の一実施形態である撮像装置の構成を示すブロック図である。 本実施形態の測光処理におけるＡＥロック操作のタイミングおよび測光、測光結果（測光値）の出力を示すタイミングチャートである。 本実施形態の測光値選択保持処理のフローチャートである。 ＡＥロック操作Ｍが図２の２回目の測光値演算中に実行されたときのタイミングチャートである。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態である撮像装置の構成を示すブロック図である。

本実施形態の撮像装置は、例えばデジタルカメラ１０であり、レンズ鏡筒２００とカメラ本体１００を備える。被写体からの光束は、撮影レンズ２０１、絞り２０２、シャッタ１０５を通過してイメージセンサ１０６により受光される。イメージセンサ１０６は、例えばＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサであり、画像信号は信号処理部１０７へ出力される。信号処理部１０７は、ＩＳＯ感度に応じたゲインで画像信号を増幅し、画像処理部（画像処理エンジン）１０８に出力する。画像処理エンジン１０８は、信号処理部１０７より入力される信号に対して色補間、マトリクス演算、Ｙ／Ｃ分離等の所定の信号処理を施して輝度信号Ｙ、色差信号Ｃｂ、Ｃｒを生成し、ＪＰＥＧ等の所定のフォーマットで圧縮する。バッファメモリ１０９は、画像処理エンジン１０８による処理の実行時、処理データの一時的な保存場所として用いられる。

カメラ本体１００には、シャッタボタン、電子ダイヤル、十字キーやＯＫボタンなどからなる操作スイッチ群（入力手段）１０２が設けられる。制御部（ＣＰＵ）１０１は、ＲＯＭ１１６に保存される制御プログラムに従いデジタルカメラ１０全体の制御を行う。カードインタフェース（Ｉ／Ｆ）１１０のカードスロットには、メモリカード１１１が着脱可能に差し込まれる。画像処理エンジン１０８は、カードインタフェース１１０を介してメモリカード１１１と通信可能である。画像処理エンジン１０８は、生成された圧縮画像信号（撮影画像データ）をメモリカード１１１（又はデジタルカメラ１０に備えられる不図示の内蔵メモリ）に保存する。撮影画像データの保存処理と共に画像処理エンジン１０８は、撮影画像データを所定のフォーマットの画像信号に変換し、画像表示モニタ制御部１１２に出力してもよい。画像表示モニタ制御部１１２は、画像処理エンジン１０８より入力される画像信号を基に撮影後の確認用画像を画像表示モニタ１１３に所定時間表示させる。画像表示モニタ１１３は、例えばＬＣＤである。

また、本実施形態のデジタルカメラ１０は、測光用のイメージセンサ１０６Ａを備える。制御部１０１は、イメージセンサ１０６Ａで取得される画素値に基づき測光値を求め、撮影モードに応じて絞り／シャッタ駆動部１０４を介して絞り２０２やシャッタ１０５を駆動制御（ＡＥ制御）することが可能である。制御部１０１は、ＡＥ制御と併せてレンズ駆動部１０３を介して撮影レンズ２０１のＡＦ制御を行う。ＡＦ制御には、アクティブ方式、位相差検出方式、コントラスト検出方式等が適用される。またＡＥ制御は、ユーザのＡＥロック操作で保持される測光値に基づき実行され（後述）、イメージセンサ１０６は、同ＡＥ制御下で撮像を行う。なおＡＥロック操作には、例えばシャッタボタンの半押し操作が割り当てられる。

次に図２、図３を参照して、本実施形態の撮像装置で実行される測光処理について説明する。図２は、本実施形態の測光処理におけるＡＥロック操作のタイミングおよび測光、測光結果（測光値）の出力を示すタイミングチャートである。また、図３は本実施形態の測光値選択保持処理のフローチャートである。

本実施形態の撮像装置における測光は、イメージセンサ型の測光センサ（イメージセンサ１０６Ａ）を使用して行われる。測光は定期的に繰り返し行われ、イメージセンサ１０６の画像データから測光結果の良否がその都度制御部１０１などにおいて判断される。図２には、測光Ａから測光Ｅまでの５回の測光が示される。測光Ａの測光結果（１）は例えば問題がなく、測光Ａに続けて測光Ｂが実行される。図２の例では、測光結果が不良（ＮＧ）である測光Ｂを実行している際に、シャッタボタンが半押しされるなどしてＡＥロック操作Ｍが実行される。なお測光結果が不良（ＮＧ）と判断されるのは、例えばイメージセンサ１０６からの画素値データに飽和または黒潰れのデータが一定の割合で含まれる場合である。

