撮像装置、光量測定装置および記録媒体ならびに露出量の算出方法
【課題】入射する光が偏光しているときであっても、露出量の調整が正しく行われる撮像装置、光量測定装置および記録媒体ならびに露出量の算出方法を提供する。
【解決手段】撮像装置は、入射光束を第１の光束および第２の光束に分離する光束分離素子と、第１の光束が入射するとともに、第１の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を取得する受光部と、第２の光束が入射する被照射体と、受光部で取得されたＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度から、第２の光束に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値を出力する信号処理部と、被照射体に対する第２の光束の入射および遮断を切り替えるシャッタと、被照射体に対する第２の光束の到達量を調整する絞りとを備える。シャッタのシャッタスピードおよび絞りの開きのうちの少なくとも１つが、信号処理部からの出力に応じて調整される。
【解決手段】撮像装置は、入射光束を第１の光束および第２の光束に分離する光束分離素子と、第１の光束が入射するとともに、第１の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を取得する受光部と、第２の光束が入射する被照射体と、受光部で取得されたＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度から、第２の光束に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値を出力する信号処理部と、被照射体に対する第２の光束の入射および遮断を切り替えるシャッタと、被照射体に対する第２の光束の到達量を調整する絞りとを備える。シャッタのシャッタスピードおよび絞りの開きのうちの少なくとも１つが、信号処理部からの出力に応じて調整される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、撮像装置、光量測定装置および記録媒体ならびに露出量の算出方法に関する。特に、入射する光の一部を露出量の算出に利用する撮像装置、光量測定装置および記録媒体ならびに露出量の算出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラなどの撮像装置を用いて、日光の強い屋外で撮影した場合や、白い部分の占める割合が多い被写体を撮影した場合に、得られた画像が、いわゆる白とび（Over Exposure）を起こしていることがある。白とびは、フィルムや撮像素子に対する露出量（露光量）が過度に大きくなってしまうことで発生する。逆に、暗い場所で撮影した場合や、黒い部分の占める割合が多い被写体を撮影した場合には、得られた画像が、いわゆる黒つぶれ（Under Exposure）を起こしていることもある。白とびや黒つぶれの発生を防止するには、撮影時の状況に応じて、フィルムや撮像素子に対する露出量を調整する必要がある。
【０００３】
近年では、カメラが自動露出機能や自動測距機能（オートフォーカス機能）を備えることが多い。自動露出機能を備えるカメラでは、適正露出となるようにカメラが露出量の調整を行う。
【０００４】
ところが、被写体からの光が偏光しているときなどに、自動露出機能を備えるカメラが露出量の計算を誤ってしまうことがある。特に、ハーフミラーなどの光学素子に反射（または透過）させた後の、被写体からの光の測光結果を露出量の計算に用いるカメラでは、被写体からの光が偏光していると、カメラが露出量の計算を誤りやすい。これは、ハーフミラーが、入射する光のＰ偏光成分およびＳ偏光成分に対して、それぞれ異なる反射特性（透過特性といってもよい。）を示すことによる。
【０００５】
カメラが露出量の計算を誤ってしまうと、得られた画像が、撮影者の期待したイメージとは異なるものとなる。例えば、被写体からの光が、水面やガラス面などで反射した光であると、カメラが露出量の調整を正しく行うことができず、撮影者の意図しない白とびや黒つぶれが発生してしまうことがある。被写体からの光が、液晶表示装置からの光である場合も、同様である。
【０００６】
自動露出機能によっても適正露出とならない場合には、撮影者自身が、光学フィルタを使用したり、絞りやシャッタスピードを調整したりして、露出量をさらに補正する必要がある。しかしながら、露出量の補正は経験や技術を必要とし、撮影者がイメージ通りの画像を得られないことも多い。また、被写体に動きがあると、絞りやシャッタスピードを調整する間に、せっかくのシャッタチャンスを撮影者が逃してしまうことにもなる。
【０００７】
被写体からの光が偏光している場合でも、カメラが露出量の計算を誤らないようにするために、種々の提案がなされている。例えば、下記の特許文献１では、光学系にハーフプリズムを配置し、ハーフプリズムの透過光のＰ成分とＳ成分とがなす比率と、ハーフプリズムの反射光をさらにハーフミラーに透過させた光のＰ成分とＳ成分とがなす比率とを略等しくすることが提案されている。また、撮影者のイメージと得られる画像との間の乖離を解消するために、例えば、下記の特許文献２では、撮像装置の観察光学系の光路に無偏光ビームスプリッタを配置することにより、観察光学系の明るさムラを軽減することが提案されている。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、複雑な光学部品を必要とし、撮像装置が大型化するとともに重くなってしまう。特許文献２に記載の技術は、特殊な光学部品を必要とし、設計上の制約が多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭６３−２３１４１５号公報
【特許文献２】特開２００６−３４９９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
撮像装置や光量測定装置などに対しては、被写体からの光が偏光しているときであっても、露出量の調整が正しく行われることが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本開示の第１の好ましい実施態様は、
撮像装置が、光束分離素子と、受光部と、被照射体と、信号処理部と、シャッタと、絞りとを備える。
光束分離素子が、入射光束を第１の光束および第２の光束に分離する。
受光部には、第１の光束が入射し、受光部が、第１の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を取得する。
被照射体には、第２の光束が入射する。
信号処理部が、受光部で取得されたＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度から、第２の光束に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値を出力する。
シャッタが、被照射体に対する第２の光束の入射および遮断を切り替える。
絞りが、被照射体に対する第２の光束の到達量を調整する。
シャッタのシャッタスピードおよび絞りの開きのうちの少なくとも１つが、信号処理部からの出力に応じて調整される。
【００１２】
本開示の第２の好ましい実施態様は、
光量測定装置が、光束分離素子と、受光部と、信号処理部とを備える。
光束分離素子が、入射光束を第１の光束および第２の光束に分離する。
受光部には、第１の光束および第２の光束のうちの一方が入射するとともに、受光部が、該一方に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を取得する。
信号処理部が、受光部で取得されたＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度から、第１の光束および第２の光束のうちの他方に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値を出力する。
【００１３】
本開示の第３の好ましい実施態様は、
記録媒体が、コンピュータによる読み取りが可能な記録媒体である。
コンピュータによる読み取りが可能な記録媒体には、プログラムが記録される。
記録されたプログラムが、一の入射光束から光束分離素子により分離された、一の入射光束の一部に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を入力として、光束分離素子のＰ偏光成分またはＳ偏光成分に対応する反射率または透過率に関するデータから、一の入射光束の残余に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値をコンピュータに出力させるためのプログラムである。
【００１４】
本開示の第４の好ましい実施態様は、
露出量の算出方法が、
第１の受光部により、一の入射光束から光束分離素子により分離された第１の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を取得することと、
信号処理部により、第１の受光部で取得されたＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度から、一の入射光束から光束分離素子により分離された第２の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を予測することにより、前記第２の光束が入射する第２の受光部における露出量を算出することと
からなる。
【００１５】
ここで、本開示における「Ｐ偏光成分」とは、光束分離素子の表面の法線ベクトルと、入射光の電場ベクトルとを含む面を入射面としたときに、入射面内に振動する偏光成分をいう。また、本開示における「Ｓ偏光成分」とは、光束分離素子の入射面に対して垂直に振動する偏光成分をいう。光束分離素子を反射した光および透過した光についても、同様とする。
【００１６】
なお、本開示における「反射率」とは、エネルギ反射率をいうものとし、本開示における「透過率」とは、エネルギ透過率をいうものとする。すなわち、「反射率」をΓ、「透過率」をΠとおくと、Γ＋Π＝１の関係が成立する。また、本開示における「反射率」および「透過率」は、特に断りのない限り、４００ｎｍ〜７５０ｎｍの波長域における平均の反射率および透過率をそれぞれ指すものとする。
【００１７】
本開示では、入射光束が、光束分離素子により、例えば、２つの光束に分離される。分離された光束のうちの一方（第1の光束）が、例えば、受光部に入射する。本開示では、受光部が、受光部への入射光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を取得する。したがって、受光部への入射光束に関するＰ偏光成分の強度およびＳ偏光成分の強度が、それぞれ別個に取得される。
【００１８】
光束分離素子が、例えば、被写体からの光の一部を反射させ、残余を透過する光学素子であったとする。一般に、光束分離素子におけるＰ偏光成分に対する反射率は、Ｓ偏光成分に対する反射率と異なっている。すなわち、第1の光束における、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分との間の比率は、光束分離素子の反射特性に依存することになる。同様に、光束分離素子により分離されたもう一方の光束（第２の光束）における、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分との間の比率も、光束分離素子の反射特性（透過特性）に依存することになる。そのため、光束分離素子により分離された光束のうち、一方の光束に関するすべての振動成分の強度をもとにして、他方の光束に関する強度を予測しようとすると、入射光束の偏光の度合いによっては、予測された強度と実際の強度との間に大きなずれが生じる。
【００１９】
このことは、言い換えれば、光束分離素子により分離された光束のうち、一方の光束に関するＰ偏光成分の強度およびＳ偏光成分の強度がわかれば、他方の光束に関するＰ偏光成分の強度およびＳ偏光成分の強度を、それぞれ予測できることを意味する。例えば、光束分離素子の反射特性（透過特性）を、偏光成分ごとにあらかじめ把握しておけば、光束分離素子により分離された光束のうち、一方の光束に関するＰ偏光成分の強度から、他方の光束に関するＰ偏光成分の強度が正確に予測される。同様にして、一方の光束に関するＳ偏光成分の強度から、他方の光束に関するＳ偏光成分の強度が正確に予測される。したがって、一方の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度をもとにして、他方の光束に関する強度が、他方の光束に関するＰ偏光成分の強度およびＳ偏光成分の強度の和として予測される。
【００２０】
本開示では、上述したように、受光部への入射光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度が取得される。すなわち、受光部への入射光束に関するＰ偏光成分の強度およびＳ偏光成分の強度が、それぞれ別個に取得される。そのため、光束分離素子により分離された光束のうち、一方の光束に関する強度を、Ｐ偏光成分およびＳ偏光成分の区別なく取得した場合とは異なり、他方の光束に関するＰ偏光成分の強度およびＳ偏光成分の強度が、それぞれ正確に予測される。したがって、入射光束の偏光の度合いが大きい場合であっても、予測された強度と実際の強度との間に大きなずれが生じることがない。
【発明の効果】
【００２１】
少なくとも１つの実施例によれば、入射する光が偏光しているときであっても、露出量の調整が正しく行われる撮像装置、光量測定装置および記録媒体ならびに露出量の算出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、第１の実施形態にかかる撮像装置の概略的構成を示す略線図である。
【図２】図２は、第１の実施形態にかかる撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】図３Ａおよび図３Ｂは、受光素子に到達する光のＰ偏光成分またはＳ偏光成分を切り替えるための偏光素子の一例の概略を示す斜視図である。
【図４】図４Ａおよび図４Ｂは、受光素子に到達する光のＰ偏光成分またはＳ偏光成分を切り替えるための偏光素子の他の一例の概略を示す斜視図である。
【図５】図５Ａ〜図５Ｄは、偏光素子を構成する液晶素子を説明するための図である。
【図６】図６Ａおよび図６Ｂは、図５Ａ〜図５Ｄに示した液晶素子の複数個を用いて偏光素子を構成した例を示す図である。
【図７】図７Ａおよび図７Ｂは、図５Ａ〜図５Ｄに示した液晶素子の複数個を用いて偏光素子を構成した例を示す図である。
【図８】図８Ａは、光束分離素子の反射特性および透過特性の一例を示すグラフである。図８Ｂは、光束分離素子の反射特性および透過特性の他の一例を示すグラフである。
【図９】図９は、第１の実施形態にかかる撮像装置の変形例の概略的構成を示す略線図である。
【図１０】図１０Ａおよび図１０Ｂは、第２の実施形態にかかる撮像装置の概略的構成を示す略線図である。
【図１１】図１１Ａおよび図１１Ｂは、第２の実施形態にかかる撮像装置の変形例の概略的構成を示す略線図である。
【図１２】図１２は、第３の実施形態にかかる光量測定装置の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、撮像装置、光量測定装置および記録媒体ならびに露出量の算出方法の実施形態について説明する。説明は、以下の順序で行う。
＜１．第１の実施形態＞
［撮像装置の概略的構成］
［撮像装置の動作］
［自動露出の応用例］
［第１の実施形態の変形例］
＜２．第２の実施形態＞
［撮像装置の概略的構成］
［撮像装置の動作］
［第２の実施形態の変形例］
＜３．第３の実施形態＞
［光量測定装置の概略的構成］
＜４．変形例＞
【００２４】
なお、以下に説明する実施形態は、撮像装置、光量測定装置および記録媒体ならびに露出量の算出方法の好適な具体例である。以下の説明においては、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、特に本開示を限定する旨の記載がない限り、撮像装置、光量測定装置および記録媒体ならびに露出量の算出方法の例は、以下に示す実施形態に限定されないものとする。
