(57)【要約】      （修正有）【課題】色検知や光源検知用性能を犠牲にすることなく測光低輝度限界及び顔検知画像の解像力を向上する撮像装置等を提供する。【解決手段】測光用センサー２６において２６Ｃは画素アレイであり、光電変換用の受光部が配置される。画素アレイは青色透過フィルターＢ１及びＢ２、緑色透過フィルターＧ１〜Ｇ４、赤色透過フィルターＲ、近赤外透過フィルターＩＲによる８画素周期の配列パターンを１周期とする繰り返し配列単位を有する。青感度の画素を８画素中２画素、緑感度の画素は８画素中４画素、赤感度及び近赤外感度の画素はともに８画素中1画素という画素配列比率とする。【選択図】図２
2017063246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光領域から近赤外光領域にかけての入射光に対して感度を有し、
波長に対する分光透過特性が第１から第４までの４種類の画素をそれぞれ複数画素有し、
該第４の画素の分光透過特性は、該第３の画素の分光透過特性の一部分の透過特性であり、
前記第１の画素は８画素中２画素、前記第２の画素は８画素中４画素、前記第３の画素及び前記第４の画素はともに８画素中1画素という画素配列比率であることを特徴とする測光用センサー。
【請求項２】
前記第１の画素は可視光の青領域に主感度を有し、前記第２の画素は可視光の緑領域に主感度を有し、前記第３の画素は可視光の赤領域に主感度を有し、前記第４の画素は前記第３の画素の分光感度特性のうちの長波長領域に主感度を有することを特徴とする請求項１に記載の測光用センサー。
【請求項３】
前記第４の画素は主として650nmよりも長波長側に感度を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の測光用センサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及び測光用センサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、撮像用或いは測光用に用いられるカラーセンサーはB（青）、G（緑）、R（赤）の3原色の分光感度を有する画素を配置いている。図６（ａ）は所謂ベイヤー配列と呼ばれる3原色の分光感度を有する画素の配置例であり、2×2の4画素内にG画素を2画素対角配置し、BとRを1画素づつ配置するものである。
【０００３】
このようなB、G、Rの3原色センサーでは光源の色と被写体の色とを区別しづらいシーンがあったり、光源の種別を特定しづらい場合がある。 その対策としてR 画素よりもより長波長領域に分光感度ピークを有するIR（近赤外）画素を加えた測光用センサーを用いる場合がある。700 nm程度以上の長波長領域は太陽光などには多く含まれるが、蛍光灯や水銀灯などには殆ど含まれないことからこうした光源の種別判定に用いる場合には有効性が高い。B、G、Rの3原色にIR画素を加えた4色構成のカラーセンサーは特許文献１に記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第6211521号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の4色構成のカラーセンサーではセンサーに対して外付けで設ける赤外カットフィルタの廃止目的でIR画素を設けている。
しかし、前記した光源の種別判定に用いる4色構成のカラーセンサーにおけるIR画素では分光感度範囲として650nm〜800nmくらいの波長範囲に感度を有すれば充分で、必要以上に長波長域の光が入射しても測光や色検出に有害なので外付けの赤外カットフィルタを用いている。この場合の赤外カットフィルタのカットオフ波長は700nm台半ばから後半くらいが適度である。図６（ｂ）に4色の分光感度と赤外カットフィルタのカットオフ波長の例を示す。また、図６（ｃ）には同図（ａ）にて示した3色ベイヤー配列でのG画素の一方をIR画素に置き換えた4色ベイヤー配列の例を示す。
【０００６】
カラーセンサーに用いられる現実のカラーフィルタは理想の分光特性にはできず、G画素なども700nm付近に多少の感度を持つことが多い。外付けの赤外カットフィルタで700nm付近以上が透過しないように構成されることが多い3色撮像センサーとこのような4色測光用センサーとを併用して双方の分光感度特性をできるだけ近づけようとすると、測光センサーは700nm付近にB或いはG画素が感度を持つ影響で測光用輝度値生成時にRの比率をかなり低いものにせざるを得ない。
