説明

カメラ

【課題】 ユーザの指定した焦点検出エリアから被写体が外れた場合にも、比較的に適正な露出を得る。
【解決手段】 カメラの合焦制御部は、撮影画面内の焦点検出エリアでの合焦状態に応じて、撮影光学系の焦点調節を行う。分割測光部は、撮影画面を複数の測光領域に分割して測光する。露出演算部は、分割測光部で取得された測光値を用いて、被写体からの光束に対する露出量を求める。そして、露出演算部は、ユーザに指定された第1焦点検出エリアに対応する第1測光領域での測光値と、被写体の動きに応じて合焦制御部が選択した第2焦点検出エリアに対応する第2測光領域での測光値とを加重平均した値を用いて、露出量を求める。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、カメラに関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、焦点検出エリアの位置に対応する分割測光領域での測光結果を用いて、露出演算を行うカメラが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平7−319003号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
例えば、ユーザの指定した焦点検出エリアで動きの激しい被写体を撮影するケースを考えると、上記従来技術では、ユーザの指定した焦点検出エリアから被写体が外れてしまうと適正な露出が得られない。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の一側面であるカメラは、合焦制御部と、分割測光部と、露出演算部とを備える。合焦制御部は、撮影画面内の焦点検出エリアでの合焦状態に応じて、撮影光学系の焦点調節を行う。分割測光部は、撮影画面を複数の測光領域に分割して測光する。露出演算部は、分割測光部で取得された測光値を用いて、被写体からの光束に対する露出量を求める。そして、露出演算部は、ユーザに指定された第1焦点検出エリアに対応する第1測光領域での測光値と、被写体の動きに応じて合焦制御部が選択した第2焦点検出エリアに対応する第2測光領域での測光値とを加重平均して、露出量を求める。
【0006】
上記の一の側面において、露出演算部は、第2焦点検出エリアに被写体が位置する度合いを示す信頼度に応じて、第1測光領域および第2測光領域の測光値の重みを調整してもよい。
【0007】
上記の一の側面において、露出演算部は、合焦制御部による第2焦点検出エリアの選択と、露出演算部による第2測光領域の指定とが同期していないときに、第1測光領域および第2測光領域の測光値の重みを所定の値に固定してもよい。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、ユーザの指定した焦点検出エリアから被写体が外れた場合にも、比較的適正な露出を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】一の実施形態におけるカメラの撮影機構の例を示す概要図
【図2】一の実施形態におけるカメラの回路構成例を示すブロック図
【図3】撮影画面内における焦点検出エリアおよび測光領域の配置例を示す図
【図4】一の実施形態におけるカメラの撮影モードでの動作例を示す流れ図
【図5】測光領域のグループ化の例を示す図
【図6】第1焦点検出エリアおよび第1測光領域と、第2焦点検出エリアおよび第2測光領域との設定例を示す図
【図7】信頼度に応じた重み係数wtの設定例を示す図
【発明を実施するための形態】
【0010】
図1は、一の実施形態におけるカメラの撮影機構の例を示す概要図である。図2は、一の実施形態におけるカメラの回路構成例を示すブロック図である。なお、一の実施形態でのカメラは、一眼レフレックス型のレンズ交換可能な電子カメラである。
【0011】
まず、図1を参照しつつ電子カメラの撮影機構の例を説明する。一の実施形態の電子カメラは、カメラ本体1と、撮像光学系を収納したレンズユニット2とを有している。ここで、カメラ本体1およびレンズユニット2には、一対のマウントがそれぞれ設けられている。レンズユニット2は、上記のマウントを介して、カメラ本体1に対して交換可能に接続される。また、上記のマウントにはそれぞれ電気接点が設けられており、カメラ本体1とレンズユニット2との接続時には両者の電気的な接続が確立する(図1でのマウントおよび電気接点の図示は省略する)。