【００２５】
＜１．第１の実施形態＞
［撮像装置の概略的構成］
図１は、第１の実施形態にかかる撮像装置の概略的構成を示す略線図である。図１に示すように、第１の実施形態にかかる撮像装置１は、光束分離素子３と、受光部５と、被照射体７と、信号処理部２１と、シャッタ９と、絞り１１とを備える。第１の実施形態にかかる撮像装置１は、具体的には、例えば、ペリクルミラー内蔵型のカメラである。図１に示す例では、鏡筒１ａが、撮像装置１の本体１ｂの筐体１９に対して着脱自在とされる。もちろん、鏡筒１ａおよび本体１ｂを一体的として、撮像装置１を構成してもかまわない。鏡筒１ａの内部には、絞り１１やレンズ１３，１５などが配置されている。レンズ１３，１５は、フォーカス駆動系によって駆動され、オートフォーカス動作が可能とされるが、図１においては、フォーカス駆動系の図示を省略している。
【００２６】
光束分離素子３は、撮像装置１への入射光束Ｆの一部を反射させるとともに、残余を透過させることにより、入射光束Ｆを、例えば、２つの光束に分離する。光束分離素子３により分離された一方の光束は、受光部５に入射する。受光部５は、入射する光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を取得する。受光部５で取得されたＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度は、信号処理部２１に対する入力とされる。光束分離素子３により分離された他方の光束は、被照射体７に入射する。被照射体７に対する光束の入射および遮断は、シャッタ９により切り替えられ、被照射体７に対する光束の到達量は、絞り１１により調整される。シャッタ９のシャッタスピードおよび絞り１１の開きのうちの少なくとも１つは、信号処理部２１からの出力に応じて調整される。シャッタ９のシャッタスピードまたは絞り１１の開きの調整は、信号処理部２１により出力される、被照射体７に入射する光束に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値に応じて実行される。
【００２７】
以下、光束分離素子３、受光部５、被照射体７、信号処理部２１、シャッタ９および絞り１１について、図１を参照しながら、順に説明する。
【００２８】
（光束分離素子）
光束分離素子３は、絞り１１やレンズ１３，１５などを介して筺体１９の内部に入射する被写体からの光を、反射および透過させる光学素子である。光束分離素子３は、被写体からの光の一部を反射させ、残余の光を透過させる。光束分離素子３の反射率は、例えば、３０％程度とされ、したがって、光束分離素子３の透過率は、例えば、７０％程度とされる。もちろん、光束分離素子３の被写体からの光に対する反射率および透過率は、上述の値に限られず、適宜設定される。
【００２９】
第１の実施形態では、光束分離素子３が、撮像素子１の内部において、筺体１９に対して固定されている。すなわち、第１の実施形態では、光束分離素子３の反射面にたてた法線Ｎと入射光束Ｆの光軸とのなす角ξが、一定である。画質の劣化を低減する観点から、角ξが４５°より小であることが好ましい。角ξが４５°以上である場合と比較して、被写体からの光が光束分離素子３を通過する距離（光学的距離といってもよい。）を小とすることができるからである。
【００３０】
光束分離素子３としては、例えば、半透過ミラーを用いることができる。半透過ミラーは、例えば、光透過性基材の一主面上に光学薄膜を形成することにより形成することができる。光透過性基材を構成する材料としては、例えば、樹脂材料やガラスなどを挙げることができる。光透過性基材として樹脂フィルムを用いることにより、撮像装置１を小型かつ軽量に構成することができる。光束分離素子３としては、半透過ミラーのほかに、プリズム型またはウェッジ基板型の光学素子を用いることができるが、画質の劣化を低減する観点から、平板型の光学素子が選択されることが好ましい。光学素子がプリズム型またはウェッジ基板型の場合と比較して、被写体からの光が光束分離素子３を通過する距離を小とすることができるからである。なお、光透過性基材の厚さとしては、１０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。
【００３１】
（受光部）
受光部５は、光束分離素子３により分離された光束のうちの一方が入射する光学部品である。受光部５は、具体的には、いわゆる測光センサである。受光部５は、筺体１９の内部において、例えば、光束分離素子３により反射された、被写体からの光の一部が入射するように配置される。
【００３２】
受光部５は、受光部５への入射光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を取得できればよく、受光部５は、例えば、偏光素子５１と、１以上の受光素子５３とを含む。後述するように、本開示では、受光部５が、入射する光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を取得する。受光部５が、オートフォーカス機能のための測距センサを含んでいてもよい。
【００３３】
受光素子５３としては、例えば、シリコンフォトダイオード、ガリウム砒素フォトダイオード、ＣＣＤ（Charge Coupled Device)やＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)などのイメージセンサ、硫化カドミウムの焼結体を含む硫化カドミウムセル（ＣｄＳセル）などを用いることができる。偏光素子５１の具体的な構成例については、後述する。
【００３４】
（被照射体）
被照射体７には、光束分離素子３により分離された光束のうち、受光部５に入射しない側の光束が入射する。すなわち、例えば、光束分離素子３により反射された、被写体からの光の一部が受光部５に入射する場合には、被照射体７は、筺体１９の内部において、光束分離素子３により反射されずに光束分離素子３を透過した被写体からの光が入射するように配置される。
【００３５】
被照射体７は、具体的には、例えば、フィルムまたは撮像素子である。撮像素子としては、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳなどのイメージセンサを用いることができる。以下の説明では、被照射体７が撮像素子であるものとして説明を行うが、本開示の撮像装置は、フィルムを用いたアナログ方式のカメラまたは撮像素子を用いたデジタル方式のカメラのいずれであってもよい。
【００３６】
撮像装置１には、必要に応じて、電子式ビューファインダとしての機能を有する表示部１７が設けられる。表示部１７は、例えば、液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display（ＬＣＤ））や有機ＥＬ(Electroluminescence:電界発光効果)ディスプレイなどのフラットディスプレイである。なお、図１に示す例では、表示部１７が筺体１９の背面側に設けられているが、表示部１７を設ける箇所は、これに限られない。表示部１７が筺体１９の上面などに設けられてもよく、表示部１７が可動式や取り外し式とされてもよい。表示部１７をファインダの内部に設けてもよい。表示部１７が、例えばタッチパネルなどの、ユーザからの指示を受け取る入力装置とされてももちろんかまわない。
【００３７】
撮像素子からの信号は、後述する信号処理部２１により、デジタルゲイン調整、ガンマ補正、色補正、コントラスト補正などの画像処理がなされた後、映像信号として表示部１７に供給される。したがって、表示部１７には、現在の被写体像が表示される。
【００３８】
（信号処理部）
信号処理部２１は、受光部５や被照射体７からの出力信号や、撮像装置１のユーザからの指令信号などを入力として、各種の演算処理および撮像装置１の各部の制御を行う処理装置である。信号処理部２１は、例えば、マイクロプロセッサのほか、アナログデジタル変換回路、画像処理回路、圧縮伸張回路、ビデオ信号出力回路、入出力回路などを含む。後述するように、各種の演算処理や撮像装置１の各部の制御を行うためのプログラムは、例えば、信号処理部２１に接続された記憶部２３に格納されている。信号処理部２１が、記憶部２３を含む処理装置であってもよい。
【００３９】
本開示では、信号処理部２１により、受光部５で取得されたＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度から、被照射体７への入射光束に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値が算出される。したがって、記憶部２３には、受光部５で取得されたＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度から、信号処理部２１が、被照射体７への入射光束に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値を出力するためのプログラムが格納されている。
【００４０】
記憶部２３としては、例えば、不揮発性または揮発性メモリ、光記録媒体、光磁気記録媒体、磁気記録媒体などの記録媒体を挙げることができるが、格納されたプログラムをコンピュータが読み取りできればよく、記録媒体の種類は特に限定されない。
【００４１】
（シャッタ）
シャッタ９は、例えば、光束分離素子３を透過した光の、被照射体９に対する入射および遮断を切り替えるために撮像装置１の内部に配置される。シャッタ９としては、被照射体７の受光面の直前に配置されるフォーカルプレーンシャッタや、鏡筒１ａの内部に配置されるレンズシャッタなどを挙げることができる。また、シャッタ９としては、機械的動作を伴う機械式シャッタ、シャッタスピードに応じた時間分だけ撮像素子からの出力信号を取得する電子式シャッタまたはこれらの組み合わせを用いることができる。シャッタ９が機械式シャッタの場合には、具体的には、例えば、シャッタ９に設けられたスリットの間隔が変更自在とされ、スリットの間隔が変更されることにより、シャッタ９のシャッタスピードが調整される。
【００４２】
図１においては、シャッタ９としてフォーカルプレーンシャッタを備える撮像装置を例示したが、シャッタ９の種類は、これに限られず、適宜選択することができる。なお、図１においては、シャッタ９を明示的に示したが、電子式シャッタを用いる場合には、被照射体７としての撮像素子がシャッタ９の機能を兼ねるため、部材としてシャッタ９を必ずしも撮像装置１の内部に配置する必要はない。
【００４３】
（絞り）
絞り１１は、被照射体７への入射光束の到達量を調整するために撮像装置１の内部に配置される。絞り１１は、一般に、複数枚の羽根状の遮光部材の組み合わせからなり、絞り１１は、例えば、鏡筒１ａの内部に配置される。もちろん、絞り１１が、本体１ｂの内部に配置されていてもよい。絞り１１の開口は、複数枚の遮光部材の重なり具合が変更されることにより調整される。
【００４４】
［撮像装置の動作］
次に、図２を参照しながら、第１の実施形態にかかる撮像装置の動作を説明する。
【００４５】
図２は、第１の実施形態にかかる撮像装置の構成例を示すブロック図である。なお、図２においては、オートフォーカス機能のための測距センサや、赤外線カットフィルタ、画像のデータが格納される本体メモリまたは外部メモリ、各種駆動機構の制御回路、表示部の駆動回路などの図示を省略した。以下の説明においても、特に断りのない限り、これらの図示を省略する。
【００４６】
まず、レンズ１３，１５や絞り１１を介して、被写体からの光が、光束分離素子３に入射する。このとき、絞り１１は全開とされている。光束分離素子３に入射した光の一部は、光束分離素子３により反射され、受光部５に入射する。一方、光束分離素子３を透過した光は、シャッタ９および被照射体７に向かって進行する。
【００４７】
受光部５は、光束分離素子３により反射された光を受光するとともに、例えば、受光素子の光電変換作用により、受光部５に到達した光のエネルギ量に関する情報を取得する。受光部５は、取得された情報を出力信号として信号処理部２１に向けて送出する。信号処理部２１は、受光部５からの出力信号を入力として演算処理を行い、露出量の計算を行う。すなわち、被照射体７に対する露出量は、被写体からの光により運ばれるエネルギ量のうち、光束分離素子３により反射された光により運ばれるエネルギ量をもとにして算出される。
【００４８】
（Ｐ偏光成分またはＳ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得）
ここで、本開示では、受光部５に到達する光のエネルギ量に関する情報の取得に際して、受光部５に到達する光のＰ偏光成分またはＳ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得が行われる。該情報の取得は、例えば、受光部５に対して、光束分離素子３により反射された光が入射しているときに、継続して行われる（常時測光）。または、例えば、該情報の取得は、撮影者がシャッタボタンを半押ししたときに行われる。該情報の取得に際しては、受光部５に到達する光をなるべく多くするために、絞り１１が全開とされていることが好ましい。受光部５に到達する光のＰ偏光成分またはＳ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得は、例えば、光束分離素子３と受光素子５３との間に配置された偏光素子５１を透過する偏光成分の切り替えにより実現される。
【００４９】
図３Ａおよび図３Ｂは、受光素子に到達する光のＰ偏光成分またはＳ偏光成分を切り替えるための偏光素子の一例の概略を示す斜視図である。受光素子５３に到達する光のＰ偏光成分またはＳ偏光成分を切り替えるための偏光素子は、例えば、１枚以上の偏光子からなる。例えば、図３Ａおよび図３Ｂに示す偏光素子５１ａは、同一面内に並べて配置された２枚の偏光子５１ｓおよび偏光子５１ｐからなる。偏光子５１ｓは、光束分離素子３により反射された光の偏光成分のうち、Ｓ偏光成分のみを透過する。一方、偏光子５１ｐは、光束分離素子３により反射された光の偏光成分のうち、Ｐ偏光成分のみを透過する。偏光子５１ｓおよび偏光子５１ｐは、一方が、もう一方の偏光子の吸収軸と平行な方向に沿って配置される。
【００５０】
図３Ａは、光束分離素子３により反射された光の偏光成分のうち、Ｓ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得を行うときの、偏光素子５１および受光素子５３の配置を示す図である。図３Ａに示すように、Ｓ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得に際しては、光束分離素子３と受光素子５３との間には、偏光子５１ｓが配置される。偏光子５１ｓは、光束分離素子３により反射された光の偏光成分のうち、Ｓ偏光成分のみを透過させるので、受光素子５３には、光束分離素子３により反射された光の偏光成分のうち、Ｓ偏光成分のみが到達する。したがって、受光部５は、光束分離素子３により反射された光の偏光成分のうち、Ｓ偏光成分のエネルギ量に関する情報を取得する。なお、図３Ａにおいて、網掛けされた矢印は、光束分離素子３により反射された光の偏光成分のうち、Ｓ偏光成分を模式的に示し、網掛けされていない矢印は、Ｐ偏光成分を模式的に示している。以下の説明においても、同様とする。
【００５１】
図３Ｂは、光束分離素子３により反射された光の偏光成分のうち、Ｐ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得を行うときの、偏光素子５１および受光素子５３の配置を示す図である。Ｐ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得に際しては、偏光子５１ｓおよび偏光子５１ｐが、例えば、偏光子５１ｐの吸収軸に沿った方向（図３Ａに示す矢印Ｘの方向）に移動される。したがって、図３Ｂに示すように、Ｐ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得に際しては、光束分離素子３と受光素子５３との間には、偏光子５１ｐが配置される。このようにすることで、受光部５は、受光部５に到達する光のＰ偏光成分またはＳ偏光成分のエネルギ量に関する情報をそれぞれ取得することができる。
