(57)【要約】【課題】撮影シーンによってピント優先かスピード優先かを切り替えることができるカメラを提供すること。【解決手段】撮像素子７で得られた被写体の像信号のコントラスト情報から撮影レンズ５のピント合わせを行う第１のオートフォーカス手段と、測距部４の測距結果に基づいて撮影レンズ５のピント合わせを行う第２のオートフォーカス手段とを持つ。ＣＰＵ１は撮像素子７又はセンサアレイ３ａ，３ｂで得られた被写体の像信号の輝度分布における低輝度部分の割合に応じて上記第１及び第２のオートフォーカス手段の何れか一方を選択してピント合わせを行う。このとき第２のオートフォーカス手段が選択された場合には、撮像素子７による撮像動作の条件を変更する。【選択図】    図１
2004198625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絞り機構を有する撮影レンズと、
上記撮影レンズを介して被写体像を撮像して被写体像信号を得るための撮像素子を含む撮像手段と、
上記撮像手段による撮像動作の条件を設定する設定手段と、
上記撮像素子で得られた被写体像信号のコントラスト情報から上記撮影レンズのピント合わせを行う第１のオートフォーカス手段と、
上記撮影レンズとは異なる一対の測距用光学系を介して一対の被写体像信号を取得するための一対の測距用センサを含み、上記一対の被写体像信号から被写体距離を算出する測距動作を行う測距手段と、
上記測距手段の測距結果に基づいて上記撮影レンズのピント合わせを行う第２のオートフォーカス手段と、
上記撮像素子又は上記測距用センサで得られた被写体像信号の輝度分布を検出し、該検出した輝度分布における低輝度部分の割合に応じて上記第１及び第２のオートフォーカス手段の何れか一方を選択する選択手段と、
上記選択手段によって上記第２のオートフォーカス手段が選択された場合には、上記設定手段によって設定された撮像動作の条件を変更する変更手段と、
を具備することを特徴とするカメラ。
【請求項２】
上記設定手段で設定される上記撮像動作の条件は、上記絞り機構の絞り値情報、上記撮像素子を露出させるシャッタのシャッタスピード情報、及び上記撮像素子の感度情報を含むことを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
【請求項３】
上記変更手段は、上記設定手段で設定された上記絞り値情報と上記感度情報とを変更することを特徴とする請求項２に記載のカメラ。
【請求項４】
上記変更手段は、上記設定手段で設定された絞り値よりも絞りを絞り込むように、かつ、撮像素子の感度を上げるように変更することを特徴とする請求項３のカメラ。
【請求項５】
撮影レンズを介して得た被写体像信号のコントラスト情報を得る撮像素子を含み、該撮像素子によって得た被写体像信号のコントラスト情報に基づいて上記撮影レンズのピント調節を行う第１のオートフォーカス手段と、上記撮影レンズとは異なる一対の光学系を介して得た一対の被写体像信号に基づいて測距動作を行う測距装置を含み、該測距装置の出力に従って上記撮影レンズのピント調節を行う第２のオートフォーカス手段と、
上記撮像素子又は上記測距装置で得た被写体像信号の輝度分布を検出する検出手段と、
上記輝度分布の低輝度部分の割合に応じて上記第２のオートフォーカス手段を選択するとともに、上記撮影レンズ内の絞り機構の絞り値と上記撮像素子の感度とを変更する変更手段と、
を具備することを特徴とするカメラ。
【請求項６】
撮影動作に先立って撮影レンズ以外の光学系を介して写真画面内の被写体の像信号を取得し、その取得した像信号に基づいて主要被写体の距離を求める測距手段と、
上記測距手段で取得された像信号の輝度変化によって増感撮影可能シーンを判別する判別手段と、
を具備し、
上記判別手段によって、増感撮影可能シーンと判別された場合には、上記測距手段で求めた主要被写体の距離に従って上記撮影レンズの合焦制御を行うとともに、上記撮影レンズの絞り及び撮影時の増感感度を切り替えることを特徴とするカメラ。
【請求項７】
ズーム光学系を有する撮影レンズと、
上記ズーム光学系を介して被写体を撮像して被写体像信号を得る撮像手段と、上記撮影レンズとは異なる光学系によって被写体像信号を取得し、該取得した被写体像信号に基づいて被写体距離を測定する測距手段と、
上記測距手段の出力に基づいて上記撮影レンズの合焦位置を決定する第１合焦制御手段と、
上記撮影レンズを微少駆動した際に、上記撮像手段によって取得された被写体像信号のコントラスト変化に基づいて上記撮影レンズの合焦位置を決定する第２合焦制御手段と、
上記ズーム光学系の位置を検出するズーム位置検出手段と、
上記ズーム位置検出手段によって検出されたズーム光学系の位置と上記撮像手段によって取得された被写体像信号の輝度変化に従って、上記第１合焦制御手段と上記第２合焦制御手段の何れかを選択的に決定する決定手段と、
を具備することを特徴とするカメラ。
【請求項８】