【0012】
レンズユニット2は、フォーカシングレンズ3およびレンズドライバ4と、絞り5および絞りドライバ6と、レンズ内メモリ7とを内蔵している。フォーカシングレンズ3は、カメラ本体1からの指示に応じて、レンズドライバ4によって駆動される。また、絞り5は、カメラ本体1からの指示に応じて絞りドライバ6によって駆動される。また、レンズ内メモリ7は、レンズユニット2の情報を記憶したメモリである。なお、レンズ内メモリ7に記憶されている情報は、カメラ本体1に出力される。
【0013】
カメラ本体1は、メインミラー11と、メカニカルシャッタ12と、記録用撮像素子13と、サブミラー14と、焦点検出部15と、ファインダ光学系(21〜24)と、解析用撮像素子16と、マイコン17およびモニタ18とを有している。メインミラー11、メカニカルシャッタ12および記録用撮像素子13は、レンズユニット2の光軸に沿って配置される。メインミラー11の後方にはサブミラー14が配置される。また、カメラ本体1の上部にはファインダ光学系が配置されている。さらに、カメラ本体1の下部には焦点検出部15が配置されている。なお、モニタ18は、各種画像を表示する表示装置(液晶モニタや有機ELモニタなど)であって、カメラ本体1の筐体背面に配置される。
【0014】
メインミラー11は、不図示の回動軸によって回動可能に軸支されており、観察状態と退避状態とを切り替え可能となっている。観察状態のメインミラー11は、メカニカルシャッタ12および記録用撮像素子13の前方で傾斜配置される。この観察状態のメインミラー11は、レンズユニット2を通過した光束を上方へ反射してファインダ光学系に導く。また、メインミラー11の中央部はハーフミラーとなっている。そして、メインミラー11を透過した一部の光束はサブミラー14によって下方に屈折されて焦点検出部15に導かれる。
【0015】
ここで、一の実施形態での焦点検出部15は、図3に示すように撮影画面内に十字状に配置された5つの焦点検出エリアを有している。焦点検出部15は、各々の焦点検出エリアにおいて、不図示のセパレータレンズで分割した被写体像の像ズレ量を検出する。
【0016】
一方、退避状態のメインミラー11は、サブミラー14とともに上方に跳ね上げられて撮影光路から外れた位置にある。メインミラー11が退避状態にあるときは、レンズユニット2を通過した光束がメカニカルシャッタ12および記録用撮像素子13に導かれる。
【0017】
ファインダ光学系は、焦点板21と、コンデンサレンズ22と、ペンタプリズム23と、接眼レンズ24とを有している。焦点板21はメインミラー11の上方に位置し、観察状態のメインミラー11で反射された光束を一旦結像させる。焦点板21で結像した光束はコンデンサレンズ22およびペンタプリズム23を通過し、ペンタプリズム23の入射面に対して90°の角度を持った射出面から接眼レンズ24を介してユーザの目に到達する。また、焦点板21で結像した光束の一部はコンデンサレンズ22およびペンタプリズム23を通過し、ペンタプリズム23の射出面近傍に配置された再結像レンズ25から解析用撮像素子16に入射する。
【0018】
次に、図2を参照しつつ、カメラの回路構成例を説明する。カメラ本体1は、上記の焦点検出部15、マイコン17およびモニタ18に加えて、分割測光部31と、撮像部32と、第1メモリ33と、第2メモリ34と、メディアI/F35と、操作部36とを有している。ここで、焦点検出部15、モニタ18、分割測光部31、撮像部32、第1メモリ33、第2メモリ34、メディアI/F35、操作部36は、それぞれマイコン17に接続されている。また、カメラ本体1とレンズユニット2との接続時には、マイコン17は、レンズドライバ4、絞りドライバ6、レンズ内メモリ7と接続される。
【0019】
分割測光部31は、解析用撮像素子16と、信号処理回路37とを含むモジュールである。解析用撮像素子16の出力は、信号処理回路37に接続されている。
【0020】