【０００７】
そうすると4色ベイヤー配列のうちほぼBとGの画素だけで測光しているようなものになり、受光面積の約半分しか測光に活用できずに低輝度限界不利となる。また通常ベイヤーに比べてG画素が減るので顔検知を行うためなどの輝度画像の解像度的にも不利となる問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明に係る測光用センサーは、
可視光領域から近赤外光領域にかけての入射光に対して感度を有し、
波長に対する分光透過特性が第１から第４までの４種類の画素をそれぞれ複数画素有し、
該第４の画素の分光透過特性は、該第３の画素の分光透過特性の一部分の透過特性であり、
前記第１の画素は８画素中２画素、前記第２の画素は８画素中４画素、前記第３及び前記第４の画素はともに８画素中1画素という画素配列比率であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る測光用センサーによれば、光源検知用にIR画素を有する測光用撮像素子において色検知や光源検知用性能をさほど犠牲にすることなく、測光低輝度限界及び顔検知画像の解像力の向上が見込める。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】カメラと交換レンズの断面図
【図２】測光用センサーの構成例を表わす図
【図３】信号処理手段の構成例を表わす図
【図４】カメラの制御ブロック図
【図５】測光用センサーの画素配置の例を表す図
【図６】測光用センサーの画素配置の従来例と分光特性例を表す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態にかかわるカメラと交換レンズ及びフラッシュ装置の断面図である。
【００１２】
［実施例１］
図１は本発明を実施したカメラにおける主として光学部材やセンサー等の配置を断面図にて表わしたものである。
本図においてはレンズ交換可能ないわゆる一眼レフタイプのカメラの構成を示している。図１において１はカメラ本体、２は交換レンズである。
【００１３】
カメラ本体１において１０はメカニカルシャッター、１１は光学ロウパスフィルター、１２はカットオフ波長が680nmから700nm程度の第１の赤外カットフィルタ、１３は例えばＣＭＯＳやＣＣＤといったエリアの蓄積型光電変換素子からなる撮像素子である。
【００１４】
１４は半透過性の主ミラー、１５は第１の反射ミラーで主ミラー１４と第１の反射ミラー１５はともに撮影時には上部に跳ね上がる。１６は第１の反射ミラー１５による撮像素子面１３と共役な近軸的結像面、１７は第２の反射ミラー、１８は２つの開口部を有する絞り、１９は２次結像レンズ、２０は焦点検出用センサーである。焦点検出用センサー２０は例えばＣＭＯＳプロセスによるエリアの蓄積型光電変換素子からなり、絞り１８の２つの開口部に対応して多数分割された受光画素部を有する構成になっている。また、受光画素部に加えて、信号蓄積部や信号処理用の周辺回路などが同一チップ上に集積回路として作り込まれる。
【００１５】
第１の反射ミラー１５から焦点検出用センサー２０までの構成にて、撮影画面内の各部での像ずれ方式での焦点検出を可能とするものである。２１は拡散性を有するピント板、２２はペンタプリズム、２３は接眼レンズ、２４は測光用レンズ、２５はカットオフ波長が700nm台半ばから後半くらいの第２の赤外カットフィルタ、２６は被写体の輝度に関する情報を得るための測光用センサーである。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。測光用センサー２６には主ミラー１３によって反射されてピント板２１によって拡散された光線のうち光軸外の一部が入射する。
【００１６】
２７は撮影レンズを取り付けるマウント部、２８は撮影レンズと情報通信を行うための接点部，２９はフラッシュ装置を取り付けられる接続部である。
交換レンズ２において、３０ａ〜３０ｅは撮影レンズを構成する各光学レンズ，３１は絞り、３２はカメラ本体と情報通信を行うための接点部、３３はカメラに取り付けられるためのマウント部である。
【００１７】
測光用センサー２６について図２を使って説明する。