上記決定手段は、上記ズーム位置検出手段によって検出されたズーム光学系の位置が広角側で、かつ、上記撮像手段によって取得された被写体像信号の輝度変化が小さいときに、上記第１合焦制御手段を選択することを特徴とする請求項７に記載のカメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮影レンズを介して撮像素子（イメージャ）が得た被写体像を電子的に記録する、所謂デジタルカメラのオートフォーカス技術の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルカメラのオートフォーカス（ＡＦ）技術は古くより、撮影レンズのピント位置を変えながら、それぞれのピント位置において撮像素子から得られる像のコントラストを判定してピント合わせを行うＡＦ方式、所謂、「イメージャＡＦ」方式が一般的であった。しかし、このイメージャＡＦ方式では必ず、撮影のタイミングで複数のピント位置における画像データを取得する必要がある。このため、イメージャＡＦを用いたＡＦではレリーズタイムラグが長くなる傾向がある。このイメージャＡＦにおけるレリーズタイムラグを短縮するために、撮影レンズとは別の光学系を利用した測距装置による外光式のＡＦを併用する技術が特許文献１〜特許文献３等で提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１４１９８５号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開２００１−２４９２６７号公報
【０００５】
【特許文献３】
特開平１１−０２３９５５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
イメージャＡＦのメリットは、撮影レンズの停止位置に誤差があってもその誤差を含めてピント位置が制御できる点、つまり、レンズ位置特性が、温度や湿度、姿勢差などによって設計値とは異なる特性となっても、設計値との誤差をキャンセルしたフィードバック制御が行える点にある。
【０００７】
しかし、前述したようにイメージャＡＦでは、ピント合わせが終了するのに時間がかかってしまう。この時間を短縮するために、前述した特許文献１〜特許文献３では、焦点深度の深いシチュエーションや距離測定が正確なシーンにおいて、先のレンズ位置誤差が軽減できるとして外光ＡＦの結果のみでピント位置制御を行っている。
【０００８】
しかし、これらの技術では、積極的に焦点深度を深くして、より正確なピント合わせを行うとともにレリーズタイムラグをも減らして撮影を行うという点について、特別な提案がなされていなかった。
【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、撮影シーンによってピント優先かスピード優先かを切り替えることができるカメラを提供することを目的とする。
【００１０】
【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、本発明によるカメラは、絞り機構を有する撮影レンズと、上記撮影レンズを介して被写体像を撮像して被写体像信号を得るための撮像素子を含む撮像手段と、上記撮像手段による撮像動作の条件を設定する設定手段と、上記撮像素子で得られた被写体像信号のコントラスト情報から上記撮影レンズのピント合わせを行う第１のオートフォーカス手段と、上記撮影レンズとは異なる一対の測距用光学系を介して一対の被写体像信号を取得するための一対の測距用センサを含み、上記一対の被写体像信号から被写体距離を算出する測距動作を行う測距手段と、上記測距手段の測距結果に基づいて上記撮影レンズのピント合わせを行う第２のオートフォーカス手段と、上記撮像素子又は上記測距用センサで得られた被写体像信号の輝度分布を検出し、該検出した輝度分布における低輝度部分の割合に応じて上記第１及び第２のオートフォーカス手段の何れか一方を選択する選択手段と、上記選択手段によって上記第２のオートフォーカス手段が選択された場合には、上記設定手段によって設定された撮像動作の条件を変更する変更手段とを具備することを特徴とする。
【００１１】
また、上記の目的を達成するために、本発明によるカメラは、撮影レンズを介して得た被写体像信号のコントラスト情報を得る撮像素子を含み、該撮像素子によって得た被写体像信号のコントラスト情報に基づいて上記撮影レンズのピント調節を行う第１のオートフォーカス手段と、上記撮影レンズとは異なる一対の光学系を介して得た一対の被写体像信号に基づいて測距動作を行う測距装置を含み、該測距装置の出力に従って上記撮影レンズのピント調節を行う第２のオートフォーカス手段と、上記撮像素子又は上記測距装置で得た被写体像信号の輝度分布を検出する検出手段と、上記輝度分布の低輝度部分の割合に応じて上記第２のオートフォーカス手段を選択するとともに、上記撮影レンズ内の絞り機構の絞り値と上記撮像素子の感度とを変更する変更手段とを具備することを特徴とする。
【００１２】