【００５２】
なお、偏光子５１ｓおよび偏光子５１ｐを並べて配置して偏光素子を構成することにかえ、偏光子５１ｓまたは偏光子５１ｐのうちの一方のみから偏光素子を構成してもよい。例えば、偏光子５１ｐを省略し、偏光子５１ｓのみから偏光素子を構成した場合には、まず、光束分離素子３により反射された光の偏光成分のうち、例えば、Ｓ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得を行う。その後、光路上から偏光子５１ｓを退避させた上で、光束分離素子３により反射された光のエネルギ量に関する情報の取得を行えば、光束分離素子３により反射された光のＳ偏光成分のエネルギ量とＰ偏光成分のエネルギ量との和（光束分離素子３により反射された光の総エネルギ量）に関する情報が取得される。このとき、Ｐ偏光成分のエネルギ量は、後者と前者との差として計算することができる。
【００５３】
図４Ａおよび図４Ｂは、受光素子に到達する光のＰ偏光成分またはＳ偏光成分を切り替えるための偏光素子の他の一例の概略を示す斜視図である。図４Ａおよび図４Ｂに示す例は、透過光を直線偏光とする１枚の偏光子により偏光素子５１ｂを構成した例である。
【００５４】
図４Ａは、光束分離素子３により反射された光の偏光成分のうち、Ｓ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得を行うときの、偏光素子５１ｂおよび受光素子５３の配置を示す図である。図４Ａに示すように、偏光子５１ｂは、光束分離素子３と受光素子５３との間に配置される。
【００５５】
初期状態では、偏光子５１ｂは、例えば、光束分離素子３により反射された光の偏光成分のうち、Ｓ偏光成分のみを透過させる。したがって、受光部５は、光束分離素子３により反射された光の偏光成分のうち、Ｓ偏光成分のエネルギ量に関する情報を取得する。
【００５６】
Ｐ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得に際しては、偏光子５１ｂは、光束分離素子３により反射された光の光軸に沿った方向と平行な軸（図４Ａに示す軸Ｃ）を回転軸として、９０°回転される。そうすると、偏光子５１ｂの吸収軸が９０°回転することとなり、偏光子５１ｂは、光束分離素子３により反射された光の偏光成分のうち、Ｐ偏光成分のみを透過させることになる。したがって、受光部５は、受光部５に到達する光のＰ偏光成分およびＳ偏光成分のエネルギ量に関する情報をそれぞれ取得することができる。
【００５７】
偏光子のほか、液晶素子を用いて、偏光素子５１を構成することも可能である。
【００５８】
図５Ａ〜図５Ｄは、偏光素子を構成する液晶素子を説明するための図である。図５Ａは、偏光素子を構成する液晶素子４１の断面模式図である。図５Ａに示すように、液晶素子４１は、例えば、光透過性基材４５ａおよび光透過性基材４５ｂと、透明導電層４３ａおよび透明導電層４３ｂと、液晶分子４６を含む液晶層４７とを備える。光透過性基材４５ａおよび光透過性基材４５ｂの一主面上には、透明導電層４３ａおよび透明導電層４３ｂがそれぞれ設けられており、光透過性基材４５ａおよび光透過性基材４５ｂは、透明導電層４３ａと透明導電層４３ｂとが対向するようにして配置される。液晶層４７は、透明導電層４３ａが設けられた光透過性基材４５ａと、透明導電層４３ｂが設けられた光透過性基材４５ｂとの間に封止される。透明導電層４３ａおよび透明導電層４３ｂは、電源４９と接続することにより、透明導電層４３ａと透明導電層４３ｂとの間に電場を発生させることができるようになされている。
【００５９】
図５Ａおよび図５Ｂに示すように、初期状態では、透明導電層４３ａおよび透明導電層４３ｂが電源４９と接続されておらず、液晶層４７中の液晶分子４６の長軸方向が、透明導電層４３ａおよび透明導電層４３ｂの面に平行な一方向に揃えられた状態とされる。図５Ａに示す状態で液晶素子４１に光が入射すると、液晶素子４１は、入射した光の偏光成分のうち、液晶分子４６の長軸方向に沿って振動する成分のみを透過させる。例えば、図５Ｂに示すように、液晶素子４１は、入射した光の偏光成分のうち、Ｓ偏光成分のみを透過させる。したがって、透明導電層４３ａおよび透明導電層４３ｂが電源４９と接続されていない液晶素子４１は、偏光子と同様の機能を有する。なお、図５Ｂにおいては、電源４９の図示を省略した。
【００６０】
図５Ｃおよび図５Ｄは、透明導電層４３ａおよび透明導電層４３ｂに電源４９を接続することにより、透明導電層４３ａと透明導電層４３ｂとの間に電場を発生させた状態を示す図である。液晶層４７中の液晶分子４６は、電場の印加などの刺激によって簡単に分子の並び方が変わる。液晶層４７中の液晶分子４６に電場がかかると、液晶分子４６は、液晶分子４６の長軸方向が電場と平行になるように並び方を変える。液晶分子４６が、液晶分子４６の長軸方向が電場と平行になるように並び方を変えると、図５Ｄに示すように、入射した光のＰ偏光成分およびＳ偏光成分が、ともに液晶素子４１を通過するようになる。なお、図５Ｄにおいては、電源４９の図示を省略した。
【００６１】
上述したように、液晶素子４１は、透明導電層４３ａおよび透明導電層４３ｂへの通電の有無により、液晶素子４１を透過する偏光成分を切り替えることができる。さらに、図５Ａ〜図５Ｄに示した液晶素子の複数個を組み合わせることにより、透過する偏光成分を選択的に切り替える偏光素子を構成することもできる。
【００６２】
図６Ａおよび図６Ｂならびに図７Ａおよび図７Ｂは、図５Ａ〜図５Ｄに示した液晶素子の複数個を用いて偏光素子を構成した例を示す図である。図６Ａおよび図６Ｂならびに図７Ａおよび図７Ｂにおいては、電源４９の図示を省略した。
【００６３】
図６Ａおよび図６Ｂならびに図７Ａおよび図７Ｂに示す偏光素子５１ｃは、液晶素子４１ａおよび液晶素子４１ｂが、入射する光の光軸の方向に沿って重なるように配置されることにより構成されている。図６Ａは、偏光素子５１ｃを構成する液晶素子４１ａおよび液晶素子４１ｂに通電がされていない状態を示す図である。液晶素子４１ａと液晶素子４１ｂとは、ともに通電がされていない状態において、液晶素子４１ａの液晶層４７ａ中の液晶分子の長軸方向と、液晶素子４１ｂの液晶層４７ｂ中の液晶分子の長軸方向とが直交するようにして配置される。
【００６４】
ここで、偏光素子５１ｃに対して、液晶素子４１ｂ側から液晶素子４１ａ側に向かって、光が入射したとする。偏光素子５１ｃに入射した光は、例えば、液晶素子４１ｂによりＰ偏光成分が遮られ、Ｓ偏光成分だけが液晶素子４１ａに入射する。ところが、液晶素子４１ａはＰ偏光成分のみを透過させるため、液晶素子４１ａに入射した光は液晶素子４１ａにより遮られる。すなわち、液晶素子４１ａおよび液晶素子４１ｂが通電されていない状態においては、図６Ａに示すように、偏光素子５１ｃは、すべての振動成分を遮ることになる。
【００６５】
図６Ｂは、偏光素子５１ｃを構成する液晶素子のうち、液晶素子４１ｂにのみ通電がされた状態を示す図である。この場合は、偏光素子５１ｃに入射した光のすべての振動成分が、液晶素子４１ｂを透過して液晶素子４１ａに入射する。液晶素子４１ａに入射した光は、液晶素子４１ａによりＳ偏光成分が遮られ、Ｐ偏光成分のみが透過する。したがって、このときの偏光素子５１ｃは、図６Ｂに示すように、全体としてＰ偏光成分のみを透過させる偏光子として機能する。
【００６６】
図７Ａは、偏光素子５１ｃを構成する液晶素子のうち、液晶素子４１ａにのみ通電がされた状態を示す図である。この場合は、液晶素子４１ｂに入射した光は、液晶素子４１ｂによりＰ偏光成分が遮られ、Ｓ偏光成分のみが液晶素子４１ａに入射する。通電がされた液晶素子４１ａは、液晶素子４１ａに入射した光のすべての振動成分を透過させるため、液晶素子４１ａに入射した光のすべての振動成分、すなわち、Ｓ偏光成分のみが液晶素子４１ａから出射されることになる。したがって、このときの偏光素子５１ｃは、図７Ａに示すように、全体としてＳ偏光成分のみを透過させる偏光子として機能する。
【００６７】
なお、偏光素子５１ｃに入射した光のすべての振動成分を透過させるには、図７Ｂに示すように、液晶素子４１ａと液晶素子４１ｂとが、ともに通電がされた状態とすればよい。
【００６８】
上述したように、偏光素子５１として液晶素子を用いることにより、受光素子５３に到達する光のＰ偏光成分またはＳ偏光成分のエネルギ量に関する情報を取得するに際して、偏光子の移動や回転などの機械的動作を不要とできる。したがって、撮像装置の構成が複雑化することがなく、撮像装置を小型かつ軽量に構成することができる。また、撮像装置の内部で機械的動作を伴う部材を必要としないので、撮像素子の内部におけるダストの発生を防止することができる。
【００６９】
なお、第１の実施形態では、例えば、光束分離素子３により反射された光のうち、下記＜１＞〜＜３＞に示すいずれかの組み合わせ方により、受光部５に到達する光のＰ偏光成分およびＳ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得が行われる。いずれの場合についても、受光部５が、受光部５に到達する光のＰ偏光成分のエネルギ量に関する情報と、Ｓ偏光成分のエネルギ量に関する情報とを、それぞれ区別して別個に取得できることに変わりはない。
＜１＞ （Ｐ偏光成分，Ｓ偏光成分）
＜２＞ （Ｐ偏光成分，すべての振動成分）
＜３＞ （Ｓ偏光成分，すべての振動成分）
【００７０】
受光部５に到達する光の振動成分のうち、Ｐ偏光成分、Ｓ偏光成分またはすべての振動成分のいずれについてのエネルギ量に関する情報を取得するかの切り替えは、偏光素子の移動や回転、液晶素子への通電の切り替えなどにより行われる。偏光素子の移動や回転、液晶素子への通電の切り替えは、偏光素子駆動機構６１によって行われ、偏光素子駆動機構６１は、信号処理部２１からの制御信号により制御される。なお、液晶素子の応答速度は、数ミリ秒（１／１０００［秒］）と高速であるので、偏光素子５１として液晶素子を用いることにより、受光部５に到達する光のＰ偏光成分およびＳ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得を高速に行うことが可能である。受光部５で取得された、受光部５に到達する光のＰ偏光成分およびＳ偏光成分のエネルギ量に関する情報は、受光部５からの出力信号として信号処理部２１へ送られる。
【００７１】
（露出量の算出）
信号処理部２１は、受光部５からの出力信号を入力として演算処理を行い、被照射体７への入射光束に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値を出力する。具体的には、信号処理部２１は、被写体からの光により運ばれるエネルギ量のうち、光束分離素子３を透過した光により運ばれるエネルギ量を予測することにより、被照射体７に対する露出量を算出する。
【００７２】
いま、被写体からの光により運ばれる総エネルギ量をΦ［ｗ］とし、総エネルギ量Φ［ｗ］のうち、Ｐ偏光成分の大きさをΦｐ［ｗ］、Ｓ偏光成分の大きさをΦｓ［ｗ］とする。すなわち、Φ［ｗ］＝Φｐ［ｗ］＋Φｓ［ｗ］が成り立つものとする。なお、本明細書において単にエネルギ量というときは、単位時間当たりのエネルギ量をいうものとする。また、光束分離素子３における、入射光束ＦのＰ偏光成分に対する反射率および透過率が、それぞれΓｐ、Πｐであったとする。同様に、光束分離素子３における、入射光束ＦのＳ偏光成分に対する反射率および透過率が、それぞれΓｓ、Πｓであったとする。
【００７３】
図８Ａは、光束分離素子の反射特性および透過特性の一例を示すグラフである。図８Ａに示すグラフは、入射光束のＰ偏光成分に対する反射率および透過率と、入射光束のＳ偏光成分に対する反射率および透過率とを重ねて示している。また、図８Ａは、反射率および透過率を縦軸にとり、光束分離素子に入射する光の波長λ［ｎｍ］を横軸にとったグラフである。図８Ａにおいて、Ｌ１ｐおよびＬ１ｓは、入射光束のＰ偏光成分に対する透過率Πｐおよび入射光束のＳ偏光成分に対する透過率Πｓをそれぞれ示し、Ｌ１ａは、ΠｐおよびΠｓの算術平均を示している。また、図８Ａにおいて、Ｌ２ｐおよびＬ２ｓは、入射光束のＰ偏光成分に対する反射率Γｐおよび入射光束のＳ偏光成分に対する反射率Γｓをそれぞれ示し、Ｌ２ａは、ΓｐおよびΓｓの算術平均を示している。
【００７４】
図８Ａに示すように、一般に、入射光束のＰ偏光成分に対する透過率Πｐと、入射光束のＳ偏光成分に対する透過率Πｓとは、同じ値とはならない。すなわち、入射光束のＰ偏光成分に対する反射率Γｐと、入射光束のＳ偏光成分に対する反射率Γｓとについても、同じ値とはならない。
【００７５】
被照射体７に到達する光の総エネルギ量Φｒ［ｗ］は、信号処理部２１により、以下の手順で予測される。
【００７６】
まず、信号処理部２１は、受光部５に到達した光のＰ偏光成分およびＳ偏光成分のエネルギ量に関する情報を受光部５から取得する。光束分離素子３における、入射光束ＦのＰ偏光成分に対する反射率がΓｐであり、Ｓ偏光成分に対する反射率がΓｓであることから、受光部５に到達する光のＰ偏光成分およびＳ偏光成分のエネルギ量は、それぞれ（Γｐ＊Φｐ）［ｗ］、（Γｓ＊Φｓ）［ｗ］である。
【００７７】
次に、信号処理部２１は、記憶部２３から、光束分離素子３の反射特性（透過特性）に関するデータを呼び出す。該データは、偏光成分ごとの、光束分離素子３の透過率と反射率との比率に関するデータであり、具体的には、該データは、（Πｐ／Γｐ）および（Πｓ／Γｓ）の値である。すなわち、記憶部２３には、被照射体７への入射光束に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値を出力するためのプログラムのほかに、（Πｐ／Γｐ）および（Πｓ／Γｓ）の値が格納されている。
【００７８】
次に、信号処理部２１は、受光部５に到達する光のエネルギ量から、被照射体７に到達する光のＰ偏光成分およびＳ偏光成分のエネルギ量の計算を行う。例えば、被照射体７に到達する光のＰ偏光成分のエネルギ量Φｒｐ[ｗ]は、（Πｐ＊Φｐ）［ｗ］であるから、受光部５に到達した光のＰ偏光成分のエネルギ量と、光束分離素子３の透過率と反射率との比率とを用いて、以下の式（１）により求めることができる。
Φｒｐ[ｗ]＝（Πｐ／Γｐ）＊（Γｐ＊Φｐ）［ｗ］ ・・・（１）
【００７９】
同様にして、以下の式（２）により、被照射体７に到達する光のＳ偏光成分のエネルギ量Φｒｓ[ｗ]が求められる。
Φｒｓ[ｗ]＝（Πｓ／Γｓ）＊（Γｓ＊Φｓ）［ｗ］ ・・・（２）
【００８０】
信号処理部２１は、上述した演算により、被照射体７への入射光束に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値を出力することができる。したがって、Φｒｐ[ｗ]とΦｒｓ［ｗ］との和として被照射体７に到達する光の総エネルギ量Φｒ［ｗ］が求められるので、被照射体７に対する露出量が、信号処理部２１により算出されたことになる。しかも、本開示によれば、（Πｐ／Γｐ）および（Πｓ／Γｓ）の値さえ用意しておけば、被写体からの光の偏光の度合いによらず、被照射体７に対する露出量を、偏光成分ごとに正確に求められる。しかも、（Πｐ／Γｐ）および（Πｓ／Γｓ）の値は、あらかじめ正確に測定しておくことが可能である。
【００８１】
反射率Γｐおよび透過率Πｐならびに反射率Γｓおよび透過率Πｓが、波長４００ｎｍ〜７５０ｎｍの可視光領域（カラーフィルタを含む撮像素子の感度域といってもよい。）においてほぼ一定のとき、上述の演算により、光束分離素子３を透過した光により運ばれるエネルギ量を予測することができる。反射率Γｐおよび透過率Πｐならびに反射率Γｓおよび透過率Πｓが、可視光領域においてほぼ一定ではないときには、例えば、可視光領域を複数の波長帯域に区分して、区分された波長帯域ごとに（Πｐ／Γｐ）および（Πｓ／Γｓ）の値を用意しておけばよい。
【００８２】