解析用撮像素子16は、撮影画面内の被写体の状況を解析するための測光センサであって、受光素子が2次元配列された受光面を有している。解析用撮像素子16は、ファインダ光学系を通過して受光面に結像した被写体像の分割測光を実行する。図3は、撮影画面内における焦点検出エリアおよび測光領域の配置例を示す。本明細書において、測光領域の測光値の表記は、例えば、撮影画面の左下を基点として第v行目第h列目の測光領域の測光値であれば、B[h,v]のように示す。なお、図3では、撮影画面が8×8の測光領域に分割されている例を示す。
【0021】
また、信号処理回路37は、解析用撮像素子16の出力信号に対するゲイン調整やA/D変換等を行う回路である。なお、信号処理回路37の出力はマイコン17に接続されている。
【0022】
撮像部32は、記録用撮像素子13と、信号処理回路38とを含むモジュールである。撮像部32は、ユーザの撮影指示に応じて、不揮発性の記憶媒体(39)への記録を伴う記録用静止画像(本画像とも称する)を撮影(撮像)する。
【0023】
記録用撮像素子13は、撮影画面内の被写体を撮影して本画像のデータを生成するためのイメージセンサ(CCDまたはCMOS)である。一の実施形態での記録用撮像素子13は、解析用撮像素子16と異なる構成のセンサであり、解析用撮像素子16よりも多数の画素を有している。記録用撮像素子13の出力は信号処理回路38に接続されており、信号処理回路38の出力はマイコン17に接続されている。なお、信号処理回路38の構成は、上記の信号処理回路37とほぼ共通であるので重複説明は省略する。
【0024】
第1メモリ33は、画像のデータを一時的に記憶するメモリであって、例えば揮発性の記憶媒体であるSDRAMで構成される。また、第2メモリ34は、マイコン17の実行するプログラムや、各種データを記憶するメモリであって、例えばフラッシュメモリ等の不揮発性メモリで構成される。
【0025】
メディアI/F35は、不揮発性の記憶媒体39を接続するためのコネクタを有している。そして、メディアI/F35は、コネクタに接続された記憶媒体39に対して画像のデータの書き込み/読み込みを実行する。上記の記憶媒体39は、例えば、ハードディスクや、半導体メモリを内蔵したメモリカードである。なお、図2では記憶媒体39の一例としてメモリカードを図示する。
【0026】
操作部36は、ユーザの各種操作を受け付ける複数のスイッチを有している。例えば、操作部36は、撮影モードでの本画像の撮影指示や、AF(オートフォーカス)・AE(自動露出)指示を受け付けるレリーズ釦や、モード切替用の十字キーなどを含む。
【0027】
マイコン17は、一の実施形態でのカメラシステム全体の動作を統括的に制御するプロセッサである。例えば、マイコン17は、撮影時にメインミラー11やメカニカルシャッタ12などを駆動させる。また、マイコン17は、ユーザの撮影指示に応じて、撮像部32に本画像を撮像させる。
【0028】
また、マイコン17は、プログラムの実行により、画像処理部41、合焦制御部42、露出演算部43として機能する。
【0029】
画像処理部41は、撮像部32から入力された本画像のデータに対して、色補間、ホワイトバランス補正、階調変換、色変換、輪郭強調などの画像処理を施す。また、画像処理部41は、本画像のデータの圧縮伸長処理も実行する。
【0030】
合焦制御部42は、焦点検出部15で検出された各焦点検出エリアでの像ズレ量から、各焦点検出エリアでのデフォーカス量を公知の演算でそれぞれ求める。そして、合焦制御部42は、上記のデフォーカス量に応じてフォーカシングレンズ3を駆動させることにより、レンズユニット2の焦点調節を行う。
【0031】
また、一の実施形態での合焦制御部42は、動体予測AF機能を有している。動体予測AFでは、動いている被写体(動体)を撮影するときに、合焦制御部42が複数回測距を繰り返して実行して動体の移動量を演算する。そして、動体予測AF時の合焦制御部42は、上記の演算結果に基づく動体の移動速度から撮影時の動体位置を予測してAFを行う。なお、動体予測AFのアルゴリズムは公知であるので、詳細な説明は省略する。
【0032】
露出演算部43は、分割測光部31で取得された測光領域の測光値を用いて、被写体からの光束に対する露出量を求める。そして、露出演算部43は、上記の露出量に応じて、撮影時の絞り値やシャッタ速度を制御する露出制御を行う。