また、上記の目的を達成するために、本発明によるカメラは、撮影動作に先立って撮影レンズ以外の光学系を介して写真画面内の被写体の像信号を取得し、その取得した像信号に基づいて主要被写体の距離を求める測距手段と、上記測距手段で取得された像信号の輝度変化によって増感撮影可能シーンを判別する判別手段とを具備し、上記判別手段によって、増感撮影可能シーンと判別された場合には、上記測距手段で求めた主要被写体の距離に従って上記撮影レンズの合焦制御を行うとともに、上記撮影レンズの絞り及び撮影時の増感感度を切り替えることを特徴とする。
【００１３】
更に、上記の目的を達成するために、本発明によるカメラは、ズーム光学系を有する撮影レンズと、上記ズーム光学系を介して被写体を撮像して被写体像信号を得る撮像手段と、上記撮影レンズとは異なる光学系によって被写体像信号を取得し、該取得した被写体像信号に基づいて被写体距離を測定する測距手段と、上記測距手段の出力に基づいて上記撮影レンズの合焦位置を決定する第１合焦制御手段と、上記撮影レンズを微少駆動した際に、上記撮像手段によって取得された被写体像信号のコントラスト変化に基づいて上記撮影レンズの合焦位置を決定する第２合焦制御手段と、上記ズーム光学系の位置を検出するズーム位置検出手段と、上記ズーム位置検出手段によって検出されたズーム光学系の位置と上記撮像手段によって取得された被写体像信号の輝度変化に従って、上記第１合焦制御手段と上記第２合焦制御手段の何れかを選択的に決定する決定手段とを具備することを特徴とする。
【００１４】
つまり、本発明は被写体の像の変化を利用して外光ＡＦとイメージャＡＦとの切り替えて最適なＡＦ方式を選択する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
まず、図３を用いて本発明の概要について説明する。
図３（Ａ）は画面中心部に主被写体である人物が存在するシーンであり、図３（Ｂ）は、画面２１の領域２１ａをモニタしている外光式測距装置によって得られる像信号の一例を示している。このとき、背景が暗く、主被写体２０ａが明るい場合には像信号に大きな振幅変化がみられる。このような像信号の大きな振幅変化、つまり、大きな輝度変化がある被写体をラチチュードの狭いデジタルカメラで露出制御することは困難である。
【００１６】
したがって、このようなシーンに対しては完璧な露出制御が必要であると考えられる。このために、ＣＣＤ等の撮像素子のダイナミックレンジをすべて使用した露出制御を行う必要がある。そこで、増感などの処理を行わず、撮影レンズの絞りも開放にした状態でイメージャＡＦを用いたピント合わせを行うことが好ましい。
【００１７】
しかし、イメージャＡＦは撮影レンズを動かしながら画像のコントラストを判定するので、撮影レンズの起動・停止に時間がかかり、レリーズタイムラグが長くなってしまう。更に、デジタルカメラであっても必ずしもイメージャＡＦ方式によるピント合わせが必要なわけではない。つまり、撮影シーンによってはイメージャＡＦを用いることがあまり好ましくない場合もある。
【００１８】
例えば、図３（Ｃ）のように明るさがほぼ均一なシーンでは増感処理を行うことが可能である。そこで、この場合には、増感処理を行い、更に絞りによって焦点深度を深くして撮影を行い、ピントの精度よりもタイムラグの短縮を優先した撮影を行うことが好ましい。更に、背景に船２０ｃのような動く被写体があるときにも撮影スピードを優先したい。
【００１９】
このような状況は旅行中などでよく発生する。この場合の写真撮影は目的というよりも思い出の記録としての価値が高いので、できるだけ短時間で終了させられるほうがよい。
【００２０】
また、思い出の記録という観点からは、前述したようなレンズ位置誤差が多少生じたとしても、被写体である人物の一瞬の表情の変化や全体の雰囲気などが正しく再現されていれば、ユーザにとって満足のいく撮影が行えたことになる。このような撮影では人物に対して必要以上に時間をかけてピント合わせを行うとシャッタチャンスを逃してしまうことは言うまでもない。
【００２１】
更に、背景の被写体が静止している場合にはまだ良いが、例えば、図３（Ｃ）のように船２０ｃが横切っていくようなシーンを撮影する場合などは、撮影に時間がかかりすぎると、船２０ｃが撮影範囲から出てしまうこともある。
【００２２】
そこで、本発明では、レリーズタイムラグ短縮を優先すべきシーンを写真画面の輝度分布により判定してピント合わせを行う。なお、このピント合わせには外光ＡＦ方式を用いる。
【００２３】
次に図６（Ａ）を用いて外光式の測距装置による測距原理について説明する。
一対の受光レンズ２ａ，２ｂは主点間距離が基線長Ｂだけ離間しており、被写体２０からの像をそれぞれ対応する測距センサ、つまり、センサアレイ３ａ，３ｂに導く。このとき、被写体２０からの像は、三角測距の原理に従って、受光レンズの光軸を原点として相対位置差ｘでセンサアレイ３ａ，３ｂに導かれる。この相対位置差ｘにより被写体２０までの距離Ｌを求めることができる。なお、受光レンズ２ａ，２ｂは特許請求の範囲に記載の「測距用光学系」に対応する。