図８Ｂは、光束分離素子の反射特性および透過特性の他の一例を示すグラフである。図８Ｂに示すグラフは、入射光束のＰ偏光成分に対する反射率および透過率と、入射光束のＳ偏光成分に対する反射率および透過率とを重ねて示している。また、図８Ｂは、反射率および透過率を縦軸にとり、光束分離素子に入射する光の波長λ［ｎｍ］を横軸にとったグラフである。図８Ｂにおいて、Ｌ３ｐおよびＬ３ｓは、入射光束のＰ偏光成分に対する透過率Πｐおよび入射光束のＳ偏光成分に対する透過率Πｓをそれぞれ示し、Ｌ３ａは、ΠｐおよびΠｓの算術平均を示している。また、図８Ｂにおいて、Ｌ４ｐおよびＬ４ｓは、入射光束のＰ偏光成分に対する反射率Γｐおよび入射光束のＳ偏光成分に対する反射率Γｓをそれぞれ示し、Ｌ４ａは、ΓｐおよびΓｓの算術平均を示している。
【００８３】
図８Ｂに示す例では、例えば、λ＝５２０［ｎｍ］の近傍においては、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分との間で、透過率Πｐと透過率Πｓと間の差（反射率Γｐと反射率Γｓとの間の差）は小さい。ところが、例えば、λ＝６５０［ｎｍ］の近傍においては、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分との間で、透過率Πｐと透過率Πｓとの間の差（反射率Γｐと反射率Γｓとの間の差）が、λ＝５２０［ｎｍ］の近傍の場合と比較して大きい。このように、光束分離素子に入射した光の波長によって、透過率Πｐと透過率Πｓとの間の差（反射率Γｐと反射率Γｓとの間の差）が大きく変化する場合には、可視光領域を複数の波長帯域に区分して、区分された波長帯域ごとに（Πｐ／Γｐ）および（Πｓ／Γｓ）の値を用意しておく。
【００８４】
光束分離素子が、図８Ｂに示す反射特性（透過特性）を示す場合には、例えば、入射光から知覚される色みごとに、可視光領域を区分することができる。例えば、図８Ｂに示すλｂは、４００≦λ＜４９０［ｎｍ］の範囲を、λｇは、４９０≦λ＜６００［ｎｍ］の範囲を、λｒは、６００≦λ≦７５０［ｎｍ］の範囲を示している。記憶部２３には、例えば、λｂ、λｇおよびλｒに対応する、光束分離素子３の透過率および反射率のデータが、偏光成分ごとに格納される。すなわち、記憶部２３は、下記の表１に示すデータを格納しておくことができる。もちろん、記憶部２３が、λｂ、λｇおよびλｒに対応した、（Πｐ／Γｐ）および（Πｓ／Γｓ）の値のみを格納しておいてもよい。
【００８５】
【表１】
【００８６】
信号処理部２１は、受光部５に入射した光の波長に応じて、λｂ、λｇおよびλｒに対応した、（Πｐ／Γｐ）および（Πｓ／Γｓ）の値を選択し、上述した演算を実行する。
【００８７】
なお、可視光領域の区分は任意に設定することができ、例えば、撮像素子とともに配置されるカラーフィルタを透過する光の波長ごと、撮像素子の感度域ごとなどに設定することもできる。可視光領域を区分する数が増えるほど、信号処理部２１から出力される予測計算値は、より正確となる。
【００８８】
（露出量の調整）
次に、信号処理部２１は、被照射体７への入射光束に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値をもとにして、被照射体７に対する露出量を算出した後、被照射体７に対する露出量の調整のための制御信号を送出する。信号処理部２１は、例えば、シャッタ駆動機構６３に対して、シャッタ９のシャッタスピードを調整するための制御信号を送出する。信号処理部２１は、また、例えば、鏡筒１ａと本体１ｂとの間の電気的接続部６４を介し、鏡筒１１内に備えられた絞り駆動機構６３に対して、絞り１１の開きを調整するための制御信号を送出する。シャッタ駆動機構６３および絞り駆動機構６３は、信号処理部２１からの制御信号に従い、シャッタ９のシャッタスピードおよび絞り１１の開きを適正な値に設定する。
【００８９】
露出のモードとしては、Ｐモード（プログラムオート）やＳモード（シャッタ優先オート）、Ａモード（絞り優先オート）などがあるが、本開示では、撮影に際して、いずれのモードも任意に選択することが可能である。撮影者の要求などに応じて、ＩＳＯ感度（ISO speed）と組み合わせた露出量の調整ももちろん可能である。例えば、シャッタ９のシャッタスピードおよび絞り１１の開きが、ＩＳＯ感度が考慮されたうえで調整されるようにしてもよい。本開示では、被照射体７に到達する光の総エネルギ量Φｒ[ｗ]が、それぞれ別個に求められたΦｒｐ[ｗ]およびΦｒｓ［ｗ］の和として求められるが、Φｒ[ｗ]が得られることに変わりはないからである。
【００９０】
本開示によれば、入射光束の偏光の度合いが大きい場合であっても、信号処理部により求められたエネルギ量は、実際に被照射体７に到達する光の総エネルギ量との間にずれが生じない。なお、上述した一連の処理は、信号処理部２１により、記憶部２３に格納された制御プログラムにしたがって実行される。
【００９１】
［自動露出の応用例］
（連写機能との連携）
本開示によれば、入射光束の偏光の度合いが大きい被写体（以下、「偏光被写体」と記載する。）と、入射光束の偏光の度合いが小さい被写体（以下、「一般被写体」と記載する。）とに対して、それぞれを適正露出としながら、これらを一つの画像として得ることも可能である。本開示の露出量の算出方法によれば、例えば、池の畔に立つ人物を撮影する場合に、水面（偏光被写体）からの反射光を測光しても、適正露出とすることができる。ところが、偏光被写体からの光をもとにして決められた露出量は、池の畔に立つ人物（一般被写体）を撮影するのに適した露出量であるとは限らない。そこで、一般には、露出量を、偏光被写体と一般被写体のどちらにあわせるかを撮影者が選択することになる。
【００９２】
本開示によれば、被写体からの光の偏光の度合いによらず、かつ光学フィルタの交換などを必要とせずに、被照射体７に対する露出量を適正とすることができる。そこで、偏光被写体と一般被写体とを一枚の画像として得る場合には、撮像装置１は、まず一方の被写体からの光を測光して適正露出とし、測光の対象とした被写体を撮像する。そして、撮像装置１は、短い間隔をおいて、もう一方の被写体からの光を測光して適正露出とし、測光の対象とした被写体を撮像する。すなわち、撮影者は、測光の対象をそれぞれの被写体としながら、それぞれの被写体を撮像装置１により連写することになる。
【００９３】
すると、撮像装置１は、適正露出とされたそれぞれの被写体に関する画像情報を得ることになるので、例えば、信号処理部２１により、それぞれの被写体に関する画像情報を合成する画像処理を行うことが可能である。画像処理を行うことにより得られた画像は、偏光被写体および一般被写体のそれぞれが適正な露出量とされて撮影された一つの画像となる。
【００９４】
また、本開示は、例えば、カメラの向きまたは位置を連続的に変化させながら撮影を行い、一つの画像を得る撮影方法に適用することも可能である。本開示によれば、例えば、撮影者の周りの景色を３６０°の範囲にわたって撮影し、一つの画像に収めることも可能である。このとき、一つの画像に収めたい範囲の中に、明るい部分と暗い部分が混在していても、撮像装置１が自動的に測光と露出調整を連続して行うので、撮影者は、難しい操作を必要とせずに、撮影した全範囲を適正露出とすることができる。例えば、撮影者は、露出量を気にすることなく、青空と建築物とが収められた一枚のパノラマ写真を撮影したり、広大な雪山や雲海のパノラマ写真を撮影したりすることができる。
【００９５】
（動画撮影機能との連携）
本開示は、動画撮影機能を備えるカメラにも適用が可能である。ペリクルミラー内蔵型のカメラは、動画撮影の際に、オートフォーカスと、表示部１７への現在の被写体像の表示とを同時に行うことができるという特長を有している。さらに、ペリクルミラー内蔵型のカメラは、動画の撮影中であっても、露出量の算出のための測光を行うことができる。そのため、動画撮影機能を備えるペリクルミラー内蔵型のカメラに本開示を適用することにより、動きの速い被写体に対して、ピントを合わせながら、撮影シーンに応じた適正な露出量により撮影を行うことが可能となる。
【００９６】
例えば、撮像装置１のユーザが、撮像装置１に対して撮影の開始を指示すると、撮像装置１は、撮像素子により、被写体の撮像を開始するとともに、受光部５により、受光部５に到達する光のエネルギ量に関する情報の取得を開始する。ここで、例えば、受光部５が、例えば、Ｐ偏光成分についてのエネルギ量に関する情報と、Ｓ偏光成分についてのエネルギ量に関する情報とを別個に取得する構成であるとする。このとき、Ｐ偏光成分およびＳ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得は、例えば、撮影シーンの切り替わり（以下、シーンチェンジと適宜記載する。）があったときに実行される。
【００９７】
動画撮影中は、撮像素子により被写体の撮像が行われ続けるため、シーンチェンジがあったかどうかは、撮像素子からの出力信号を画像認識した結果により判断することができる。例えば、信号処理部２１は、撮像素子からの出力信号を画像認識し、シーンチェンジがあったかどうかを判断する。シーンチェンジを検出するためのアルゴリズムとしては、例えば、画素差分検出法、動きベクトル検出法、またはこれらの組み合わせなどを挙げることができる。
【００９８】
撮像素子からの出力信号を画像認識した結果によりシーンチェンジがあったことを判断することにかえ、あらかじめ設定された周期ごとに、Ｐ偏光成分およびＳ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得が実行されるようにしてもよい。例えば、フレームレートが２４［ｆｐｓ（frame per second）］の動画を撮影するのであれば、１／２４秒ごとに、Ｐ偏光成分およびＳ偏光成分のエネルギ量に関する情報を取得するように設定することができる。Ｐ偏光成分およびＳ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得の周期は、もちろん、これに限られず、任意に設定することができる。
【００９９】
撮像装置１は、動画の撮影中であっても、露出量の算出のための測光を行うことができるため、Ｐ偏光成分およびＳ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得が、動画の撮影中に、常に実行され続けるようにしてもよい。このとき、Ｐ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得と、Ｓ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得とは、連続的に切り替えられ続けることになる。受光部５が液晶素子からなる偏光素子５１を含む場合には、上述したように、液晶素子の応答速度が数ミリ秒と高速であるので、Ｐ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得と、Ｓ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得とを容易かつ高速に切り替えることができる。
【０１００】
動画の撮影中にＰ偏光成分およびＳ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得を実行することにより、撮像装置１のユーザが、例えば、暗い場所から急に明るい場所に移動した直後であっても、得られる画像が白とびを起こすことがない。
【０１０１】
なお、動画の撮影中、表示部１７には、撮像素子により撮像された被写体像が表示される。このとき、撮像素子に対する光束の到達量は、絞り１１により調整される。
【０１０２】
信号処理部２１は、受光部５により取得された情報をもとにして、撮像素子に到達する光のＰ偏光成分およびＳ偏光成分のエネルギ量の計算を実行し、絞り駆動機構６３に対して、絞り１１の開きを調整するための制御信号を送出する。絞り１１の開きは、信号処理部２１から送出される制御信号を受け取った絞り駆動機構６３により調整される。したがって、絞り１１の開きの調整がＰ偏光成分およびＳ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得に追随する場合、表示部１７には、撮像装置１のユーザのイメージ通りの被写体像が表示されることになる。動画の撮影中に絞り１１の開きを調整し続けることは現実的ではないが、例えば、撮像素子に対する光束の到達量が、あらかじめ設定されたしきい値を超えると予測された場合にのみ、絞り１１の開きの調整が実行されるように設定することも可能である。
【０１０３】
また、撮像素子からの信号は、信号処理部２１による画像処理を経た映像信号として表示部１７に供給される。そこで、撮像素子に対する光束の到達量の予測計算値をもとにして、信号処理部２１が、撮像素子からの信号を画像処理の際に補正してもよい。または、撮像素子に対する光束の到達量の予測計算値をもとにして、信号処理部２１が、撮像素子の感度を調整してもよい。
【０１０４】
撮像素子に対する光束の到達量の予測計算値をもとにした絞り１１の開きの調整または撮像素子からの信号の補正のいずれの場合も、表示部１７には、撮像装置１のユーザのイメージ通りの被写体像が表示される。したがって、本開示によれば、撮像素子に対する露出量が、撮像素子に入射する光の偏光成分ごとに正確に求められるため、表示部１７に表示される画像に色とびが発生することもなく、撮像装置１のユーザは、イメージ通りの動画を撮影することができる。
【０１０５】
［第１の実施形態の変形例］
図９は、第１の実施形態にかかる撮像装置の変形例の概略的構成を示す略線図である。図９に示す撮像装置７１は、光束分離素子３と、被照射体７と、信号処理部２１と、シャッタ９と、絞り１１とを備える点で、図１に示す撮像装置１と共通している。図９に示す撮像装置７１の本体７１ｂの内部には、受光部５にかえて、受光部７５が配置される。受光部７５が、偏光ビームスプリッタ７２ならびに受光素子７３ａおよび受光素子７３ｂからなる点で、図１に示す撮像装置１と相違している。
【０１０６】
光束分離素子３は、撮像装置１への入射光束Ｆの一部を反射させるとともに、残余を透過させることにより、入射光束Ｆを、例えば、２つの光束に分離する。光束分離素子３により分離された一方の光束は、受光部７５に入射する。
【０１０７】
受光部７５に入射した光束は、偏光ビームスプリッタ７２によりＰ偏光成分とＳ偏光成分とにさらに分離され、受光素子７３ａおよび受光素子７３ｂには、受光部７５に入射した光束のＰ偏光成分およびＳ偏光成分がそれぞれ入射する。すなわち、撮像装置１では、受光部７５に入射する光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度が順次行われたが、撮像装置７１では、受光部７５に入射する光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度が同時に行われる。
【０１０８】
受光部７５で取得されたＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度は、信号処理部２１に対する入力とされる。信号処理部２１により出力される、被照射体７に入射する光束に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値に応じて、シャッタ９のシャッタスピードまたは絞り１１の開きの調整が実行される点については、撮像装置１と同様である。
【０１０９】
ここで、偏光ビームスプリッタ７２は、入射する光の一部をその内部で反射させ、残余を透過する光学素子である。すなわち、受光素子７３ａおよび受光素子７３ｂへ入射する光は、偏光ビームスプリッタ７２内部の接合面（ビーム分岐面）において、反射された光または透過された光である。そのため、受光素子７３ａへ入射する光束に関するＰ偏光成分の強度は、偏光ビームスプリッタ７２内部の接合面の反射特性に依存し、受光部７５に入射した光束のＰ偏光成分の強度とは異なったものとなる。同様に、受光素子７３ｂへ入射する光束に関するＳ偏光成分の強度は、受光部７５に入射した光束のＳ偏光成分の強度とは異なったものとなる。
【０１１０】
このとき、受光素子７３ａで取得されるＰ偏光成分の強度および受光素子７３ｂで取得されるＳ偏光成分の強度から、被照射体７に入射する光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を予測するには、以下のようにすればよい。
【０１１１】
