(57)【要約】【課題】  カメラ等の撮像装置に装着されるレンズ装置の個々の特性に起因する誤差、或いは撮像装置本体内の光学部材の個々の特性に起因する誤差の影響を無くし、撮影画像を適正に補正する事ができる撮像装置を提供する。【解決手段】  測光センサーの出力に応じた露出制御を行って撮像素子を露光し、撮像素子から得られた被写体の輝度情報と予測された輝度予測値を比較し、比較結果に応じて撮像素子から得られた信号にかける利得を設定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの反射光を受光して被写体の輝度情報を得る第１測光手段と、
前記第１測光手段にて得られた輝度情報に応じて露出を制御する露出制御手段と、
前記露出制御手段にて露出が制御された状態で被写体からの反射光を受光して信号を生成する撮像素子と、
前記撮像素子にて生成された信号から被写体の輝度情報を得る第２測光手段と、
前記第２測光手段にて得られた輝度情報と所定値を比較し、比較結果に応じて前記撮像素子にて生成された信号にかける利得を設定する利得制御手段とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記所定値は前記第１測光手段にて得られた輝度情報に応じて設定される値であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
被写体からの反射光が前記撮像素子に到達するまでの光路上に反射部材を有し、前記第１測光手段は前記反射部材にて反射された被写体からの反射光を受光していることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記反射部材にて反射された被写体からの反射光の一部が到達することによって、使用者が被写体を観察することが可能な光学部材を有することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記撮像素子にて生成された信号を一時記憶する記憶手段を有し、前記撮像素子にて生成された信号は前記記憶手段にて一時記憶されるとともに前記第２測光手段にて輝度情報が得られ、前記利得制御手段は、前記輝第２測光手段にて得られた輝度情報と所定値を比較した比較結果に応じて設定された利得を、前記記憶手段にて一時記憶された信号にかけることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項６】
被写体からの反射光を受光して被写体の輝度情報を得る第１測光工程と、
前記第１測光工程にて得られた輝度情報に応じて露出を制御する露出制御工程と、
前記露出制御工程にて露出が制御された状態で被写体からの反射光を受光して信号を生成する撮像工程と、
前記撮像工程にて生成された信号から被写体の輝度情報を得る第２測光工程と、
前記第２測光工程にて得られた輝度情報と所定値を比較し、比較結果に応じて前記撮像工程にて生成された信号にかける利得を設定する利得制御工程とを有することを特徴とする撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静止画或いは動画が撮影可能なカメラ等の撮像装置における露出量を補償する撮像装置、及び該撮像方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カメラ等の撮像装置に用いる測光装置或いは露出制御装置として、例えば撮像画面内を複数の領域に分割して領域毎の輝度情報を得て、所定のアルゴリズムを用いて適正な露出を得ようとする技術が実用化されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
例えば、被写界の輝度情報を得るための測光用センサーの出力に応じて撮像素子の蓄積時間を決定する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開昭６３−２７９１２４