【００２４】
図６（Ａ）においては、受光レンズ２ａの光軸上の像がセンサアレイ３ｂ上では受光レンズ２ｂの光軸からｘの位置に入射する。ここで、この測距装置は、受光レンズ２ａの光軸上に入射しない被写体の像についても被写体の距離を求めることができる。例えば、図６（Ａ）に示すように、受光レンズ２ａの光軸からθだけシフトした位置の被写体の距離を求める場合には、受光レンズの焦点距離をｆとすると、ｆｔａｎθの位置に結像した像を利用して相対位置差ｘを検出すればよい。
【００２５】
このようにして、相対位置差ｘが検出されたならば、三角測距の原理式
Ｌ＝Ｂｆ／ｘ
により被写体の距離Ｌを求めることができる。
【００２６】
このような外光式のＡＦでは、一対の受光レンズ２ａ，２ｂ及びセンサアレイ３ａ，３ｂを人間の両眼のように用いて三角測距の原理で被写体距離を検出し、この被写体距離に基づいて撮影レンズのピント合わせを行う。
【００２７】
なお、このような測距装置ではセンサアレイの並び方向に対して複数の測距ポイントを有することができる。これにより図６（Ｂ）に示すような画面内の複数ポイントの距離データを得ることができる。このような複数ポイントを測距することが可能な測距装置を「多点測距装置」と呼ぶ。
【００２８】
なお、外光ＡＦ方式では、ズーミングによって画角が望遠側又は広角側に変化しても、センサアレイは同じところをモニタする。
【００２９】
［第１の実施の形態］
図１は本発明の第１の実施の形態に係るカメラの内部構成を示すブロック図である。即ち、本発明の第１の実施の形態に係るカメラは、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）１と、前述の受光レンズ２ａ，２ｂと、一対の測距用センサであるセンサアレイ３ａ，３ｂと、測距部４と、撮影レンズ５と、絞り５ｂと、絞り制御部５ｃと、レンズ駆動（ＬＤ）部６と、撮像素子７と、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部８と、画像処理部９と、記録媒体１０と、を含んで構成される。
【００３０】
ＣＰＵ１はカメラ全体のシーケンスを制御する演算制御手段である。ＣＰＵ１には撮影シーケンスを開始させるためのスイッチ１ａが接続されている。そして、ＣＰＵ１は撮影者によるスイッチ１ａのＯＮ操作を判定して一連の撮影シーケンスを開始させる。なお、ＣＰＵ１は特許請求の範囲に記載の「設定手段」、「選択手段」、「変更手段」の機能を含むものである。
【００３１】
一対の受光レンズ２ａ，２ｂは被写体２０からの像を受光して一対のセンサアレイ３ａ，３ｂに結像させる。そして、一対のセンサアレイ３ａ，３ｂでは、結像した被写体２０からの像を電気信号（以後、「像信号」と称する）に変換して測距部４に出力する。
【００３２】
測距部４はＡ／Ｄ変換部４ａと測距演算部４ｂとを含んで構成される、所謂、「パッシブ方式」の測距手段である。測距部４内のＡ／Ｄ変換部４ａはセンサアレイ３ａ，３ｂから入力されてきた像信号をデジタル信号に変換して測距演算部４ｂに出力する。測距演算部４ｂでは、このデジタル信号に基づいてカメラから被写体２０までの距離、即ち、被写体距離を三角測距の原理により演算する。また、Ａ／Ｄ変換部４ａによるＡ／Ｄ変換の結果から輝度分布を検出することができる。この動作を行うのが、図１の輝度分布検出部４ｃである。
【００３３】
ＣＰＵ１は前述のようにして演算された被写体距離に基づいて撮影レンズ５のピント合わせ制御を行う。つまり、ＣＰＵ１は測距演算部４ｂで演算された被写体距離に基づいてＬＤ部６を制御して撮影レンズ５のピント合わせを行う。
【００３４】
撮影レンズ５のピント合わせが終了した後は、露出動作を行う。この露出動作については後に詳述するが、撮像素子７に入射する光の光量を絞り５ｂや図示しないシャッタにより制御する。ここで、絞り５ｂの制御は絞り制御部５ｃによって行われ、また、シャッタの制御は図示しないシャッタ制御部によって行われる。
【００３５】
撮像素子７はＣＣＤ等で構成されており、撮影レンズ５を介して結像した被写体２０からの像を電気的な像信号に変換してＡ／Ｄ変換部８に出力する。なお、撮像素子７は特許請求の範囲に記載の「撮像素子」に相当する。
【００３６】
Ａ／Ｄ変換部８は像信号をデジタル信号に変換した後、画像処理部９に出力する。画像処理部９では入力されてきたデジタル信号に基づいて、画像の色や階調の補正などをした後、画像信号の圧縮をする。また、増感処理は、ＣＰＵ１が撮像素子７の画像蓄積量を制限し、制限された撮像素子７の出力を画像処理部９で増幅、強調することによって行う。画像処理部９で以上のような処理を行った後、記録媒体１０に画像を記録させて露出動作を完了する。
【００３７】
光源１１からは撮影シーンに応じて露出用や測距用の補助光などが被写体２０に投射される。
【００３８】