【0033】
次に、図4の流れ図を参照しつつ、一の実施形態におけるカメラの撮影モードでの動作例を説明する。この撮影モードの動作は、例えばレリーズ釦の半押し操作によるAF・AE指示をマイコン17が受け付けたときに開始される。なお、図4の動作例では、ユーザの指定によりAFに適用される焦点検出エリア(第1焦点検出エリア)として、画面中央の焦点検出エリアが予め指定されている状態を前提として説明を行う。
【0034】
ステップ#101:マイコン17は、分割測光部31を駆動させて撮影画面の分割測光を行う。これにより、露出演算部43は、撮影画面の各測光領域の測光値をそれぞれ取得する。
【0035】
ステップ#102:合焦制御部42は、上述の動体予測AFの場合と同様の処理で動体位置の予測を行う。そして、合焦制御部42は、撮影画面内の全焦点検出エリアのうちで、動体が位置している可能性が最も高い焦点検出エリア(第2焦点検出エリア)を選択する。このとき、合焦制御部42は、公知の演算により、第2焦点検出エリアの信頼度(動体が位置する度合い)も求める。例えば、上記の信頼度は、例えば被写体のコントラストが低いシーンでは低い値となる。なお、第2焦点検出エリアの位置および信頼度の情報は、例えば第1メモリ33に保持される。
【0036】
ここで、AFの処理ではユーザの指定した第1焦点検出エリアの情報が優先的に使用される。図4では、第1焦点検出エリアのデフォーカス量を用いたAF動作の説明は、簡単のため省略する。一方、第2焦点検出エリアの位置情報は、主に後述の露出量の演算で動体の明るさを反映させるために使用される。
【0037】
ステップ#103:露出演算部43は、露出量の演算に用いる輝度特徴量を求める。
【0038】
一例として、#103での露出演算部43は、以下の(処理A)〜(処理C)を順次実行する。
【0039】
(処理A):露出演算部43は、#101で取得した測光値に基づいて、第1グループから第5グループのグループ測光値(G[1]〜G[5])を、以下の式(1)で求める。なお、各グループはそれぞれ16個(4×4)の分割領域で構成されている。そして、中央に位置する第1グループは、第2グループから第5グループと重なり合うように設定されている(図5参照)。
【0040】
【数1】

【0041】
ここで、「SUM(B[x1,y1]..B[x2,y2])」は、測光領域[x1,y1],[x2,y1],[x1,y2],[x2,y2]が4隅となる撮影画面上の矩形領域(1グループ)の測光値の合計を返す関数である。
【0042】
(処理B):露出演算部43は、上述した各グループの測光値(グループ測光値G[1]〜G[5])と所定の輝度Lbvとを比較する。そして、グループ測光値のいずれかが所定の輝度Lbv以上である場合、露出演算部43はそのグループ測光値を所定の輝度Lbvに置換してクリップする。例えば、あるグループの測光領域に太陽が含まれる場合には、処理Bによりでそのグループ測光値の上限値がカットされることとなる。
【0043】
(処理C):露出演算部43は、各グループ測光値G[1]〜G[5]を用いて、被写体の特徴となる情報を、以下の式(2)によって求める。ここで、処理Cで求められる特徴には、平均輝度値BvMean、中央部の輝度BvC、最大輝度BvMax、最小輝度BvMin、画面上部と画面下部の輝度差dHE、焦点検出エリアによる輝度特徴量BvAFが含まれる。
【0044】
【数2】

【0045】
式(2)において、「MAX(x[1]..x[n])」は、x[1]からx[n]までの最大値を返す関数である。「MIN(x[1]..x[n])」は、x[1]からx[n]までの最小値を返す関数である。「ABS(x)」はxの絶対値を返す関数である。また、「BvAFUsr」は、第1焦点検出エリアに対応する測光領域(第1測光領域)の測光値であり、「BvAFCM」は、第2焦点検出エリアに対応する測光領域(第2測光領域)の測光値である。また、「wt」は0〜1の範囲内で値をとる重み係数である。
【0046】