【特許文献２】特開昭５８−０１７７８６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一眼レフレックスタイプのカメラに於ける測光用センサーは、ペンタプリズムを用いたファインダー光学系の中に組み込まれていてピント板と呼ばれる拡散板によって拡散された光線の一部を受光するように構成されている場合が多い。この様な構成の場合には、測光用センサーは、ファインダーの接眼レンズに向けられてファインダー光学系の光軸から外れた位置に配置される。この構成では、交換レンズの明るさ（Ｆナンバー）や、射出瞳の位置、或いは、ピント板の拡散特性に依存して、測光用センサーに入射する光量が様々に変化するため、特に撮影画面内を複数領域に分割して輝度情報を得ようとする場合に、画面の中央付近とその周辺付近の光量バランスが変化してしまう可能性がある。このため、逆光判別などに支障をきたし撮影露出が適正値からはずれてしまうおそれがある。これを極力防止して測光用センサーの出力信号を補正することも行われているが、全ての交換レンズに対して正確な補正を行うのは容易ではない。
【０００５】
また、ネガフィルムを使ったフイルムカメラでは多少の露出のずれがあっても現像、あるいはプリント時に補正を加えることによって適正な露出の写真ににすることが可能であったが、近年普及が著しい撮像素子を用いたデジタルカメラでは、もし撮影した画像に露出のずれがあった場合に、画像の補正を初心者ユーザーが行うことは難しい。
【０００６】
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、カメラ等の撮像装置に装着されるレンズ装置の個々の特性に起因する誤差、或いは撮像装置本体内の光学部材の個々の特性に起因する誤差の影響、或いは撮像素子の感度特性に起因する誤差の影響を無くし、適切な補正が加えられた画像を撮影する事ができる撮像装置を提供する事にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、被写体からの反射光を受光して被写体の輝度情報を得る第１測光手段と、第１測光手段にて得られた輝度情報に応じて露出を制御する露出制御手段と、露出制御手段にて露出が制御された状態で被写体からの反射光を受光して信号を生成する撮像素子と、記撮像素子にて生成された信号から被写体の輝度情報を得る第２測光手段と、第２測光手段にて得られた輝度情報と所定値を比較し、比較結果に応じて撮像素子にて生成された信号にかける利得を設定する利得制御手段とを有することを特徴とするものである。
【０００８】
同様に上記目的を達成するために、本発明に係る撮像方法は、被写体からの反射光を受光して被写体の輝度情報を得る第１測光工程と、第１測光工程にて得られた輝度情報に応じて露出を制御する露出制御工程と、露出制御工程にて露出が制御された状態で被写体からの反射光を受光して信号を生成する撮像工程と、撮像工程にて生成された信号から被写体の輝度情報を得る第２測光工程と、第２測光工程にて得られた輝度情報と所定値を比較し、比較結果に応じて撮像工程にて生成された信号にかける利得を設定する利得制御工程とを有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、カメラ等の撮像装置に装着されるレンズ装置の個々の特性に起因する誤差、或いは撮像装置本体内の光学部材の個々の特性に起因する誤差の影響、或いは撮像素子の感度特性に起因する誤差の影響を無くし、適切な補正が加えられた画像を撮影することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の好適な実施例を図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１は、複数種類のレンズ装置を交換して装着できる一眼レフレックスタイプのカメラの構成を示している。図１において、１０はカメラ本体、３０はカメラ本体１０に着脱可能な交換レンズである。カメラ本体と交換レンズ３０は不図示の接点により電気的に接続される。
【００１２】
カメラ本体１０には、ミラー１１、メカニカルシャッター１２、例えばＣＭＯＳやＣＣＤといったエリア型の蓄積型光電変換素子からなり被写体像を受光して電気信号に変換する撮像素子１３が設けられ、撮影時には、交換レンズ３０を通過した被写体からの反射光が撮像素子１３に達するように、ミラー１１が上部に跳ね上がるように構成されている。
【００１３】
交換レンズ３０は焦点距離変更および焦点調節を行うための複数のレンズ群と、撮像素子に到達する光量を変化させる絞り３１を備えている。
【００１４】
また、カメラ本体１０には、撮像素子１３からのアナログ信号をデジタルに変換するＡＤ変換器１４、ＡＤ変換器１４からのデジタル信号を書き込み及び読み出しするためのメモリー１５、ＡＤ変換器１４からのデジタル信号から輝度信号を求める輝度検出回路１６、メモリー１５から読み出された信号に利得を掛ける利得制御回路１８、利得制御回路からの信号に所定の処理を施して画像信号を形成する信号処理回路１９、信号処理回路１９からの画像信号を記録するための記録媒体２０、ＡＤ変換器１４からのデジタル信号が入力される輝度検出回路１６が含まれる。