なお、撮影レンズ系にズーム光学系を含むズームレンズ式カメラの場合には、前述した構成に加えてズームレンズの位置を検出するズーム位置検出部６ａが設けられる。
【００３９】
ここで、受光レンズ２ａ，２ｂとセンサアレイ３ａ，３ｂ、及び撮影レンズ５と撮像素子７の位置関係は図２（Ａ）に示すような関係にある。つまり、センサアレイ３ａ，３ｂと撮像素子７とで同一の被写体２０の像が検出可能である。また、センサアレイ３ａ，３ｂの出力を被写体距離算出に用いる際に、図の実線で示す位置に結像した被写体２０の像の代わりに、異なる位置、例えば図の破線で示す位置に結像した被写体の像を用いることにより、図６（Ｂ）のように撮影画面内における被写体２０以外の被写体の距離も検出可能である。
【００４０】
図２（Ｂ）に本第１の実施の形態に係るカメラの外観図を示す。つまり、カメラ３０の上面には前述のスイッチ１ａを操作するためのレリーズボタン１ｂが設けられている。また、カメラ３０の前面には前述の撮影レンズ５及び受光レンズ２ａ，２ｂが、図２（Ａ）に示す位置関係で設けられている。また、カメラ３０の前面には前述の光源１１用の窓１１ａが設けられている。
【００４１】
撮影レンズを介して撮像素子出力を利用するＡＦを前述したようにイメージャＡＦと呼ぶ。このイメージャＡＦは、ＬＤ部６によって撮影レンズ５の位置を変化させながら、撮像素子７に結像した被写体の像のコントラストを検出していき、コントラストが最も高くなった撮影レンズ５の位置を判定してピント位置とする。
【００４２】
つまり、このイメージャＡＦは、前述の外光ＡＦのように被写体距離に基づいてピント位置を決定するものとは異なる原理に基づくピント合わせ制御である。
【００４３】
このようなイメージャＡＦでは、撮影レンズ５の位置制御に誤差が生じていた場合であっても、小さな誤差であればその誤差を考慮に入れた状態でピント位置を検出することができる。しかし、図２（Ｃ）に示すように主要被写体である人物２０ａが撮影画面２１内の中央部以外に存在している場合には、撮影レンズ５のピントを迅速に人物２０ａに合わせることが困難である。つまり、主要被写体を特定するために、人物２０ａと背景被写体の建物２０ｂのそれぞれに対して、前述したようなコントラスト判定を行った後、何れの被写体が主要被写体としてふさわしいか、例えば、何れの被写体が手前側に存在するかを判定する必要があるからである。このとき、それぞれの被写体に対応するピント位置における画像を一時取り込んでからコントラストを判定する過程が必要となるので、時間がかかってしまう。
【００４４】
また、補助光照射時には前述のようにコントラスト判定の都度、光源１１を発光させる必要があり、露出時にストロボ照射するためのエネルギーが残っていない場合もある。
【００４５】
これに対し、外光ＡＦでは、図２（Ａ）に示すセンサアレイ３ａ，３ｂからの像信号を検出して、受光レンズ２ａ，２ｂの視差に基づく被写体の像信号のずれを検出することにより被写体距離を決定する。つまり、撮影レンズ５を駆動するのはピント位置が決定した後のみであるのでピント合わせにかかる時間はイメージャＡＦに比べて短い。また、主要被写体以外の被写体の距離も被写体距離演算に使用する被写体の像信号を切り替えるだけでよいので、主要被写体の位置によらず、図２（Ｃ）の領域３ｃで示すような広範囲の領域における被写体の距離分布が検出可能である。
【００４６】
図８に前述のようにして求めた距離分布の例を示す。この距離分布を求めれば、主要被写体がどこに存在しているかを高速で検出することができる。
【００４７】
次に図４を用いて本実施の形態に係るカメラの撮影制御について説明する。
まず、ＣＰＵ１は外光方式を用いて、センサアレイ３ａ，３ｂを構成する各センサ出力の積分値より被写体の像信号を検出する（ステップＳ１）。この像信号は、例えば、図３（Ｂ）や図３（Ｄ）のようなものが得られる。なお、これらの図では、下方向ほど、積分量が大きい、つまり、その部分が明るい出力であることを示す。次にこの検出した被写体の像信号から、図６（Ａ）で説明した方法を用いて、複数ポイントの距離を算出し、算出した複数ポイントの距離から、例えば、最も近い距離を主被写体が存在する可能性が高い主被写体距離Ｌとして選択する（ステップＳ２）。
【００４８】
次に、この主被写体距離Ｌを出力するポイントの像信号のレベルを基準として、そのレベルとの明るさの差が所定量以上の領域、つまり、基準のレベルに対して所定量以下の像信号の領域を検出する（ステップＳ３）。例えば、明るさが２ＥＶ以上異なる領域（つまり、基準レベルの１／４の像信号の領域）について調べると、図３（Ｂ）の「輝度差大領域」として示した領域が検出される。
【００４９】
次に、輝度差大領域（アンダー領域）が全体の像信号分布に対して大きな割合を占めているか否かを判定する（ステップＳ４）。この判定は、例えばステップＳ３のようにして得られた基準レベルに対して所定量以下の像信号を出力するセンサの数をカウントし、このセンサの数が所定数以上であるか否かを判定すればよい。ここでは、例えば、全２００センサのうち１００センサ以上が主被写体の明るさよりも２ＥＶ以上暗いか否かを判定することにする。