まず、偏光成分ごとの、光束分離素子３の透過率と反射率との比率（Πｐ1／Γｐ1）および（Πｓ1／Γｓ1）の値をあらかじめ正確に測定しておく。ここで、光束分離素子３のＰ偏光成分に対する透過率および反射率をそれぞれΠｐ1、Γｐ1とし、Ｓ偏光成分に対する透過率および反射率をそれぞれΠｓ1、Γｓ1とした。また、偏光ビームスプリッタ７２内部の接合面のＰ偏光成分に対する透過率の値Πｐ2と、Ｓ偏光成分に対する反射率の値Γｓ2とをあらかじめ正確に測定しておく。
【０１１２】
撮像装置７１では、光束分離素子３の反射特性（透過特性）に関するデータに加えて、偏光ビームスプリッタ７２内部の接合面の反射特性（透過特性）に関するデータを記憶部２３にさらに記憶させておく。すなわち、記憶部２３には、（Πｐ1／Γｐ1）、（Πｓ1／Γｓ1）、Πｐ2およびΓｓ2の値が格納される。
【０１１３】
被写体からの光により運ばれるエネルギ量のうち、Ｐ偏光成分の大きさをΦｐ［ｗ］、Ｓ偏光成分の大きさをΦｓ［ｗ］とすると、受光素子７３ａに到達する光のＰ偏光成分のエネルギ量は、（Πｐ2＊Γｐ1＊Φｐ）［ｗ］と表わされる。同様に、受光素子７３ｂに到達する光のＳ偏光成分のエネルギ量は、（Γｓ2＊Γｓ1＊Φｓ）［ｗ］と表わされる。
【０１１４】
したがって、被照射体７に到達する光のＰ偏光成分のエネルギ量Φｒｐ[ｗ]および被照射体７に到達する光のＳ偏光成分のエネルギ量Φｒｓ[ｗ]は、それぞれ以下の式（３）および式（４）により求めることができる。
Φｒｐ[ｗ]＝（Πｐ1／Γｐ1）＊（１／Πｐ2）＊（Πｐ2＊Γｐ1＊Φｐ）［ｗ］ ・・・（３）
Φｒｓ[ｗ]＝（Πｓ1／Γｓ1）＊（１／Γｓ2）＊（Γｓ2＊Γｓ1＊Φｓ）［ｗ］ ・・・（４）
【０１１５】
このように、光束分離素子３により分離された光束のうちの一つを、さらに別の光学素子に反射または透過させ、該光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を取得するようにしてもよい。この場合は、光束分離素子３とは異なる光学素子の反射特性（透過特性）を、偏光成分ごとにあらかじめ把握しておけば、被照射体７に入射する光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を正確に予測することができる。
【０１１６】
＜２．第２の実施形態＞
［撮像装置の概略的構成］
図１０Ａおよび図１０Ｂは、第２の実施形態にかかる撮像装置の概略的構成を示す略線図である。図１０Ａは、撮像装置８１のシャッタボタンを押下する前の状態を示す図であり、図１０Ｂは、撮像装置８１のシャッタボタンを押下した状態を示す図である。図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、第２の実施形態にかかる撮像装置８１は、受光部５と、被照射体７と、信号処理部２１と、シャッタ９と、絞り１１とを備える点で、図１に示す撮像装置１と共通している。図１０Ａおよび図１０Ｂに示す撮像装置８１の本体８１ｂの内部には、光束分離素子３にかえて、半透過ミラー８３とサブミラー８４との組が配置される。半透過ミラー８３は、筺体８９の内部に配置された回転軸Ｒ１により支持される。サブミラー８４は、半透過ミラー８３に配置された回転軸Ｒ２により支持される。第２の実施形態にかかる撮像装置８１は、具体的には、例えば、一眼レフレックスカメラである。本開示は、一眼レフレックスカメラにも適用が可能である。
【０１１７】
［撮像装置の動作］
撮影者がシャッタボタンを押下する前の状態において、半透過ミラー８３は、撮像装置８１への入射光束Ｆの一部を反射させるとともに、残余を透過させることにより、入射光束Ｆを、例えば、２つの光束に分離する。半透過ミラー８３により反射された光は、半透過ミラー８３の上部に配置されたペンタプリズム８５に入射する。ペンタプリズム８５に入射した光は、ペンタプリズム８５内部で全反射を繰り返し、接眼レンズ８７が備えられたファインダに到達する。
【０１１８】
一方、半透過ミラー８３を透過した光は、その一部が、サブミラー８４に入射する。なお、半透過ミラー８３を透過した光のうち、サブミラー８４に入射しない残余の光が、被照射体７に向かって進行することになるが、被照射体７に向かって進行する光は、シャッタ９により遮られ、被照射体７には到達しない。サブミラー８４に入射した光は、サブミラー８４により反射される。サブミラー８４により反射された光は、例えば、半透過ミラー８３の下部に配置された測距センサなどに向かって進行する。
【０１１９】
半透過ミラー８３の下部には、例えば、受光部５を配置することもできる。図１０Ａおよび図１０Ｂに示す構成例では、サブミラー８４により反射された光が、半透過ミラー８３の下部に配置された受光部５に入射する。受光部５は、第１の実施形態と同様に、受光部５に入射する光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を取得する。受光部５で取得されたＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度は、第１の実施形態と同様に、信号処理部２１に対する入力となる。
【０１２０】
撮影者がシャッタボタンを押下すると、半透過ミラー８３とサブミラー８４との組が上部に跳ね上がるとともに、シャッタ９が開かれ、撮像装置８１への入射光束Ｆが、被照射体７に到達する。このときのシャッタ９のシャッタスピードおよび絞り１１の開きのうちの少なくとも１つは、第１の実施形態と同様に、信号処理部２１からの出力に応じて調整される。シャッタ９のシャッタスピードまたは絞り１１の開きの調整は、信号処理部２１により出力される、被照射体７に入射する光束に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値に応じて実行される。
【０１２１】
（露出量の算出）
第２の実施形態においても、受光部５が、受光部５に入射する光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を取得する点は、第１の実施形態と同様である。第２の実施形態は、受光部５に入射する光が、半透過ミラー８３を透過した後にサブミラー８４によりさらに反射された光である点と、被照射体７に到達する光束が、入射光束Ｆの一部ではなくすべてである点とにおいて、第１の実施形態と相違している。
【０１２２】
ここで、半透過ミラー８３のＰ偏光成分に対する透過率が、Πｐ1であるとし、Ｓ偏光成分に対する透過率が、Πｓ1であるとする。また、サブミラー８４のＰ偏光成分に対する反射率が、Γｐ2であるとし、Ｓ偏光成分に対する反射率が、Γｓ2であるとする。記憶部２３には、被照射体７への入射光束に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値を出力するためのプログラムのほかに、Πｐ1、Πｓ1、Γｐ2およびのΓｓ2値が格納されているとする。このとき、信号処理部２１は、受光部５からの出力信号を入力として、以下の手順で演算処理を行い、被照射体７への入射光束に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値を出力する。
【０１２３】
被写体からの光により運ばれるエネルギ量のうち、Ｐ偏光成分の大きさをΦｐ［ｗ］、Ｓ偏光成分の大きさをΦｓ［ｗ］とすると、受光部５に到達する光のＰ偏光成分のエネルギ量は、（Γｐ2＊Πｐ1＊Φｐ）［ｗ］と表わされる。同様に、受光部５に到達する光のＳ偏光成分のエネルギ量は、（Γｓ2＊Πｓ1＊Φｓ）［ｗ］と表わされる。信号処理部２１は、これらの値を入力とし、記憶部２３に格納されたΠｐ1、Πｓ1、Γｐ2およびΓｓ2の値を用いて、被照射体７への入射光束に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値を出力する。
【０１２４】
具体的には、信号処理部２１は、以下の式（５）および式（６）から、被照射体７に到達する光のＰ偏光成分のエネルギ量Φｒｐ[ｗ]および被照射体７に到達する光のＳ偏光成分のエネルギ量Φｒｓ[ｗ]を算出する。
Φｒｐ[ｗ]＝（１／Γｐ2）＊（１／Πｐ1）＊（Γｐ2＊Πｐ1＊Φｐ）［ｗ］ ・・・（５）
Φｒｓ[ｗ]＝（１／Γｓ2）＊（１／Πｓ1）＊（Γｓ2＊Πｓ1＊Φｓ）［ｗ］ ・・・（６）
【０１２５】
第２の実施形態によれば、撮影者は、光学式のファインダにより現在の被写体像を確認した上で撮影を行うことができるとともに、撮像装置８１が露出量を適切な値に調整するので、撮影者は、期待したイメージ通りの画像を得ることができる。
【０１２６】
［第２の実施形態の変形例］
図１１Ａおよび図１１Ｂは、第２の実施形態にかかる撮像装置の変形例の概略的構成を示す略線図である。図１１Ａは、撮像装置８２のシャッタボタンを押下する前の状態を示す図であり、図１１Ｂは、撮像装置８２のシャッタボタンを押下した状態を示す図である。図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、撮像装置８２が、半透過ミラー８３およびサブミラー８４の組にかえて、筺体８８内部に配置された回転軸Ｒ１により支持される可動式ミラー８６を備えるようにしてもよい。
【０１２７】
図１１Ａおよび図１１Ｂに示す構成例は、受光部５に入射する光が、可動式ミラー８６により反射された光である点において、第１の実施形態にかかる撮像装置１と共通する。被照射体７に到達する光束が、入射光束Ｆの一部ではなくすべてである点においては、図１１Ａおよび図１１Ｂに示す構成例は、第１の実施形態にかかる撮像装置１と相違するが、撮像装置８１とは共通する。
【０１２８】
図１１Ａおよび図１１Ｂに示す構成例では、信号処理部２１は、上述した式（１）において、（Πｐ／Γｐ）の値にかえて、（１／Γｐ）の値を用いることにより、被照射体７に到達する光のＰ偏光成分のエネルギ量Φｒｐ[ｗ]を算出することができる。また、信号処理部２１は、上述した式（２）において、（Πｓ／Γｓ）の値にかえて、（１／Γｓ）の値を用いることにより、被照射体７に到達する光のＳ偏光成分のエネルギ量Φｒｓ[ｗ]を算出することができる。
【０１２９】
＜３．第３の実施形態＞
光束分離素子、受光部および信号処理部により、照射対象に照射される光束に関する強度を外部へ出力することのできる光量測定装置が得られる。
【０１３０】
［光量測定装置の概略的構成］
図１２は、第３の実施形態にかかる光量測定装置の構成例を示すブロック図である。図１２に示すように、第３の実施形態にかかる光量測定装置９１は、光束分離素子９３と、受光部９５と、信号処理部９２とを備えている。図１２に示す構成例では、記憶部９４が、信号処理部９２に接続されている。なお、光束分離素子９３、受光部９５、信号処理部９２および記憶部９４には、それぞれ第１の実施形態にかかる光束分離素子３、受光部５、信号処理部２１および記憶部２３と同様の構成をそれぞれ適用することができる。
【０１３１】
光束分離素子９３は、光量測定装置９１への入射光束Ｆの一部を反射させるとともに、残余を透過させることにより、入射光束Ｆを、例えば、２つの光束に分離する。光束分離素子９３により分離された一方の光束は、受光部９５に入射する。受光部９５は、受光部９５に入射する光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を取得する。受光部９５で取得されたＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度は、信号処理部９２に対する入力とされる。信号処理部９２は、光束分離素子９３により分離されたもう一方の光束に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値を出力する。該光束に関するすべての振動成分の強度の予測計算値が、信号処理部９２から出力される、Ｐ偏光成分の強度の予測計算値と、Ｓ偏光成分の強度の予測計算値との和として得られる。
【０１３２】
したがって、第３の実施形態によれば、光束分離素子９３により分離された他方の光束を照射対象に照射するときに、該光束に関する強度を直接測定せずに、照射対象に照射される光束に関する、すべての振動成分に関する強度を測定することができる。
【実施例】
【０１３３】
以下、実施例により本開示を具体的に説明するが、本開示はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【０１３４】
（実施例１）
まず、第１の実施形態と同様の構成を備える撮像装置を想定し、偏光被写体を撮影するときに算出される露出量の評価を行った。
【０１３５】
撮像装置の内部に光束分離素子として配置される半透過ミラーにおいて、入射光束のＰ偏光成分に対する反射率および透過率が、それぞれ２０％、８０％であり、Ｓ偏光成分に対する反射率および透過率が、それぞれ４０％、６０％であると想定した。すなわち、Γｐ＝２０［％］、Πｐ＝８０［％］、Γｓ＝４０［％］、Πｓ＝６０［％］と想定した。したがって、撮像装置の記憶部には、（Πｐ／Γｐ）および（Πｓ／Γｓ）の値として、４．０および１．５が、それぞれに対応して格納されている。
【０１３６】
次に、被写体からの光により運ばれる総エネルギ量を１００［ｗ］と想定し、総エネルギ量のうち、Ｐ偏光成分の大きさを７０［ｗ］、Ｓ偏光成分の大きさを３０［ｗ］と想定した。すなわち、被写体として、被写体からの光により運ばれるエネルギ量がΦｐ＝７０［ｗ］、Φｓ＝３０［ｗ］の偏光被写体を想定した。
【０１３７】
このとき、撮像装置の受光部に到達する光のＰ偏光成分のエネルギ量およびＳ偏光成分のエネルギ量を計算すると、それぞれ、（Γｐ＊Φｐ）＝１４［ｗ］、（Γｓ＊Φｓ）＝１２［ｗ］となる。
【０１３８】
信号処理部により求められる、被照射体に到達する光のＰ偏光成分のエネルギ量Φｒｐ[ｗ]は、上述の式（１）により、Φｒｐ＝４．０＊１４＝５６［ｗ］となる。同様に、被照射体に到達する光のＳ偏光成分のエネルギ量Φｓｐ[ｗ]は、上述の式（２）により、Φｒｓ＝１．５＊１２＝１８［ｗ］となる。したがって、被照射体に到達する光の総エネルギ量Φｒ［ｗ］が、Φｒ＝Φｒｐ＋Φｒｓ＝７４［ｗ］と求められる。
【０１３９】
これは、（Πｐ＊Φｐ）＋（Πｓ＊Φｓ）［ｗ］として計算される、実際に被照射体に到達する光の総エネルギ量である７４［ｗ］に等しい。
【０１４０】
すなわち、信号処理部は、Ｐ偏光成分については、受光部に到達する光のエネルギ量の４．０倍のエネルギ量が被照射体に到達すると予測する。また、Ｓ偏光成分については、受光部に到達する光のエネルギ量の１．５倍のエネルギ量が被照射体に到達すると予測する。したがって、信号処理部は、被照射体に到達する光の総エネルギ量を正確に予測することができ、信号処理部は、該予測をもとにして、シャッタのシャッタスピードおよび絞りの開きを適正な値に設定することができる。
【０１４１】
次に、偏光被写体にかえて、一般被写体を撮影するときに算出される露出量の評価を行った。
【０１４２】
被写体からの光により運ばれる総エネルギ量を１００［ｗ］と想定し、総エネルギ量のうち、Ｐ偏光成分の大きさを５０［ｗ］、Ｓ偏光成分の大きさを５０［ｗ］と想定した。すなわち、被写体として、被写体からの光により運ばれるエネルギ量がΦｐ＝５０［ｗ］、Φｓ＝５０［ｗ］の一般被写体を想定した。
【０１４３】
このとき、撮像装置の受光部に到達する光のＰ偏光成分のエネルギ量およびＳ偏光成分のエネルギ量を計算すると、それぞれ、（Γｐ＊Φｐ）＝１０［ｗ］、（Γｓ＊Φｓ）＝２０［ｗ］となる。
【０１４４】
信号処理部により求められる、被照射体に到達する光のＰ偏光成分のエネルギ量Φｒｐ[ｗ]は、上述の式（１）により、Φｒｐ＝４．０＊１０＝４０［ｗ］となる。同様に、被照射体に到達する光のＳ偏光成分のエネルギ量Φｒｓ[ｗ]は、上述の式（２）により、Φｒｓ＝１．５＊２０＝３０［ｗ］となる。したがって、被照射体に到達する光の総エネルギ量Φｒ［ｗ］が、Φｒ＝Φｒｐ＋Φｒｓ＝７０［ｗ］と求められる。
【０１４５】
これは、（Πｐ＊Φｐ）＋（Πｓ＊Φｓ）［ｗ］として計算される、実際に被照射体に到達する光の総エネルギ量である７０［ｗ］に等しい。すなわち、本開示によれば、被写体からの光の偏光の度合いによらず、被照射体に対する露出量を正確に求められることがわかった。
【０１４６】
（比較例１）