【００１５】
更に、カメラ本体１０には拡散性を有するピント板２１、ペンタプリズム２２、使用者が被写体を観察する際に用いる接眼レンズ２３、被写体の輝度に関する情報を集める測光センサー２４、輝度検出回路１６の出力信号と測光センサー２４の出力信号を受け取るマイクロコンピュータ１７が含まれている。
【００１６】
測光センサー２４は例えばシリコンフォトダイオード等の光電変換素子からなり、図２に示すように格子状に複数の領域に分割された受光センサー部を有した構成になっており、撮像画面の略全域をカバーしている。図２に示したように、本実施例では受光センサー部を７列５行からなる３５分割された各受光部をそれぞれＰＤ１１〜１７、ＰＤ２１〜２７、ＰＤ３１〜３７、ＰＤ４１〜４７、ＰＤ５１〜５７と呼ぶこととする。測光センサー２４は、信号増幅部や信号処理用の周辺回路などが受光センサー部と同一チップ上に形成された集積回路として構成されている。
【００１７】
ピント板２１、ペンタプリズム２２、接眼レンズ２３によってファインダー光学系が構成される。測光センサー２４にはミラー１１によって反射され、ピント板２１によって拡散された被写体からの反射光線のうち、接眼レンズ２３に到達する光線とは異なる光線の一部が入射する。測光センサー２４に入射する光線は交換レンズ３０の明るさ（Ｆナンバー）や不図示の射出瞳の位置、ピント板２１の拡散特性による影響を受けるため、測光センサー２４の出力信号はこれらの影響に依存する誤差が存在する。
【００１８】
撮像素子１３は、図３に示すように赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタが市松模様状に配されており、露光された各画素で光電変換がなされ、所定のタイミングで順次読み出される。読み出された信号は、ＡＤ変換器１４でデジタル信号に変換され、メモリー１５に書き込まれるとともに輝度検出回路１６に送られる。輝度検出回路１６では図４に示すように画像信号を７列５行からなる３５分割された各領域に分割し、各領域の輝度信号を検出し、輝度情報を得る。ここで、各部分をそれぞれＥ１１〜１７、Ｅ２１〜２７、Ｅ３１〜３７、Ｅ４１〜４７、Ｅ５１〜５７と呼ぶこととする。また、各領域（Ｅ１１〜Ｅ５７）と、測光センサー２４の各受光部（ＰＤ１１〜ＰＤ５７）とは、被写界に対して略同一の部分の光を受光するものとする。
【００１９】
輝度信号（Ｙ）の検出例としては、各領域内の各色画素をすべて加えたものである式（１）に示す例などがあげられる。 
Ｙ＝Ｒ＋２Ｇ＋Ｂ        ・・・（１）
輝度検出回路１６で検出された輝度信号はマイクロコンピュータ１７に送られる。
【００２０】
次に、図５を用いてマイクロコンピュータ１７によって指示される本実施例の露出制御にかかわる具体的な撮像シーケンスについて説明する。
【００２１】
不図示の電源スイッチがオンされ、カメラ本体１０及び交換レンズ３０が動作可能となり、不図示のレリーズ釦の第１ストロークがオンされると、図６のステップＳ１０１から始まる動作が実行される。
【００２２】
ステップＳ１０１では、測光センサー２４より３５分割された各受光部ＰＤ１１〜５７の信号を読み出し撮像画面の各分割領域での輝度情報を得る。
【００２３】
ステップＳ１０２では、不図示の接点を介して、交換レンズ３０から必要なレンズ情報等を取得し、このレンズ情報等を基にして入力された撮像画面の分割領域の輝度補正を行い、分割領域の重み付けをして画面全体の輝度情報を算出する。また、大きな重み付けをした分割領域の輝度情報とそれ以外の画面周辺部分の分割領域の輝度情報とを比較することにより、逆光状態かどうかの判別を行い、逆光状態であると判定された場合には算出された画面全体の輝度情報を所定量だけ補正する。画面全体の輝度情報が所定値よりも低い条件の場合には不図示のフラッシュ装置に発光を行わせるよう設定する。このようにして測光センサー２４を用いて算出された画面全体の輝度情報（第１の輝度情報）、及び、撮像素子１３の感度とに基づいて、撮影に最適な絞り値及びシャッタースピード等の露出量補償値を決定し、利得制御回路１８の利得を仮決定する。これと同時に、決定された露出量補償値及びフラッシュ装置の発光の有無などの条件による実際の撮影において、撮像素子１３の出力から得られる輝度情報の予測値である輝度情報予測値が求まる。
【００２４】