測光結果が不良（ＮＧ）の場合、測光Ｂの結果に基づき１回目の測光値演算を行い、シャッタスピードや絞り値などの測光条件を変更して、測光Ｃ、測光Ｄを実行する。その後、測光Ｃ、測光Ｄでの測光結果に基づき正確な輝度レンジを推定し（２回目の測光値演算）、最適な測光条件求め測光条件を変更して、改めて測光Ｅを行う。すなわち測光Ｅでは適正な測光結果（２）が得られる。図２に示されるように、ＡＥロック操作Ｍの時点での測光Ｂの結果は不良（ＮＧ）であるため、同結果を保持し、これに基づくＡＥ制御を行うことはできない。そのため、ＡＥロック操作Ｍよりも前に得られている問題がない（飽和または黒潰れのデータがない）測光結果（１）、または測光条件変更後の測光により得られた適正な測光結果（２）の何れかを保持することが考えられる。

従来の測光専用のセンサを用いた測光では、ダイナミックレンジが広く測光のやり直しの必要がない上、１回の測光に掛かる時間も短かったため、予めＡＥロック操作の前後の一方の側の測光結果を保持・利用しても問題がなかった。しかし、イメージセンサ型の測光センサを用いた測光は時間要するため、測光結果（２）を利用すると、ユーザがＡＥロック操作をしてから測光値が保持されるまでの時間が長く、ユーザが意図しない測光値が保持されることがある。

そのため本実施形態では、ユーザによるデジタルカメラ１０の操作態様に基づいて測光結果（１）を保持するか、測光結果（２）を保持するかを選択し、ユーザの意図により近い測光結果（測光値）を用いた撮影が行えるようにする。本実施形態では、特にユーザがＡＥロック操作をするときに光学ファインダまたは画像表示モニタ１１３を通して被写体を確認しているか否かに注目して選択を行う。

ユーザがＡＥロック操作をするときに光学ファインダまたは画像表示モニタ１１３を通して被写体を確認していると判断されるときには、ＡＥロック操作がなされたときにより近い測光Ａの測光結果（１）が選択される。すなわち測光結果（１）が保持され、そのままシャッタボタンが全押しされると撮影に利用される。これは例えばユーザが撮影を行なおうとした際に、暗い被写体が横切るなどして測光Ｂが不良と判断される場合などに対応する。なお、ユーザが光学ファインダまたは画像表示モニタ１１３を通して被写体を確認しながらＡＥロック操作をしたと考えられる状況としては、測光関連機能の設定を変更せずに暫く時間が経過した状況等が考えられる。

一方、ユーザがＡＥロック操作をするときに光学ファインダまたは画像表示モニタ１１３を通して被写体を確認していないと判断される状況では、直前の測光結果（１）による測光値よりも、ＡＥロック操作Ｍ後に変更された測光条件の下で測光した適正な測光結果（２）を採用するのが望ましい。したがって本実施形態では、ユーザがＡＥロック操作をするときに光学ファインダまたは画像表示モニタ１１３を通して被写体を確認していないと判断される状況では測光結果（２）を保持し、そのままシャッタボタンが全押しされると撮影に利用する。ユーザが光学ファインダまたは画像表示モニタ１１３を通して被写体を確認していないと考えられる操作態様は、電源投入直後、測光エリア切り替え直後、ライブビューと光学ファインダの切り替えなど測光方式および／または測光センサを変更された直後や、画角を変えた直後等が挙げられる。

次に、図２を参照して説明した本実施形態の測光値選択保持処理の手順を図３のフローチャートを参照して説明する。本処理は、ユーザがシャッタボタンを半押し、ＡＥロックを指示すると制御部１０１において実行される。

本処理では、ステップＳ１００、Ｓ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０６の順に、ＡＥロック操作がなされた時点が、電源投入直後であるか、測光エリア変更直後であるか、測光方式変更（ライブビュー／光学ファインダ切替）直後であるか、画角変更直後であるかが判定される。なお、ステップＳ１００〜Ｓ１０６における次のステップへの移行は、各ステップにおいてそのステップの判定事項の直後でないと判定された場合であり、ステップＳ１００〜Ｓ１０６の各々において直後であると判定されると、それぞれステップＳ１１０において、ＡＥロック操作後測光値である図２の測光Ｅの測光結果（２）が選択され、ステップＳ１１２において測光Ｅの測光値がメモリに保持されて本処理は終了する。