【００５０】
ステップＳ４の判定において、輝度差大領域（アンダー領域）が全体の像信号分布に対して大きな割合を占めている、つまり、全２００センサのうち１００センサ以上が暗いと判定した場合には、画面全体に対して暗い部分が多いので、全体の露出をアンダーにすると、暗い部分がノイズレベルにまでなってしまう。このため、信号の増幅後には、ランダムなノイズまでもが不自然な発色として再現され、きわめて見にくい画像となる。したがってこの場合には、通常の露出による撮影が好ましく、絞りも開放ぎみとして十分な光を撮像素子に導いて撮影したほうが色再現性の上でもより好ましい。なお、この場合には、焦点深度が浅くなるので撮影レンズの駆動による位置誤差の影響がないイメージャＡＦを用いてピント合わせを行う。
【００５１】
つまり、イメージャＡＦでは、まず前述の外光測距装置によって算出された主被写体距離Ｌの近傍に撮影レンズ５のピントを合わせて（ステップＳ１０）、その位置での像信号のコントラストを検出する（ステップＳ１１）。次に、検出したコントラストが最大であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。検出したコントラストが最大でないと判定した場合には、撮影レンズ５を微少量変位させた後（ステップＳ１３）、上記ステップＳ１１に戻りコントラスト検出を継続する。一方、上記ステップＳ１２の判定において、検出したコントラストが最大であると判定した場合には、通常の露出を行い（ステップＳ１６）、このフローチャートの撮影制御を終了する。
【００５２】
一方、上記ステップＳ４の判定において、輝度差大領域（アンダー領域）が全体の像信号分布に対して大きな割合を占めていない、つまり、全２００センサのうち１００センサ以上が暗くないと判定した場合には、図３（Ｃ）のような明るさの変化の少ないシーンである。このような状況では、撮像素子のダイナミックレンジ内に全画像を収めることも簡単である。つまり、この場合には露出をアンダーにした後、電気的にゲインをかけて増幅処理を行っても画像が劣化する度合いが少ない。つまち、この場合には絞りを絞って焦点深度を深くすることが可能である。これにより、ＡＦにも精度上の余裕が生まれるのでピント合わせにはスピード優先の外光ＡＦを用いる。
【００５３】
また、この場合には、焦点深度を深くして撮影を行うので、主被写体とともに背景にもピントが合った写真を撮影することができるという副次的な効果も期待できる。更に、前述のように露出も無理なく、色再現性も良好な撮影が可能となる。
【００５４】
つまり、上記ステップＳ４の判定において、輝度差大領域（アンダー領域）が全体の像信号分布に対して大きな割合を占めていないと判定した場合には、ステップＳ２で算出した主被写体距離Ｌに撮影レンズ５のピントを合わせ（ステップＳ５）、絞り５ｂを絞った後（ステップＳ６）、増感露出を行い（ステップＳ７）、このフローチャートの撮影制御を終了する。なお、この増感露出の詳しい説明は後に詳述する。
【００５５】
図５は、本実施の形態における撮影時のタイミングチャートである。
【００５６】
外光ＡＦによりピント合わせを行った場合には、測距と１回のレンズ駆動で撮影が終了するので、イメージャＡＦのようなコントラスト検出及びそれに伴うレンズ位置移動のための時間が不要である。このため、外光ＡＦは、測距と複数回のレンズ駆動が必要となるイメージャＡＦに比べてΔｔのレリーズタイムラグ短縮になる。
【００５７】
以上より、図３（Ｃ）のような背景も明るく被写体も明るい一般的なスナップシーンでは外光ＡＦにより高速のピント合わせが可能である。これに対し、図３（Ａ）のように背景が暗いシーンでは、イメージャＡＦによりＣＣＤなどの撮像素子のダイナミックレンジを十分に利用した深みのある色を再現することが可能である。またこの場合には、絞りを開放にして背景から人物を浮かび上がらせ、人物にもピントを合わせることができる。
【００５８】
以上説明したように、本第１の実施の形態によれば、撮影シーンに応じて撮影者の満足度の高い撮影を行えるカメラを提供することができる。
【００５９】
［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態に係るカメラの撮影制御のフローチャートを図７に示す。この第２の実施の形態は撮影レンズ系にズーム光学系を含む場合を想定したものである。
【００６０】
また、増感処理を行って外光ＡＦにより撮影を行うことが可能であるか否かを判定するために、撮影用の撮像素子の出力を用いるところが前述の第１の実施の形態と異なっている。なお、増感処理は、第１の実施の形態と同様に輝度差が小さく暗い部分が少ないシーンの場合に行う。更に、本第２の実施の形態ではズーム位置によっても、増感処理を行うか否かを判定して、より詳しいシチュエーション判定を行う。
【００６１】