次に、受光部に到達する光の測光をＰ偏光成分およびＳ偏光成分を区別せずに行い、その結果をもとにして被照射体に到達する光の総エネルギ量を予測する撮像装置を想定し、偏光被写体を撮影するときに算出される露出量の評価を行った。
【０１４７】
この場合、撮像装置の記憶部には、例えば、ΠｐおよびΠｓの算術平均Πａ［％］とΓｐおよびΓｓの算術平均Γａ［％］との比率（Πａ／Γａ）が格納されることになる。なお、実施例１の場合と同様に、Γｐ＝２０［％］、Πｐ＝８０［％］、Γｓ＝４０［％］、Πｓ＝６０［％］とすると、（Πａ／Γａ）の値はおよそ２．３である。
【０１４８】
このとき、撮像装置の受光部に到達する光の総エネルギ量は、（Γｐ＊Φｐ）＋（Γｓ＊Φｓ）＝２６［ｗ］である。比較例１の撮像装置では、信号処理部は、受光部に到達する光の総エネルギ量と、（Πａ／Γａ）の値とから、被照射体に到達する光の総エネルギ量Φｒ［ｗ］を予測することになる。
【０１４９】
すなわち、信号処理部は、被照射体に到達する光の総エネルギ量Φｒ［ｗ］を、以下の式（７）により予測することになる。
Φｒ［ｗ］＝（Πａ／Γａ）＊｛（Γｐ＊Φｐ）＋（Γｓ＊Φｓ）｝［ｗ］ ・・・（７）
【０１５０】
したがって、被照射体に到達する光の総エネルギ量Φｒ［ｗ］が、信号処理部により、およそ６１［ｗ］と求められる。ところが、信号処理部により予測された、被照射体に到達する光の総エネルギ量は、（Πｐ＊Φｐ）＋（Πｓ＊Φｓ）［ｗ］として計算される、実際に被照射体に到達する光の総エネルギ量である７４［ｗ］と等しくならない。すなわち、信号処理部は、被照射体に到達する光の総エネルギ量を正確に予測することができず、信号処理部は、該予測をもとにして設定されたシャッタのシャッタスピードおよび絞りの開きは適正な値とならない。
【０１５１】
（実施例２）
次に、第２の実施形態の変形例と同様の構成を備える撮像装置を想定し、偏光被写体を撮影するときに算出される露出量の評価を行った。
【０１５２】
撮像装置の内部に光束分離素子として配置される可動式ミラーにおいても、実施例１と同様に、Γｐ＝２０［％］、Πｐ＝８０［％］、Γｓ＝４０［％］、Πｓ＝６０［％］と想定した。したがって、撮像装置の記憶部には、（１／Γｐ）および（１／Γｓ）の値として、５．０および２．５が、それぞれに対応して格納されている。
【０１５３】
次に、被写体からの光により運ばれる総エネルギ量を１００［ｗ］と想定し、総エネルギ量のうち、Ｐ偏光成分の大きさを７０［ｗ］、Ｓ偏光成分の大きさを３０［ｗ］と想定した。すなわち、被写体として、被写体からの光により運ばれるエネルギ量がΦｐ＝７０［ｗ］、Φｓ＝３０［ｗ］の偏光被写体を想定した。
【０１５４】
このとき、撮像装置の受光部に到達する光のＰ偏光成分のエネルギ量およびＳ偏光成分のエネルギ量を計算すると、それぞれ、（Γｐ＊Φｐ）＝１４［ｗ］、（Γｓ＊Φｓ）＝１２［ｗ］となる。
【０１５５】
信号処理部により求められる、被照射体に到達する光のＰ偏光成分のエネルギ量Φｒｐ[ｗ]は、上述の式（１）において、（Πｐ／Γｐ）を（１／Γｐ）と置き換えることにより、Φｒｐ＝５．０＊１４＝７０［ｗ］となる。同様に、被照射体に到達する光のＳ偏光成分のエネルギ量Φｓｐ[ｗ]は、上述の式（２）において、（Πｓ／Γｓ）を（１／Γｓ）と置き換えることにより、Φｒｓ＝２．５＊１２＝３０［ｗ］となる。したがって、被照射体に到達する光の総エネルギ量Φｒ［ｗ］が、Φｒ＝Φｒｐ＋Φｒｓ＝１００［ｗ］と求められる。
【０１５６】
これは、実際に被照射体に到達する光の総エネルギ量（被写体からの光により運ばれる総エネルギ量）である１００［ｗ］に等しい。すなわち、一眼レフレックスカメラに本開示を適用した場合においても、被照射体に対する露出量を正確に求められることがわかった。
【０１５７】
（比較例２）
次に、受光部に到達する光の測光をＰ偏光成分およびＳ偏光成分を区別せずに行い、その結果をもとにして被照射体に到達する光の総エネルギ量を予測する撮像装置を想定し、偏光被写体を撮影するときに算出される露出量の評価を行った。
【０１５８】
この場合、撮像装置の記憶部には、例えば、ΓｐおよびΓｓの算術平均をΓａ［％］として、比率（１／Γａ）が格納されることになる。なお、実施例２の場合と同様に、Γｐ＝２０［％］、Πｐ＝８０［％］、Γｓ＝４０［％］、Πｓ＝６０［％］とすると、（１／Γａ）の値はおよそ３．３である。
【０１５９】
このとき、撮像装置の受光部に到達する光の総エネルギ量は、（Γｐ＊Φｐ）＋（Γｓ＊Φｓ）＝２６［ｗ］である。比較例２の撮像装置では、信号処理部は、受光部に到達する光の総エネルギ量と、（１／Γａ）の値とから、被照射体に到達する光の総エネルギ量Φｒ［ｗ］を予測することになる。
【０１６０】
すなわち、信号処理部は、被照射体に到達する光の総エネルギ量Φｒ［ｗ］を、以下の式（８）により予測することになる。
Φｒ［ｗ］＝（１／Γａ）＊｛（Γｐ＊Φｐ）＋（Γｓ＊Φｓ）｝［ｗ］ ・・・（８）
【０１６１】
したがって、被照射体に到達する光の総エネルギ量Φｒ［ｗ］が、信号処理部により、およそ８７［ｗ］と求められる。ところが、信号処理部により予測された、被照射体に到達する光の総エネルギ量は、実際に被照射体に到達する光の総エネルギ量（被写体からの光により運ばれる総エネルギ量）である１００［ｗ］と等しくならない。すなわち、信号処理部は、被照射体に到達する光の総エネルギ量を正確に予測することができず、信号処理部は、該予測をもとにして設定されたシャッタのシャッタスピードおよび絞りの開きは適正な値とならない。
【０１６２】
以上説明したように、本開示によれば、被写体からの光の偏光の度合いによらず、被照射体に対する露出量を正確に求められることができ、偏光被写体を撮影する場合であっても、適正な露出量で撮影を行うことができる。もちろん、一般被写体を撮影する場合であっても、適正な露出量で撮影を行うことができる。偏光被写体と一般被写体とが混在している場合に、適正な露出量で撮影を行うことも可能である。さらに、本開示では、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分とを区別して測光を行うので、Ｐ偏光成分およびＳ偏光成分の区別をせずに測光を行う場合と比較して、設定される露出量の精度が向上する。
【０１６３】
また、撮影者は、露出量の調整を撮像装置に任せることができ、特別な知識や経験を持たない撮影者であっても、イメージ通りの画像を得ることができる。
【０１６４】
＜４．変形例＞
以上、好適な実施形態について説明してきたが、好適な具体例は、上述した説明に限定されるものではなく、各種の変形が可能である。
【０１６５】
例えば、上述した実施形態では、撮像装置としてカメラを例示したが、本開示は、ビデオカメラなどにも適用が可能である。
【０１６６】
本開示は、特別な光学部品を必要としないので、撮像装置または光量測定装置を小型かつ軽量に構成することができる。例えば、携帯情報端末（personal digital assistance（ＰＤＡ））や携帯電話、スマートフォン、電子手帳、ラップトップ型コンピュータなどの電子機器と組み合わせることも可能である。
【０１６７】
なお、測光の方式は、特に限定されず、例えば、全面測光、中央部重点測光、多分割測光のほか、スポット測光、部分測光などが適用可能である。
【０１６８】
上述の実施形態において挙げた構成、方法、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、形状、材料および数値などを用いてもよい。上述の実施形態の構成、方法、形状、材料および数値などは、本開示の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
【０１６９】
例えば、本開示は以下のような構成もとることができる。
（１）
入射光束を第１の光束および第２の光束に分離する光束分離素子と、
前記第１の光束が入射するとともに、前記第１の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を取得する受光部と、
前記第２の光束が入射する被照射体と、
前記受光部で取得されたＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度から、前記第２の光束に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値を出力する信号処理部と、
前記被照射体に対する前記第２の光束の入射および遮断を切り替えるシャッタと、
前記被照射体に対する前記第２の光束の到達量を調整する絞りと
を備え、
前記シャッタのシャッタスピードおよび前記絞りの開きのうちの少なくとも１つが、前記信号処理部からの出力に応じて調整される
撮像装置。
（２）
前記光束分離素子のＰ偏光成分に対する透過率と前記光束分離素子のＰ偏光成分に対する反射率との比率および前記光束分離素子のＳ偏光成分に対する透過率と前記光束分離素子のＳ偏光成分に対する反射率との比率が格納された記憶部をさらに備える
（１）に記載の撮像装置。
（３）
前記光束分離素子の反射面にたてた法線と前記入射光束の光軸とのなす角が、一定である
（１）または（２）に記載の撮像装置。
（４）
前記光束分離素子が、前記被照射体に対する前記第２の光束の入射の際に、前記入射光束から退避する
（１）または（２）に記載の撮像装置。
（５）
前記受光部が、偏光素子と受光素子とを含む
（１）ないし（４）のいずれか１項に記載の撮像装置。
（６）
前記偏光素子が、液晶素子からなる
（５）に記載の撮像装置。
（７）
前記信号処理部が、区分された波長帯域ごとの予測計算値を出力する
（１）ないし（６）のいずれか１項に記載の撮像装置。
（８）
前記受光部における、前記第１の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度の取得が、前記受光部に対して前記第１の光束が入射しているときに、継続して行われる
（１）ないし（７）のいずれか１項に記載の撮像装置。
（９）
前記受光部における、前記第１の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度の取得が、一定周期ごとに行われる
（１）ないし（８）のいずれか１項に記載の撮像装置。
（１０）
前記被照射体が、撮像素子である
（１）ないし（９）のいずれか１項に記載の撮像装置。
（１１）
前記受光部における、前記第１の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度の取得が、前記撮像素子からの出力信号の画像認識の結果をもとに開始される
（１０）に記載の撮像装置。
（１２）
入射光束を第１の光束および第２の光束に分離する光束分離素子と、
前記第１の光束および前記第２の光束のうちの一方が入射するとともに、該一方の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を取得する受光部と、
前記受光部で取得されたＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度から、前記第１の光束および前記第２の光束のうちの他方に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値を出力する信号処理部と
を備える光量測定装置。
（１３）
一の入射光束から光束分離素子により分離された、前記一の入射光束の一部に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を入力として、前記光束分離素子のＰ偏光成分またはＳ偏光成分に対応する反射率または透過率に関するデータから、前記一の入射光束の残余に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値を出力すること
をコンピュータに実行させるためのプログラムが記録された、コンピュータによる読み取りが可能な記録媒体。
（１４）
第１の受光部により、一の入射光束から光束分離素子により分離された第１の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を取得することと、
信号処理部により、前記第１の受光部で取得されたＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度から、一の入射光束から光束分離素子により分離された第２の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を予測することにより、前記第２の光束が入射する第２の受光部における露出量を算出することと
からなる露出量の算出方法。
【符号の説明】
【０１７０】
１，７１，８１，８２・・・撮像装置
３，９３・・・光束分離素子
５，７５，９５・・・受光部
７・・・被照射体
９・・・シャッタ
１１・・・絞り
Ｆ・・・入射光束
２１，９２・・・信号処理部
２３，９４・・・記憶部
５１，５１ａ，５１ｂ，５１ｃ・・・偏光素子
４１，４１ａ，４１ｂ・・液晶素子
５３，７３ａ，７３ｂ・・・受光素子
８３・・・半透過ミラー
８４・・・サブミラー
８６・・・可動式ミラー
９１・・・光量測定装置
【技術分野】
【０００１】
本開示は、撮像装置、光量測定装置および記録媒体ならびに露出量の算出方法に関する。特に、入射する光の一部を露出量の算出に利用する撮像装置、光量測定装置および記録媒体ならびに露出量の算出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラなどの撮像装置を用いて、日光の強い屋外で撮影した場合や、白い部分の占める割合が多い被写体を撮影した場合に、得られた画像が、いわゆる白とび（Over Exposure）を起こしていることがある。白とびは、フィルムや撮像素子に対する露出量（露光量）が過度に大きくなってしまうことで発生する。逆に、暗い場所で撮影した場合や、黒い部分の占める割合が多い被写体を撮影した場合には、得られた画像が、いわゆる黒つぶれ（Under Exposure）を起こしていることもある。白とびや黒つぶれの発生を防止するには、撮影時の状況に応じて、フィルムや撮像素子に対する露出量を調整する必要がある。
【０００３】
近年では、カメラが自動露出機能や自動測距機能（オートフォーカス機能）を備えることが多い。自動露出機能を備えるカメラでは、適正露出となるようにカメラが露出量の調整を行う。
【０００４】
ところが、被写体からの光が偏光しているときなどに、自動露出機能を備えるカメラが露出量の計算を誤ってしまうことがある。特に、ハーフミラーなどの光学素子に反射（または透過）させた後の、被写体からの光の測光結果を露出量の計算に用いるカメラでは、被写体からの光が偏光していると、カメラが露出量の計算を誤りやすい。これは、ハーフミラーが、入射する光のＰ偏光成分およびＳ偏光成分に対して、それぞれ異なる反射特性（透過特性といってもよい。）を示すことによる。
【０００５】
カメラが露出量の計算を誤ってしまうと、得られた画像が、撮影者の期待したイメージとは異なるものとなる。例えば、被写体からの光が、水面やガラス面などで反射した光であると、カメラが露出量の調整を正しく行うことができず、撮影者の意図しない白とびや黒つぶれが発生してしまうことがある。被写体からの光が、液晶表示装置からの光である場合も、同様である。
【０００６】
自動露出機能によっても適正露出とならない場合には、撮影者自身が、光学フィルタを使用したり、絞りやシャッタスピードを調整したりして、露出量をさらに補正する必要がある。しかしながら、露出量の補正は経験や技術を必要とし、撮影者がイメージ通りの画像を得られないことも多い。また、被写体に動きがあると、絞りやシャッタスピードを調整する間に、せっかくのシャッタチャンスを撮影者が逃してしまうことにもなる。
【０００７】