一方、ステップＳ１００〜ステップＳ１０６の全てにおいて、各々の判定事項の直後でないと判定されると、ステップＳ１０８において、ＡＥロック操作前測光値である図２の測光Ａの測光結果（１）が選択され、ステップＳ１１２において測光Ａの測光値がメモリに保持されて本処理は終了する。なお、各ステップにおける判定事項の直後であるか否かは、それぞれに対して設定される所定時間以内か否かで判定される。

また、図２で示されるシーケンスで測光が行われる際に、ＡＥロック操作Ｍが測光条件の変更処理（１回目の測光値演算の開始〜２回目の測光値演算の終了までの期間）の後半以降に操作された場合には、測光Ｅの方が、測光ＡよりもＡＥロック操作Ｍの時点に時間的に近く測光結果（２）を採用した方が、よりユーザの意図に沿った測光値に近いと考えられる。したがって、測光条件の変更処理に対するＡＥロック操作Ｍのタイミングをモニタし、ＡＥロック操作Ｍが測光条件の変更処理の後半以降に操作された場合には、図３で示される測光値選択保持処理に優先して測光結果（２）を選択・保持する構成とすることもできる。なお図４に、ＡＥロック操作Ｍが図２の２回目の測光値演算中に実行されたときのタイミングチャートを示す。

以上のように、本実施形態によれば、撮像装置の動作状況（操作態様）に応じて、保持する測光値が取得されるタイミングを測光センサにイメージセンサを用いた場合にも、よりユーザの意図に近い測光値を常に採用することが可能になる。

なお、本実施形態では撮像用のイメージセンサとは別に測光用のイメージセンサを用いる構成を説明したが、撮像用のイメージセンサの所定領域で取得される画素値に基づき測光値を求める構成とすることもできる。また、測光用のイメージセンサは、ホワイトバランス調整に用いられてもよい。本実施形態ではデジタルカメラを例に説明を行なったが、本発明は測光装置を備える装置であれば適用でき、カメラ付き携帯やスマートホン、ビデオカメラなどにも利用できる。

１０ デジタルカメラ
１０１ 制御部（ＣＰＵ）
１０２ 操作スイッチ群
１０３ レンズ駆動部
１０４ 絞り／シャッタ駆動部
１０５ シャッタ
１０６、１０６Ａ イメージセンサ
２０１ レンズ
２０２ 絞り

Claims (7)

1. 撮像装置に搭載されるイメージセンサを用いた測光装置であって、
   前記イメージセンサからの出力を用いて測光を行う測光手段と、
   ユーザの測光値ロック指示に基づき、前記測光手段によって得られる測光値を保持する測光値ロック手段と、
   前記測光の結果の良否を判定する測光結果判定手段と、
   前記測光結果判定手段において、測光結果が不良と判定されるときに測光条件を変更する測光条件変更手段と、
   前記測光結果判定手段において、前記測光値ロック指示時に取得された測光値が不良であると判定されるときに、前記測光値ロック手段において保持される測光値を、前記測光値ロック指示をする前に得られた測光値、または測光条件変更後に得られる測光値の何れかから選択する測光値選択手段とを備え、
   前記測光値選択手段が、前記撮像装置の操作態様に基づき選択される測光値を決定する
   ことを特徴とする測光装置。
2. 前記測光結果判定手段において測光値ロック指示時に取得された測光値が問題がないと判定されるとき、前記測光値ロック手段は前記測光値ロック指示時に取得された測光値を保持することを特徴とする請求項１に記載の測光装置。
3. 前記測光条件の変更処理の後半以降に測光値ロック指示を受けたときには、前記測光条件変更後に得られる測光値を前記測光値ロック手段において保持することを特徴とする請求項１〜２の何れか一項に記載の測光装置。
4. 前記測光条件が、被写体の輝度レンジの推定値に基づいて変更されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の測光装置。
5. 前記操作態様が、ユーザにより前記測光値ロック指示がなされた際に、ユーザが光学フィルタまたは画像表示モニタを通して被写体を見ているか否かを推認させる操作態様であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の測光装置。
6. 前記操作態様に、測光関連の設定変更、測光エリアの切り替え、ライブビューと光学ファインダの切り替え、画角の変更の何れか１つが含まれることを特徴とする請求項５に記載の測光装置。
7. 請求項１〜６の何れか一項に記載の測光装置が搭載されたことを特徴とする撮像装置。

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