測光用センサー２６は例えばＣＭＯＳプロセスによるエリアの蓄積型光電変換素子からなり、図２（ａ）は測光用センサー２６の内部構成例を示すブロック図である。測光用センサー２６において、２６Ａは後述する信号処理手段４１から送信されるデータに従ってセンサー内部の動作クロックや蓄積制御、ＡＤ変換制御等の機能設定を行う機能設定回路である。２６Ｂはセンサー内部の動作クロック生成回路である。
【００１８】
２６Ｃは画素アレイであり、例えば数万〜数十万画素の光電変換用の受光部が配置される。画素アレイ２６Ｃは図２（ｂ）に例示するような青色透過フィルターＢ１及びＢ２、緑色透過フィルターＧ１〜Ｇ４、赤色透過フィルターＲ、近赤外透過フィルターＩＲによる８画素周期の配列パターンを１周期とする繰り返し配列単位とし、入射画像の輝度情報と合わせて色情報をも得ることができる。２６Ｄは画素アレイ２６Ｃの蓄積の制御や読出し時の画素走査を制御したりする蓄積制御及び画素走査回路である。２６Ｅは画素アレイの各画素が蓄積したアナログ信号を順次読み出すための読出し制御回路である。
【００１９】
読出し制御回路２６Ｅから出力された各画素が蓄積したアナログ信号は２６ＦのＡＤ変換回路に入力されて、デジタルデータに変換される。２６ＧはＡＤ変換回路２６Ｆの変換ゲインを調節するＡＤ変換ゲイン制御回路である。デジタルデータに変換された各画素が蓄積した信号データは出力回路２６Ｈに出力されて、後述する信号処理手段４１へ出力される。出力回路２６Ｈにおいては必要に応じてパラレル−シリアル変換や差動信号への変換などが行われる。
【００２０】
図３は信号処理手段４１の構成例を表したものである。
測光用センサー２６の各画素毎の出力信号は入力回路４２を通してメモリ部４３に格納される。入力回路４２では必要に応じてシリアル−パラレル変換を行ったり、測光用センサー２６の受光光学系の特性に対する補正やダークレベル補正などが行われる。メモリ部４３に格納された測光用センサー２６の各画素毎の出力信号はブロック積分部４４に入力される。ブロック積分部４４では測光用センサー２６の各画素毎の出力信号を幾つかのブロック毎に色別に加算積分値を算出する。
【００２１】
一例として測光用センサー２６の全有効画素数が水平４００画素×垂直２４０画素の９６０００画素であるとして、水平４０画素×垂直２４画素の９６０画素を単位ブロックとして全有効画素領域を１０×１０の１００ブロックに分割する。測光用センサー２６の画素アレイは図２（ｂ）に例示した８画素周期の配列パターンとしているので、分割されたブロック毎にその中に含まれる８色毎の画素信号の加算積分を行う。各ブロック毎の加算積分値は測光値生成部４５と光源情報生成部４６とに出力される。
【００２２】
測光値生成部４５では各ブロック毎に８色毎の加算積分値に基づく測光値Ｙ（ｉ）を演算する。
Ｙ（ｉ）＝Ｋｙｂ×ΣＢ（ｉ）＋Ｋｙｇ×ΣＧ（ｉ）＋Ｋｙｒ×Ｒ（ｉ）
但し、ｉ＝１〜１００、Ｋｙｂ×２＋Ｋｙｇ×４＋Ｋｙｒ＝１、ΣＢ（ｉ）＝Ｂ１（ｉ）＋Ｂ２（ｉ）、ΣＧ（ｉ）＝Ｇ１（ｉ）＋Ｇ２（ｉ）＋Ｇ３（ｉ）＋Ｇ４（ｉ）
【００２３】
光源情報生成部４６では各ブロック毎に８色毎の加算積分値に基づく光源色情報Ｃ（ｉ）を演算する。
Ｃ（ｉ）＝{Ｋｃｂ１×ΣＢ（ｉ）＋Ｋｃｇ１×ΣＧ（ｉ）＋Ｋｃｒ１×Ｒ（ｉ）＋Ｋｃｉｒ１×ＩＲ（ｉ）}÷{Ｋｃｂ２×ΣＢ（ｉ）＋Ｋｃｇ２×ΣＧ（ｉ）＋Ｋｃｒ２×Ｒ（ｉ）＋Ｋｃｉｒ２×ＩＲ（ｉ）}
但し、ｉ＝１〜１００、ΣＢ（ｉ）＝Ｂ１（ｉ）＋Ｂ２（ｉ）、ΣＧ（ｉ）＝Ｇ１（ｉ）＋Ｇ２（ｉ）＋Ｇ３（ｉ）＋Ｇ４（ｉ）
【００２４】
ＩＲ補正処理部４７ではメモリ部４３に格納された図２（ｂ）に例示した８画素周期の配列パターンの各画素信号出力に対して、可視光領域に分光感度中心を有するＢ、Ｇ、Ｒの各画素信号出力をＩＲの画素出力で補正する演算を行う。これは第２の赤外カットフィルター２５のカットオフ特性がＩＲ画素の出力感度を保証できるように長波長寄りとしている影響を軽減するためである。
【００２５】
Ｂ１ｓ（ｊ）＝Ｂ１（ｊ）−Ｋｓｂ×ＩＲ（ｊ）
Ｂ２ｓ（ｊ）＝Ｂ２（ｊ）−Ｋｓｂ×ＩＲ（ｊ）
Ｇ１ｓ（ｊ）＝Ｇ１（ｊ）−Ｋｓｇ×ＩＲ（ｊ）
Ｇ２ｓ（ｊ）＝Ｇ２（ｊ）−Ｋｓｇ×ＩＲ（ｊ）
Ｇ３ｓ（ｊ）＝Ｇ３（ｊ）−Ｋｓｇ×ＩＲ（ｊ）
Ｇ４ｓ（ｊ）＝Ｇ４（ｊ）−Ｋｓｇ×ＩＲ（ｊ）
Ｒｓ（ｊ）＝Ｒ（ｊ）−Ｋｓｒ×ＩＲ（ｊ）
但し、ｊ＝１〜１２０００
【００２６】
尚、１２０００とは全有効画素９６０００を画素配列周期の８で割った値である。補正係数であるＫｓｂ、Ｋｓｇ、Ｋｓｒは必要に応じて適宜決めれば良く、近赤外付近の長波長による影響が軽微であれば０としても良い。
【００２７】