被写体からの光が偏光している場合でも、カメラが露出量の計算を誤らないようにするために、種々の提案がなされている。例えば、下記の特許文献１では、光学系にハーフプリズムを配置し、ハーフプリズムの透過光のＰ成分とＳ成分とがなす比率と、ハーフプリズムの反射光をさらにハーフミラーに透過させた光のＰ成分とＳ成分とがなす比率とを略等しくすることが提案されている。また、撮影者のイメージと得られる画像との間の乖離を解消するために、例えば、下記の特許文献２では、撮像装置の観察光学系の光路に無偏光ビームスプリッタを配置することにより、観察光学系の明るさムラを軽減することが提案されている。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、複雑な光学部品を必要とし、撮像装置が大型化するとともに重くなってしまう。特許文献２に記載の技術は、特殊な光学部品を必要とし、設計上の制約が多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭６３−２３１４１５号公報
【特許文献２】特開２００６−３４９９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
撮像装置や光量測定装置などに対しては、被写体からの光が偏光しているときであっても、露出量の調整が正しく行われることが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本開示の第１の好ましい実施態様は、
撮像装置が、光束分離素子と、受光部と、被照射体と、信号処理部と、シャッタと、絞りとを備える。
光束分離素子が、入射光束を第１の光束および第２の光束に分離する。
受光部には、第１の光束が入射し、受光部が、第１の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を取得する。
被照射体には、第２の光束が入射する。
信号処理部が、受光部で取得されたＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度から、第２の光束に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値を出力する。
シャッタが、被照射体に対する第２の光束の入射および遮断を切り替える。
絞りが、被照射体に対する第２の光束の到達量を調整する。
シャッタのシャッタスピードおよび絞りの開きのうちの少なくとも１つが、信号処理部からの出力に応じて調整される。
【００１２】
本開示の第２の好ましい実施態様は、
光量測定装置が、光束分離素子と、受光部と、信号処理部とを備える。
光束分離素子が、入射光束を第１の光束および第２の光束に分離する。
受光部には、第１の光束および第２の光束のうちの一方が入射するとともに、受光部が、該一方に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を取得する。
信号処理部が、受光部で取得されたＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度から、第１の光束および第２の光束のうちの他方に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値を出力する。
【００１３】
本開示の第３の好ましい実施態様は、
記録媒体が、コンピュータによる読み取りが可能な記録媒体である。
コンピュータによる読み取りが可能な記録媒体には、プログラムが記録される。
記録されたプログラムが、一の入射光束から光束分離素子により分離された、一の入射光束の一部に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を入力として、光束分離素子のＰ偏光成分またはＳ偏光成分に対応する反射率または透過率に関するデータから、一の入射光束の残余に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値をコンピュータに出力させるためのプログラムである。
【００１４】
本開示の第４の好ましい実施態様は、
露出量の算出方法が、
第１の受光部により、一の入射光束から光束分離素子により分離された第１の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を取得することと、
信号処理部により、第１の受光部で取得されたＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度から、一の入射光束から光束分離素子により分離された第２の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を予測することにより、前記第２の光束が入射する第２の受光部における露出量を算出することと
からなる。
【００１５】
ここで、本開示における「Ｐ偏光成分」とは、光束分離素子の表面の法線ベクトルと、入射光の電場ベクトルとを含む面を入射面としたときに、入射面内に振動する偏光成分をいう。また、本開示における「Ｓ偏光成分」とは、光束分離素子の入射面に対して垂直に振動する偏光成分をいう。光束分離素子を反射した光および透過した光についても、同様とする。
【００１６】
なお、本開示における「反射率」とは、エネルギ反射率をいうものとし、本開示における「透過率」とは、エネルギ透過率をいうものとする。すなわち、「反射率」をΓ、「透過率」をΠとおくと、Γ＋Π＝１の関係が成立する。また、本開示における「反射率」および「透過率」は、特に断りのない限り、４００ｎｍ〜７５０ｎｍの波長域における平均の反射率および透過率をそれぞれ指すものとする。
【００１７】
本開示では、入射光束が、光束分離素子により、例えば、２つの光束に分離される。分離された光束のうちの一方（第1の光束）が、例えば、受光部に入射する。本開示では、受光部が、受光部への入射光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を取得する。したがって、受光部への入射光束に関するＰ偏光成分の強度およびＳ偏光成分の強度が、それぞれ別個に取得される。
【００１８】
光束分離素子が、例えば、被写体からの光の一部を反射させ、残余を透過する光学素子であったとする。一般に、光束分離素子におけるＰ偏光成分に対する反射率は、Ｓ偏光成分に対する反射率と異なっている。すなわち、第1の光束における、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分との間の比率は、光束分離素子の反射特性に依存することになる。同様に、光束分離素子により分離されたもう一方の光束（第２の光束）における、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分との間の比率も、光束分離素子の反射特性（透過特性）に依存することになる。そのため、光束分離素子により分離された光束のうち、一方の光束に関するすべての振動成分の強度をもとにして、他方の光束に関する強度を予測しようとすると、入射光束の偏光の度合いによっては、予測された強度と実際の強度との間に大きなずれが生じる。
【００１９】
このことは、言い換えれば、光束分離素子により分離された光束のうち、一方の光束に関するＰ偏光成分の強度およびＳ偏光成分の強度がわかれば、他方の光束に関するＰ偏光成分の強度およびＳ偏光成分の強度を、それぞれ予測できることを意味する。例えば、光束分離素子の反射特性（透過特性）を、偏光成分ごとにあらかじめ把握しておけば、光束分離素子により分離された光束のうち、一方の光束に関するＰ偏光成分の強度から、他方の光束に関するＰ偏光成分の強度が正確に予測される。同様にして、一方の光束に関するＳ偏光成分の強度から、他方の光束に関するＳ偏光成分の強度が正確に予測される。したがって、一方の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度をもとにして、他方の光束に関する強度が、他方の光束に関するＰ偏光成分の強度およびＳ偏光成分の強度の和として予測される。
【００２０】
本開示では、上述したように、受光部への入射光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度が取得される。すなわち、受光部への入射光束に関するＰ偏光成分の強度およびＳ偏光成分の強度が、それぞれ別個に取得される。そのため、光束分離素子により分離された光束のうち、一方の光束に関する強度を、Ｐ偏光成分およびＳ偏光成分の区別なく取得した場合とは異なり、他方の光束に関するＰ偏光成分の強度およびＳ偏光成分の強度が、それぞれ正確に予測される。したがって、入射光束の偏光の度合いが大きい場合であっても、予測された強度と実際の強度との間に大きなずれが生じることがない。
【発明の効果】
【００２１】
少なくとも１つの実施例によれば、入射する光が偏光しているときであっても、露出量の調整が正しく行われる撮像装置、光量測定装置および記録媒体ならびに露出量の算出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、第１の実施形態にかかる撮像装置の概略的構成を示す略線図である。
【図２】図２は、第１の実施形態にかかる撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】図３Ａおよび図３Ｂは、受光素子に到達する光のＰ偏光成分またはＳ偏光成分を切り替えるための偏光素子の一例の概略を示す斜視図である。
【図４】図４Ａおよび図４Ｂは、受光素子に到達する光のＰ偏光成分またはＳ偏光成分を切り替えるための偏光素子の他の一例の概略を示す斜視図である。
【図５】図５Ａ〜図５Ｄは、偏光素子を構成する液晶素子を説明するための図である。
【図６】図６Ａおよび図６Ｂは、図５Ａ〜図５Ｄに示した液晶素子の複数個を用いて偏光素子を構成した例を示す図である。
【図７】図７Ａおよび図７Ｂは、図５Ａ〜図５Ｄに示した液晶素子の複数個を用いて偏光素子を構成した例を示す図である。
【図８】図８Ａは、光束分離素子の反射特性および透過特性の一例を示すグラフである。図８Ｂは、光束分離素子の反射特性および透過特性の他の一例を示すグラフである。
【図９】図９は、第１の実施形態にかかる撮像装置の変形例の概略的構成を示す略線図である。
【図１０】図１０Ａおよび図１０Ｂは、第２の実施形態にかかる撮像装置の概略的構成を示す略線図である。
【図１１】図１１Ａおよび図１１Ｂは、第２の実施形態にかかる撮像装置の変形例の概略的構成を示す略線図である。
【図１２】図１２は、第３の実施形態にかかる光量測定装置の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、撮像装置、光量測定装置および記録媒体ならびに露出量の算出方法の実施形態について説明する。説明は、以下の順序で行う。
＜１．第１の実施形態＞
［撮像装置の概略的構成］
［撮像装置の動作］
［自動露出の応用例］
［第１の実施形態の変形例］
＜２．第２の実施形態＞
［撮像装置の概略的構成］
［撮像装置の動作］
［第２の実施形態の変形例］
＜３．第３の実施形態＞
［光量測定装置の概略的構成］
＜４．変形例＞
【００２４】
なお、以下に説明する実施形態は、撮像装置、光量測定装置および記録媒体ならびに露出量の算出方法の好適な具体例である。以下の説明においては、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、特に本開示を限定する旨の記載がない限り、撮像装置、光量測定装置および記録媒体ならびに露出量の算出方法の例は、以下に示す実施形態に限定されないものとする。
【００２５】
＜１．第１の実施形態＞
［撮像装置の概略的構成］
図１は、第１の実施形態にかかる撮像装置の概略的構成を示す略線図である。図１に示すように、第１の実施形態にかかる撮像装置１は、光束分離素子３と、受光部５と、被照射体７と、信号処理部２１と、シャッタ９と、絞り１１とを備える。第１の実施形態にかかる撮像装置１は、具体的には、例えば、ペリクルミラー内蔵型のカメラである。図１に示す例では、鏡筒１ａが、撮像装置１の本体１ｂの筐体１９に対して着脱自在とされる。もちろん、鏡筒１ａおよび本体１ｂを一体的として、撮像装置１を構成してもかまわない。鏡筒１ａの内部には、絞り１１やレンズ１３，１５などが配置されている。レンズ１３，１５は、フォーカス駆動系によって駆動され、オートフォーカス動作が可能とされるが、図１においては、フォーカス駆動系の図示を省略している。
【００２６】
光束分離素子３は、撮像装置１への入射光束Ｆの一部を反射させるとともに、残余を透過させることにより、入射光束Ｆを、例えば、２つの光束に分離する。光束分離素子３により分離された一方の光束は、受光部５に入射する。受光部５は、入射する光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を取得する。受光部５で取得されたＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度は、信号処理部２１に対する入力とされる。光束分離素子３により分離された他方の光束は、被照射体７に入射する。被照射体７に対する光束の入射および遮断は、シャッタ９により切り替えられ、被照射体７に対する光束の到達量は、絞り１１により調整される。シャッタ９のシャッタスピードおよび絞り１１の開きのうちの少なくとも１つは、信号処理部２１からの出力に応じて調整される。シャッタ９のシャッタスピードまたは絞り１１の開きの調整は、信号処理部２１により出力される、被照射体７に入射する光束に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値に応じて実行される。
【００２７】
以下、光束分離素子３、受光部５、被照射体７、信号処理部２１、シャッタ９および絞り１１について、図１を参照しながら、順に説明する。
【００２８】
（光束分離素子）
光束分離素子３は、絞り１１やレンズ１３，１５などを介して筺体１９の内部に入射する被写体からの光を、反射および透過させる光学素子である。光束分離素子３は、被写体からの光の一部を反射させ、残余の光を透過させる。光束分離素子３の反射率は、例えば、３０％程度とされ、したがって、光束分離素子３の透過率は、例えば、７０％程度とされる。もちろん、光束分離素子３の被写体からの光に対する反射率および透過率は、上述の値に限られず、適宜設定される。
【００２９】
第１の実施形態では、光束分離素子３が、撮像素子１の内部において、筺体１９に対して固定されている。すなわち、第１の実施形態では、光束分離素子３の反射面にたてた法線Ｎと入射光束Ｆの光軸とのなす角ξが、一定である。画質の劣化を低減する観点から、角ξが４５°より小であることが好ましい。角ξが４５°以上である場合と比較して、被写体からの光が光束分離素子３を通過する距離（光学的距離といってもよい。）を小とすることができるからである。
【００３０】
光束分離素子３としては、例えば、半透過ミラーを用いることができる。半透過ミラーは、例えば、光透過性基材の一主面上に光学薄膜を形成することにより形成することができる。光透過性基材を構成する材料としては、例えば、樹脂材料やガラスなどを挙げることができる。光透過性基材として樹脂フィルムを用いることにより、撮像装置１を小型かつ軽量に構成することができる。光束分離素子３としては、半透過ミラーのほかに、プリズム型またはウェッジ基板型の光学素子を用いることができるが、画質の劣化を低減する観点から、平板型の光学素子が選択されることが好ましい。光学素子がプリズム型またはウェッジ基板型の場合と比較して、被写体からの光が光束分離素子３を通過する距離を小とすることができるからである。なお、光透過性基材の厚さとしては、１０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。
【００３１】
（受光部）
受光部５は、光束分離素子３により分離された光束のうちの一方が入射する光学部品である。受光部５は、具体的には、いわゆる測光センサである。受光部５は、筺体１９の内部において、例えば、光束分離素子３により反射された、被写体からの光の一部が入射するように配置される。
【００３２】
受光部５は、受光部５への入射光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を取得できればよく、受光部５は、例えば、偏光素子５１と、１以上の受光素子５３とを含む。後述するように、本開示では、受光部５が、入射する光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を取得する。受光部５が、オートフォーカス機能のための測距センサを含んでいてもよい。