つまり、広角（ワイド）側のズームの場合は望遠（テレ）側のズームに比べてスナップ写真を撮影する頻度が高いのでレリーズタイムラグの短縮を優先したい。また、ワイド側では焦点深度が深く多少のレンズ位置誤差でもピンボケになることがない。このため、ワイド側のズームで撮影を行う場合には、前述の増感処理を伴う外光ＡＦを行う。
【００６２】
また、外光測距装置の測距範囲をズームレンズによる画角変化に対応させるには、ズームレンズの位置によって使用範囲を変える必要があるが、本実施の形態では、撮像素子の出力によって明暗差を判定することによって、外光測距装置の測距範囲をズーミングによる画角変化に対応させている。
【００６３】
以上の点を考慮して、図７のフローチャートでは、まず、撮影制御開始時にＣＰＵ１はズーム位置検出部６ａによってズーム位置を検出する（ステップＳ２０）。次に撮像素子７を用いて被写体の像信号を検出する（ステップＳ２１）。その後、外光ＡＦ方式によって被写体距離Ｌを算出する（ステップＳ２２）。次にこの算出した被写体距離Ｌよりも少し遠距離にピントが合うように撮影レンズ５を駆動させる（ステップＳ２３）。
【００６４】
次にステップＳ２１で検出した像信号において、輝度差が所定量以上大きい領域の検出を行い（ステップＳ２４）、その結果から、検出した輝度差大領域（アンダー領域）が全体の分布に対して大きな割合を占めているか否かを判定する（ステップＳ２５）。なお、この判定は前述の第１の実施の形態と同様の手法により行えばよい。つまり、撮像素子７を構成するセンサの所定数以上が所定レベル以下の出力をする場合には輝度差大領域（アンダー領域）が大きいと判定する。
【００６５】
輝度差大領域（アンダー領域）が大きいと判定した場合には、ステップＳ２０で検出したズーム位置がテレ側であるか否かを判定する（ステップＳ３０）。ズーム位置がテレ側でない、つまり、ワイド側であると判定した場合には、ステップＳ２２で算出された被写体距離Ｌに対してピント合わせを行う（ステップＳ２７）。これは、図３（Ｃ）のように背景と主被写体とがほぼ均一の明るさのシーンである。この場合には増感処理を行うことができる。そこで、絞り５ｂを絞って（ステップＳ２８）、増感露出を行う（ステップＳ２９）。この後、このフローチャートの撮影制御を終了する。この場合には、外光ＡＦ方式でピント合わせが行われるのでレリーズタイムラグを短縮することが可能である。
【００６６】
一方、ステップＳ２５の判定において輝度差大領域（アンダー領域）が小さいと判定した場合、又は、ステップＳ３０の判定においてズーム位置がテレ側であると判定した場合には、ステップＳ３３に移行する。この場合には、増感処理によってノイズが生じてしまったり、レンズ位置誤差がピントに影響したりすることがあるので、イメージャＡＦを行うことになる。この場合には、まず、得られた像信号のコントラストを検出する（ステップＳ３３）。次にこのとき検出したコントラストが最大であるか否かを判定する（ステップＳ４０）。検出したコントラストが最大でないと判定した場合には、撮影レンズ５を微少駆動した後（ステップＳ４１）、上記ステップＳ２５に戻る。
【００６７】
一方、ステップＳ３３の判定において、検出したコントラストが最大であると判定した場合には、そのときのレンズ位置において露出を行った後（ステップＳ４９）、このフローチャートの撮影制御を終了する。
【００６８】
以上説明したように本第２の実施の形態によれば、ズーム位置を考慮し、撮像素子の出力を利用して増感露出を行うことが可能であるか否かを正確に判定できる。
【００６９】
ここで、図９〜図１２を用いて第１の実施の形態及び第２の実施の形態で用いる「増感露出」処理について説明する。
【００７０】
図９（Ａ）、図１０（Ａ）、及び図１１（Ａ）はすべてＣＣＤ等の撮像素子の出力特性を示している。ここで、撮像素子に入射する光の光量にその入射した時間を乗じたｌｘ・ｓｅｃを横軸に、縦軸に撮像素子出力を示すと、入射開始から所定時間経過までは比例関係の特性を示すが、撮像素子のダイナミックレンジの制約があるので、撮像素子出力が所定の飽和レベルまで達するとそれ以上に光を与えても出力が変化しなくなる。
【００７１】
したがって、画面内の最も明るい部分が飽和レベル以下に収まるように露出（つまり、撮像素子７に入射する光の入射時間の制御）を行うことが好ましい。ここで、図９（Ｂ）のように最も明るいところが飽和レベル内に収まり、かつ、主被写体が適当な出力であるように露出制御を行う場合は、飽和レベルの１／４〜１／５程度の範囲に主被写体の露出が行われるように制御する。この主被写体が適正な出力となるような露出量をここでは、「適正露出量」と呼ぶ。カメラは、主被写体が適正露出量で露出されるように、明るいシーンでは露出時間を短くして露出量を減らし暗いシーンでは露出時間を長くして露出量を増やすように図示しないシャッタを制御する。
【００７２】