図6は、第1焦点検出エリアおよび第1測光領域と、第2焦点検出エリアおよび第2測光領域との設定例を示す図である。図6では、第2焦点検出エリアとして撮影画面の左側の焦点検出エリアが選択された例を示している。このとき、図6での第1測光領域には、[4,4],[5,4],[4,5],[5,5]の4つの測光領域が含まれる。また、図6での第2測光領域には、[2,4],[3,4],[2,5],[3,5]の4つの測光領域が含まれる。
【0047】
ここで、輝度特徴量BvAFを求めるときに、露出演算部43は、第2焦点検出エリアの信頼度に応じて加重平均の重み係数wtを変動させてもよい。図7に、信頼度に応じた重み係数wtの設定例を示す。例えば、第2焦点検出エリアの信頼度が閾値Sth1未満のときには、露出演算部43は重み係数wtを0にする。第2焦点検出エリアの信頼度が閾値Sth2より大きいときには、露出演算部43は重み係数wtを1にする。そして、第2焦点検出エリアの信頼度が閾値Sth1以上閾値Sth2以下の範囲では、露出演算部43は信頼度の増加に応じて重み係数wtを線形的に増加させる。この場合には、信頼度に応じてBvAFCMの重みが変動するので、動体の明るさが露出により反映されやすくなる。
【0048】
なお、合焦制御部42による第2焦点検出エリアの選択(#102)と、露出演算部43による第2測光領域の指定とが同期せずに所定時間以上の遅延が生じる場合、露出演算部43は重み係数wtを所定値に固定してもよい。所定値とは例えば0.5である。
【0049】
ステップ#104:露出演算部43は、#103で求めた被写体の特徴となる情報(BvMean、BvC、BvMax、BvMin、dHE、BvAF)にそれぞれ重み係数K1〜K6を乗算し、以下の式(3)によって輝度値BvAnsを演算する。なお、式(3)の重み係数K1〜K6は、選択された測光モードに応じてそれぞれ最適化される。
BvAns = K1×BvMean+K2×BvC+K3×BvMax+K4×BvMin+K5×dHE+K6×BvAf …(3)
ステップ#105:露出演算部43は、輝度値BvAns(#104)に基づいて公知の露出演算により露出量を演算するとともに、この露出量に基づいて露出制御(シャッタ速度、絞り値などの各パラメータ調整)を行う。なお、輝度値BvAnsが高い場合には露出量はアンダー側となり、輝度値BvAnsが低い場合には露出量はオーバー側となる。
【0050】
ステップ#106:マイコン17は、本画像の撮影指示(レリーズ釦の全押し操作)を受け付けたか否かを判定する。上記要件を満たす場合(YES側)には#107に処理が移行する。一方、上記要件を満たさない場合(NO側)には#101に戻って上記の処理が繰り返される。
【0051】
ステップ#107:マイコン17は、本画像の撮影を実行する。撮像部32によって撮影された本画像のデータは、画像処理部41で一連の画像処理が施された後に、メディアI/F35を介して記憶媒体39に記録される。以上で、図4の流れ図の説明を終了する。
【0052】
以下、一の実施形態におけるカメラの作用効果を述べる。
【0053】
一の実施形態において、露出演算部43は、ユーザに指定された第1焦点検出エリアに対応する測光領域の測光値BvAFUsrと、動体予測で求めた第2焦点検出エリアに対応する測光領域の測光値BvAFCMとを加重平均した値を用いて、露出量を求める(#103〜#105)。
【0054】
AFで使用する焦点検出エリアを基準として露出量を求める場合と比べると、一の実施形態では、動体の撮影時に第1焦点検出エリアから被写体が外れた場合に、動体が位置する可能性の高い第2測光領域の明るさが露出量に反映される。よって、一の実施形態では、動体撮影時において比較的適正な露出を得ることが容易となる。
【0055】
本実施形態によれば、ユーザに指定された第1焦点検出エリアに対応する第1測光領域での測光値と、被写体の動きに応じて合焦制御部が選択した第2焦点検出エリアに対応する第2測光領域での測光値とを加重平均した値を用いて、露出量が求められる。これにより、ユーザの指定した焦点検出エリアから被写体が外れた場合にも、比較的適正な露出を得ることができる。
【0056】
<実施形態の補足事項>
(補足1)上記実施形態では、一眼レフレックス型の電子カメラの構成例を説明したが、一眼レフレックス型の銀塩カメラにも本発明を適用できる。
【0057】