ステップＳ１０３では、不図示のシャッター釦の第２ストロークスイッチがオンされたかどうかを調べる。オンされていなければステップＳ１０１へ戻り、オンされていればステップＳ１０４へ進む。
【００２５】
ステップＳ１０４では、ミラー１１を跳ね上げる。
【００２６】
ステップＳ１０５では、ステップＳ１０３で演算された絞り値情報を交換レンズ３０に対して出力する。交換レンズ３０では、受け取った絞り値情報に基づいて絞り３１を駆動し所定の絞り値に絞り込む。
【００２７】
ステップＳ１０６では、撮像素子１３を蓄積動作が可能な状態にする。
【００２８】
ステップＳ１０７では、シャッター１２を開放状態とする。これにより、撮像素子１３に交換レンズ３０を通過した光線が入射し撮像が開始される。
【００２９】
ステップＳ１０８では、ステップＳ１０３で演算されたシャッタースピードの時間の後、シャッター１２を遮光状態とする。これにより、撮像素子１３への光線の入射が終了し、実質的な電荷蓄積が終了する。
【００３０】
ステップＳ１０９では、絞り３１を開放状態にし、ミラー１１を跳ね上げ、撮像素子１３に露光を行う前の位置に戻す。
【００３１】
ステップＳ１１０では、撮像素子１３から信号を読み出す。読み出された信号は、前述したようにＡＤ変換器１４を通ったあとメモリー１５に書き込まれるとともに輝度検出回路１６に送られる。
【００３２】
ステップＳ１１１では、輝度検出回路１６で検出された各領域（Ｅ１１〜Ｅ５７）の輝度信号をマイクロコンピュータ１７が読み込む。
【００３３】
ステップＳ１１２では、撮影後撮像素子１３から実際に得られた信号の、各領域（Ｅ１１〜Ｅ５７）の輝度信号に対してステップＳ１０２と同様の分割領域の重み付けをした値から画面全体の輝度情報を算出する。
【００３４】
ステップＳ１１３では、ステップＳ１０２で推測された輝度情報予測値と、ステップＳ１１２で算出した輝度情報とを比較する。なお、本説明では比較の基になる信号レベル期待値として、ステップＳ１０２で推測された輝度情報予測値を該当させているが、被写体の適正露出量として予め設定されている目標値を、輝度情報予測値として用いても良い。
【００３５】
ステップＳ１１４では、ステップＳ１１３の比較結果に応じて利得制御回路１８の利得を決定する。例えば、ステップＳ１１２で算出した輝度情報がステップＳ１０２で推測された輝度情報予測値の８０％であった場合、利得制御回路１８の利得を１／０．８＝１．２５（倍）に設定する。ステップＳ１１３の比較結果が所定値以下である場合には、誤差を許容できる範囲として利得制御回路１８の利得を変更しない構成としてもよい。利得制御回路１８の利得の変更の仕方については幾つもの方法が考えられるが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であればどのような方法を用いても構わない。
【００３６】
ステップＳ１１５では、メモリー１５から順次信号を読み出し、ステップＳ１１４で設定された利得を設定された利得制御回路１８に入力する。その後、信号処理回路１９で所定の処理を為し、記録媒体２０に記録させる。
【００３７】
これで、一連の撮影シーケンスが終了する。
【００３８】
以上説明したように、上記実施例によれば、個々の交換レンズ３０の特性に起因する誤差や、カメラ本体１０内の個々の光学部材の特性に起因する誤差を包含した撮影において、撮影された画像信号からその誤差分を検出し、更に、当該画像信号自体を補正することで上記の様々な誤差を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施例における撮像装置の全体構成図。
【図２】本発明の実施例における測光センサーの測光範囲を説明するための図。
【図３】本発明の実施例における撮像素子の画素配置図。
【図４】本発明の実施例における撮像素子での測光範囲を説明するための図。
【図５】本発明の実施例における制御の流れを説明するための図。
【符号の説明】
【００４０】
１０  カメラ本体
１１  ミラー
１２  シャッター
１３  撮像素子
１４  ＡＤ変換器
１５  メモリー
１６  輝度検出回路
１７  マイクロコンピュータ
１８  利得制御回路
１９  信号処理回路
２０  記録媒体
２１  ピント板
２２  ペンタプリズム
２３  接眼レンズ
２４  測光センサー
３０  交換レンズ
３１  絞り
【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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