なお、このシャッタには、例えば、撮像素子を機械的に覆い隠すような機械式シャッタと撮像素子の出力を電子的に遮断する電子式シャッタとがあるが、第１の実施の形態及び第２の実施の形態ともに何れのシャッタを利用してもよい。
【００７３】
また、低輝度側の像信号は図９（Ａ）に示すノイズ領域に入らないことが望ましい。撮像素子の光が入らないときにもノイズ（雑音）が発生しているので、露出量が少なく得られる信号量が少ないとノイズ成分と信号成分とを判別できなくなる。このため、図１１（Ｂ）のように増幅前に像信号がノイズ領域以下であると、増幅後の信号にもノイズが混入してしまい、ランダムな色ノイズが発生してしまう。
【００７４】
増感処理とは、このように増幅処理を行って適正な像にする技術であるが、図１１（Ｂ）のような場合に増感処理を行っても、美しい画像を得ることは困難である。特に暗い部分が多い画像に対して増感処理を行ってしまうと画面の大部分にノイズが発生することになる。そこで、本実施の形態では、図１０（Ｂ）のようにノイズ領域に像信号が入らないようなシーンでのみ増感処理を行う。
【００７５】
また、前述のように、露出量は絞り値と露出時間によって決まる。絞り５ｂを小さくすると撮像素子７への入射光量が減るので増感処理が必要になる。絞り５ｂが絞られていると図１２のように撮影レンズ５のピント誤差ΔＺに対し、ボケ量δが小さくなる。
【００７６】
例えば、図１２のように絞り５ｂが開放されている場合のボケ量がδ２で示されるとき、絞り５ｂを絞った場合のボケ量はδ２よりも小さいδ１となる。この作用によって外光ＡＦでも絞り５ｂを絞ることによってピントの誤差を少なくすることができる。
【００７７】
したがって、前述の第１及び第２の実施の形態では、図１０（Ｂ）に示すような主被写体とその他の部分との明るさの差が少ない場合のみ増感露出を行う。このときには、絞り５ｂを小さくして外光ＡＦを採用することによってタイムラグの改善を図る。これに対し、図１１（Ｂ）のように増感するとノイズが目立つようなシーンでは、このような制御は行わずイメージャＡＦでピント位置の誤差のないピント合わせを行う。
【００７８】
以上実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は前述した実施の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。
【００７９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、撮影シーンによってピント優先かスピード優先かを切り替えることができるカメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るカメラの内部構成を示すブロック図である。
【図２】図２（Ａ）はカメラの光学系の位置関係について説明するための図であり、図２（Ｂ）はカメラの外観構成図であり、図２（Ｃ）は主要被写体が画面内の中央部以外に存在している場合の撮影シーンの例を示す図である。
【図３】種々の撮影シーンとそのとき得られる像信号を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るカメラの撮影制御時のフローチャートである。
【図５】撮影制御時のタイミングチャートである。
【図６】図６（Ａ）は外光方式の測距装置による測距原理について説明するための図であり、図６（Ｂ）は多点測距装置の測距ポイントを示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るカメラの撮影制御時のフローチャートである。
【図８】被写体距離の分布図である。
【図９】図９（Ａ）は撮像素子の出力特性を示すグラフであり、図９（Ｂ）は像信号の一例を示す分布図である。
【図１０】図１０（Ａ）は撮像素子の出力特性を示すグラフであり、図１０（Ｂ）はノイズレベルよりも大きな像信号に増感処理を行った場合の像信号を示す分布図である。
【図１１】図１１（Ａ）は撮像素子の出力特性を示すグラフであり、図１１（Ｂ）はノイズレベル以下の像信号に増感処理を行った場合の像信号を示す分布図である。
【図１２】絞りとボケ量との関係を説明するための図である。
【符号の説明】
１…マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、１ａ…スイッチ、２ａ，２ｂ…受光レンズ、３ａ，３ｂ…センサアレイ、４…測距部、４ａ，８…アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部、４ｂ…測距演算部、４ｃ…輝度分布検出部５…撮影レンズ、５ｂ…絞り、５ｃ…絞り制御部、６…レンズ駆動（ＬＤ）部、６ａ…ズーム位置検出部、７…撮像素子、９…画像処理部、１０…記録媒体、１１…光源、２０…被写体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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