(補足2)上記実施形態での記録用撮像素子13は、本画像等を撮像するための受光素子と同一の受光面に焦点検出用の受光素子を有するものであってもよい。この場合、本画像を撮像する受光素子で分割測光を行い、焦点検出用の受光素子でAFを行えば、上記実施形態での焦点検出部および分割測光部を1つの撮像素子で代用できる。なお、焦点検出用の受光素子は、それぞれが位相差を有する第1信号列のパターンと第2信号列のパターンとを検出するように構成される。そして、これらのパターンの像ズレ量からカメラが撮像光学系の焦点調節状態を求めればよい(なお、補足2における撮像素子の構成例の図示は省略する)。
【0058】
(補足3)上記実施形態での測光領域や焦点検出エリアの配置はあくまで一例にすぎず、本発明の測光領域や焦点検出エリアの配置は上記実施形態に限定されるものではない。
【0059】
(補足4)上記実施形態では、画像処理部41、合焦制御部42、露出演算部43がソフトウエア的に実現する例を説明したが、これらの構成はASICなどによってハードウエア的に実現されるものであってもよい。
【0060】
以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲が、その精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図する。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずであり、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および均等物によることも可能である。
【符号の説明】
【0061】
1…カメラ本体、2…レンズユニット、3…フォーカシングレンズ、4…レンズドライバ、5…絞り、6…絞りドライバ、7…レンズ内メモリ、11…メインミラー、12…メカニカルシャッタ、13…記録用撮像素子、14…サブミラー、15…焦点検出部、16…解析用撮像素子、17…マイコン、18…モニタ、21…焦点板、22…コンデンサレンズ、23…ペンタプリズム、24…接眼レンズ、25…再結像レンズ、31…分割測光部、32…撮像部、33…第1メモリ、34…第2メモリ、35…メディアI/F、36…操作部、37,38…信号処理回路、39…記憶媒体、41…画像処理部、42…合焦制御部、43…露出演算部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
撮影画面内の焦点検出エリアでの合焦状態に応じて、撮影光学系の焦点調節を行う合焦制御部と、
前記撮影画面を複数の測光領域に分割して測光する分割測光部と、
前記分割測光部で取得された測光値を用いて、被写体からの光束に対する露出量を求める露出演算部と、を備え、
前記露出演算部は、ユーザに指定された第1焦点検出エリアに対応する第1測光領域での前記測光値と、前記被写体の動きに応じて前記合焦制御部が選択した第2焦点検出エリアに対応する第2測光領域での前記測光値とを加重平均した値を用いて、前記露出量を求めることを特徴とするカメラ。
【請求項2】
請求項1に記載のカメラにおいて、
前記露出演算部は、前記第2焦点検出エリアに前記被写体が位置する度合いを示す信頼度に応じて、前記第1測光領域および前記第2測光領域の測光値の重みを調整することを特徴とするカメラ。
【請求項3】
請求項1に記載のカメラにおいて、
前記露出演算部は、前記合焦制御部による第2焦点検出エリアの選択と、前記露出演算部による前記第2測光領域の指定とが同期していないときに、前記第1測光領域および前記第2測光領域の測光値の重みを所定の値に固定することを特徴とするカメラ。


【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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【公開番号】特開2013−40998(P2013−40998A)
【公開日】平成25年2月28日(2013.2.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−176238(P2011−176238)
【出願日】平成23年8月11日(2011.8.11)
【出願人】(000004112)株式会社ニコン (12,601)
【Fターム(参考)】