補正演算後のＢ、Ｇ、Ｒの各画素信号出力は補間処理部４８に出力されて、色毎にモザイク配列パターンの画素値から全画素位置の画素値を補間演算するデモザイク処理が行われる。デモザイク処理されて得られた水平４００画素×垂直２４０画素の全有効画素領域に対する３原色情報をｂ（ｍ、ｎ）、ｇ（ｍ、ｎ）、ｒ（ｍ、ｎ）とする。ここで、ｍ＝１〜４００、ｎ＝１〜２４０である。
【００２８】
デモザイク処理された信号ｂ（ｍ、ｎ）、ｇ（ｍ、ｎ）、ｒ（ｍ、ｎ）は変換処理部４９に出力されて所定の係数（M11〜M33）によるマトリクス変換が行われて、輝度画像情報Br（ｍ、ｎ）と２軸の色差画像情報Cx（ｍ、ｎ）及びCy（ｍ、ｎ）とに変換されて出力される。
【００２９】
【数１】
2017063246.tif 000003
【００３０】
信号処理手段４１によって演算された測光用センサー２６の出力信号に基づく各演算情報は図４に示す構成でカメラの制御に用いられる。信号処理手段４１から出力される輝度画像情報Br（ｍ、ｎ）と２軸の色差画像情報Cx（ｍ、ｎ）及びCy（ｍ、ｎ）とは被写体位置情報検出手段６１に入力される。被写体位置情報検出手段６１では輝度画像情報からテンプレートマッチング手法により人物の顔検出を行い、検出された顔の位置や大きさに関する情報を出力する。また、被写体位置情報検出手段６１では色差画像情報を用いて、色情報による被写体位置の移動情報を出力する。
【００３１】
６２は露出演算手段で、信号処理手段４１によって演算された測光値Ｙ（ｉ）と被写体位置情報検出手段６１により検出された顔検出情報および被写体位置の移動情報が入力される。露出演算手段６２では顔検出情報および被写体位置の移動情報に基づいて主被写体領域を判断し、測光値Ｙ（ｉ）に対して主被写体領域に重み付けを高くすることで撮影に最適な露出制御情報（シャッター速度、絞り値、撮影感度）を演算する。露出制御情報が演算されると露出制御手段６３に出力して、これに基づいて撮影の際はメカニカルシャッター１０の駆動、絞り３１の駆動、撮像素子１３の感度設定が行われる。
【００３２】
信号処理手段４１によって演算された光源色情報Ｃ（ｉ）は焦点検出手段６４に入力される。さらに焦点検出手段６４には焦点検出用センサー２０の出力信号と、被写体位置情報検出手段６１により検出された顔検出情報および被写体位置の移動情報も入力される。焦点検出手段６４では顔検出情報および被写体位置の移動情報に従って焦点調節すべき被写体領域を決定し、該当する領域の像ずれ情報を焦点検出用センサー２０より得る。この像ずれ情報から被写体を合焦状態にするためのフォーカスレンズの駆動量を演算するが、この際に光源色情報Ｃ（ｉ）により光源色依存による検出誤差の補正を行う。演算されたフォーカスレンズの駆動量は焦点調節制御手段６５に出力されて交換レンズ２の焦点調節が行われる。
【００３３】
本実施例にて説明した測光用センサーの８画素周期の配列パターンでは図６（ｂ）に示した従来配列パターンの測光用センサーと比較して測光値生成時に比率が高いＧ（緑）画素やＢ（青）画素の画素比率を高くできるので低輝度限界が有利であり、かつＧ（緑）画素が図６（ａ）の通常ベイヤーと同等に配置されるので顔検出を行うための輝度画像情報の解像度も充分なものが維持される効果がある。以上で実施例１の説明を終了する。
【００３４】
［実施例２］
実施例１では測光用センサーを図２（ｂ）に示した８画素周期の配列パターンとしたが、配列パターンはこれに限定されるものではなく、図５（ａ）に示した８画素周期の配列パターンや図５（ｂ）に示した１６画素周期の配列パターンによっても同様な効果が得られる。
【００３５】
本発明はデジタルカメラ、フィルムカメラなどでフラッシュ装置を組み合わせて静止画を撮影する装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１  カメラ本体、２  交換レンズ、１１  第１の赤外カットフィルター、
１２  撮像素子、２０  焦点検出用センサー、２１  ピント板、
２５  第２の赤外カットフィルター、２６  測光用センサー、４１  信号処理手段
【図１】
2017063246.tif 000004
【図２】
2017063246.tif 000005
【図３】
2017063246.tif 000006
【図４】
2017063246.tif 000007
【図５】
2017063246.tif 000008
【図６】
2017063246.tif 000009