【００３３】
受光素子５３としては、例えば、シリコンフォトダイオード、ガリウム砒素フォトダイオード、ＣＣＤ（Charge Coupled Device)やＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)などのイメージセンサ、硫化カドミウムの焼結体を含む硫化カドミウムセル（ＣｄＳセル）などを用いることができる。偏光素子５１の具体的な構成例については、後述する。
【００３４】
（被照射体）
被照射体７には、光束分離素子３により分離された光束のうち、受光部５に入射しない側の光束が入射する。すなわち、例えば、光束分離素子３により反射された、被写体からの光の一部が受光部５に入射する場合には、被照射体７は、筺体１９の内部において、光束分離素子３により反射されずに光束分離素子３を透過した被写体からの光が入射するように配置される。
【００３５】
被照射体７は、具体的には、例えば、フィルムまたは撮像素子である。撮像素子としては、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳなどのイメージセンサを用いることができる。以下の説明では、被照射体７が撮像素子であるものとして説明を行うが、本開示の撮像装置は、フィルムを用いたアナログ方式のカメラまたは撮像素子を用いたデジタル方式のカメラのいずれであってもよい。
【００３６】
撮像装置１には、必要に応じて、電子式ビューファインダとしての機能を有する表示部１７が設けられる。表示部１７は、例えば、液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display（ＬＣＤ））や有機ＥＬ(Electroluminescence:電界発光効果)ディスプレイなどのフラットディスプレイである。なお、図１に示す例では、表示部１７が筺体１９の背面側に設けられているが、表示部１７を設ける箇所は、これに限られない。表示部１７が筺体１９の上面などに設けられてもよく、表示部１７が可動式や取り外し式とされてもよい。表示部１７をファインダの内部に設けてもよい。表示部１７が、例えばタッチパネルなどの、ユーザからの指示を受け取る入力装置とされてももちろんかまわない。
【００３７】
撮像素子からの信号は、後述する信号処理部２１により、デジタルゲイン調整、ガンマ補正、色補正、コントラスト補正などの画像処理がなされた後、映像信号として表示部１７に供給される。したがって、表示部１７には、現在の被写体像が表示される。
【００３８】
（信号処理部）
信号処理部２１は、受光部５や被照射体７からの出力信号や、撮像装置１のユーザからの指令信号などを入力として、各種の演算処理および撮像装置１の各部の制御を行う処理装置である。信号処理部２１は、例えば、マイクロプロセッサのほか、アナログデジタル変換回路、画像処理回路、圧縮伸張回路、ビデオ信号出力回路、入出力回路などを含む。後述するように、各種の演算処理や撮像装置１の各部の制御を行うためのプログラムは、例えば、信号処理部２１に接続された記憶部２３に格納されている。信号処理部２１が、記憶部２３を含む処理装置であってもよい。
【００３９】
本開示では、信号処理部２１により、受光部５で取得されたＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度から、被照射体７への入射光束に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値が算出される。したがって、記憶部２３には、受光部５で取得されたＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度から、信号処理部２１が、被照射体７への入射光束に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値を出力するためのプログラムが格納されている。
【００４０】
記憶部２３としては、例えば、不揮発性または揮発性メモリ、光記録媒体、光磁気記録媒体、磁気記録媒体などの記録媒体を挙げることができるが、格納されたプログラムをコンピュータが読み取りできればよく、記録媒体の種類は特に限定されない。
【００４１】
（シャッタ）
シャッタ９は、例えば、光束分離素子３を透過した光の、被照射体９に対する入射および遮断を切り替えるために撮像装置１の内部に配置される。シャッタ９としては、被照射体７の受光面の直前に配置されるフォーカルプレーンシャッタや、鏡筒１ａの内部に配置されるレンズシャッタなどを挙げることができる。また、シャッタ９としては、機械的動作を伴う機械式シャッタ、シャッタスピードに応じた時間分だけ撮像素子からの出力信号を取得する電子式シャッタまたはこれらの組み合わせを用いることができる。シャッタ９が機械式シャッタの場合には、具体的には、例えば、シャッタ９に設けられたスリットの間隔が変更自在とされ、スリットの間隔が変更されることにより、シャッタ９のシャッタスピードが調整される。
【００４２】
図１においては、シャッタ９としてフォーカルプレーンシャッタを備える撮像装置を例示したが、シャッタ９の種類は、これに限られず、適宜選択することができる。なお、図１においては、シャッタ９を明示的に示したが、電子式シャッタを用いる場合には、被照射体７としての撮像素子がシャッタ９の機能を兼ねるため、部材としてシャッタ９を必ずしも撮像装置１の内部に配置する必要はない。
【００４３】
（絞り）
絞り１１は、被照射体７への入射光束の到達量を調整するために撮像装置１の内部に配置される。絞り１１は、一般に、複数枚の羽根状の遮光部材の組み合わせからなり、絞り１１は、例えば、鏡筒１ａの内部に配置される。もちろん、絞り１１が、本体１ｂの内部に配置されていてもよい。絞り１１の開口は、複数枚の遮光部材の重なり具合が変更されることにより調整される。
【００４４】
［撮像装置の動作］
次に、図２を参照しながら、第１の実施形態にかかる撮像装置の動作を説明する。
【００４５】
図２は、第１の実施形態にかかる撮像装置の構成例を示すブロック図である。なお、図２においては、オートフォーカス機能のための測距センサや、赤外線カットフィルタ、画像のデータが格納される本体メモリまたは外部メモリ、各種駆動機構の制御回路、表示部の駆動回路などの図示を省略した。以下の説明においても、特に断りのない限り、これらの図示を省略する。
【００４６】
まず、レンズ１３，１５や絞り１１を介して、被写体からの光が、光束分離素子３に入射する。このとき、絞り１１は全開とされている。光束分離素子３に入射した光の一部は、光束分離素子３により反射され、受光部５に入射する。一方、光束分離素子３を透過した光は、シャッタ９および被照射体７に向かって進行する。
【００４７】
受光部５は、光束分離素子３により反射された光を受光するとともに、例えば、受光素子の光電変換作用により、受光部５に到達した光のエネルギ量に関する情報を取得する。受光部５は、取得された情報を出力信号として信号処理部２１に向けて送出する。信号処理部２１は、受光部５からの出力信号を入力として演算処理を行い、露出量の計算を行う。すなわち、被照射体７に対する露出量は、被写体からの光により運ばれるエネルギ量のうち、光束分離素子３により反射された光により運ばれるエネルギ量をもとにして算出される。
【００４８】
（Ｐ偏光成分またはＳ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得）
ここで、本開示では、受光部５に到達する光のエネルギ量に関する情報の取得に際して、受光部５に到達する光のＰ偏光成分またはＳ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得が行われる。該情報の取得は、例えば、受光部５に対して、光束分離素子３により反射された光が入射しているときに、継続して行われる（常時測光）。または、例えば、該情報の取得は、撮影者がシャッタボタンを半押ししたときに行われる。該情報の取得に際しては、受光部５に到達する光をなるべく多くするために、絞り１１が全開とされていることが好ましい。受光部５に到達する光のＰ偏光成分またはＳ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得は、例えば、光束分離素子３と受光素子５３との間に配置された偏光素子５１を透過する偏光成分の切り替えにより実現される。
【００４９】
図３Ａおよび図３Ｂは、受光素子に到達する光のＰ偏光成分またはＳ偏光成分を切り替えるための偏光素子の一例の概略を示す斜視図である。受光素子５３に到達する光のＰ偏光成分またはＳ偏光成分を切り替えるための偏光素子は、例えば、１枚以上の偏光子からなる。例えば、図３Ａおよび図３Ｂに示す偏光素子５１ａは、同一面内に並べて配置された２枚の偏光子５１ｓおよび偏光子５１ｐからなる。偏光子５１ｓは、光束分離素子３により反射された光の偏光成分のうち、Ｓ偏光成分のみを透過する。一方、偏光子５１ｐは、光束分離素子３により反射された光の偏光成分のうち、Ｐ偏光成分のみを透過する。偏光子５１ｓおよび偏光子５１ｐは、一方が、もう一方の偏光子の吸収軸と平行な方向に沿って配置される。
【００５０】
図３Ａは、光束分離素子３により反射された光の偏光成分のうち、Ｓ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得を行うときの、偏光素子５１および受光素子５３の配置を示す図である。図３Ａに示すように、Ｓ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得に際しては、光束分離素子３と受光素子５３との間には、偏光子５１ｓが配置される。偏光子５１ｓは、光束分離素子３により反射された光の偏光成分のうち、Ｓ偏光成分のみを透過させるので、受光素子５３には、光束分離素子３により反射された光の偏光成分のうち、Ｓ偏光成分のみが到達する。したがって、受光部５は、光束分離素子３により反射された光の偏光成分のうち、Ｓ偏光成分のエネルギ量に関する情報を取得する。なお、図３Ａにおいて、網掛けされた矢印は、光束分離素子３により反射された光の偏光成分のうち、Ｓ偏光成分を模式的に示し、網掛けされていない矢印は、Ｐ偏光成分を模式的に示している。以下の説明においても、同様とする。
【００５１】
図３Ｂは、光束分離素子３により反射された光の偏光成分のうち、Ｐ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得を行うときの、偏光素子５１および受光素子５３の配置を示す図である。Ｐ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得に際しては、偏光子５１ｓおよび偏光子５１ｐが、例えば、偏光子５１ｐの吸収軸に沿った方向（図３Ａに示す矢印Ｘの方向）に移動される。したがって、図３Ｂに示すように、Ｐ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得に際しては、光束分離素子３と受光素子５３との間には、偏光子５１ｐが配置される。このようにすることで、受光部５は、受光部５に到達する光のＰ偏光成分またはＳ偏光成分のエネルギ量に関する情報をそれぞれ取得することができる。
【００５２】
なお、偏光子５１ｓおよび偏光子５１ｐを並べて配置して偏光素子を構成することにかえ、偏光子５１ｓまたは偏光子５１ｐのうちの一方のみから偏光素子を構成してもよい。例えば、偏光子５１ｐを省略し、偏光子５１ｓのみから偏光素子を構成した場合には、まず、光束分離素子３により反射された光の偏光成分のうち、例えば、Ｓ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得を行う。その後、光路上から偏光子５１ｓを退避させた上で、光束分離素子３により反射された光のエネルギ量に関する情報の取得を行えば、光束分離素子３により反射された光のＳ偏光成分のエネルギ量とＰ偏光成分のエネルギ量との和（光束分離素子３により反射された光の総エネルギ量）に関する情報が取得される。このとき、Ｐ偏光成分のエネルギ量は、後者と前者との差として計算することができる。
【００５３】
図４Ａおよび図４Ｂは、受光素子に到達する光のＰ偏光成分またはＳ偏光成分を切り替えるための偏光素子の他の一例の概略を示す斜視図である。図４Ａおよび図４Ｂに示す例は、透過光を直線偏光とする１枚の偏光子により偏光素子５１ｂを構成した例である。
【００５４】
図４Ａは、光束分離素子３により反射された光の偏光成分のうち、Ｓ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得を行うときの、偏光素子５１ｂおよび受光素子５３の配置を示す図である。図４Ａに示すように、偏光子５１ｂは、光束分離素子３と受光素子５３との間に配置される。
【００５５】
初期状態では、偏光子５１ｂは、例えば、光束分離素子３により反射された光の偏光成分のうち、Ｓ偏光成分のみを透過させる。したがって、受光部５は、光束分離素子３により反射された光の偏光成分のうち、Ｓ偏光成分のエネルギ量に関する情報を取得する。
【００５６】
Ｐ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得に際しては、偏光子５１ｂは、光束分離素子３により反射された光の光軸に沿った方向と平行な軸（図４Ａに示す軸Ｃ）を回転軸として、９０°回転される。そうすると、偏光子５１ｂの吸収軸が９０°回転することとなり、偏光子５１ｂは、光束分離素子３により反射された光の偏光成分のうち、Ｐ偏光成分のみを透過させることになる。したがって、受光部５は、受光部５に到達する光のＰ偏光成分およびＳ偏光成分のエネルギ量に関する情報をそれぞれ取得することができる。
【００５７】
偏光子のほか、液晶素子を用いて、偏光素子５１を構成することも可能である。
【００５８】
図５Ａ〜図５Ｄは、偏光素子を構成する液晶素子を説明するための図である。図５Ａは、偏光素子を構成する液晶素子４１の断面模式図である。図５Ａに示すように、液晶素子４１は、例えば、光透過性基材４５ａおよび光透過性基材４５ｂと、透明導電層４３ａおよび透明導電層４３ｂと、液晶分子４６を含む液晶層４７とを備える。光透過性基材４５ａおよび光透過性基材４５ｂの一主面上には、透明導電層４３ａおよび透明導電層４３ｂがそれぞれ設けられており、光透過性基材４５ａおよび光透過性基材４５ｂは、透明導電層４３ａと透明導電層４３ｂとが対向するようにして配置される。液晶層４７は、透明導電層４３ａが設けられた光透過性基材４５ａと、透明導電層４３ｂが設けられた光透過性基材４５ｂとの間に封止される。透明導電層４３ａおよび透明導電層４３ｂは、電源４９と接続することにより、透明導電層４３ａと透明導電層４３ｂとの間に電場を発生させることができるようになされている。
【００５９】
図５Ａおよび図５Ｂに示すように、初期状態では、透明導電層４３ａおよび透明導電層４３ｂが電源４９と接続されておらず、液晶層４７中の液晶分子４６の長軸方向が、透明導電層４３ａおよび透明導電層４３ｂの面に平行な一方向に揃えられた状態とされる。図５Ａに示す状態で液晶素子４１に光が入射すると、液晶素子４１は、入射した光の偏光成分のうち、液晶分子４６の長軸方向に沿って振動する成分のみを透過させる。例えば、図５Ｂに示すように、液晶素子４１は、入射した光の偏光成分のうち、Ｓ偏光成分のみを透過させる。したがって、透明導電層４３ａおよび透明導電層４３ｂが電源４９と接続されていない液晶素子４１は、偏光子と同様の機能を有する。なお、図５Ｂにおいては、電源４９の図示を省略した。
【００６０】
図５Ｃおよび図５Ｄは、透明導電層４３ａおよび透明導電層４３ｂに電源４９を接続することにより、透明導電層４３ａと透明導電層４３ｂとの間に電場を発生させた状態を示す図である。液晶層４７中の液晶分子４６は、電場の印加などの刺激によって簡単に分子の並び方が変わる。液晶層４７中の液晶分子４６に電場がかかると、液晶分子４６は、液晶分子４６の長軸方向が電場と平行になるように並び方を変える。液晶分子４６が、液晶分子４６の長軸方向が電場と平行になるように並び方を変えると、図５Ｄに示すように、入射した光のＰ偏光成分およびＳ偏光成分が、ともに液晶素子４１を通過するようになる。なお、図５Ｄにおいては、電源４９の図示を省略した。
【００６１】
上述したように、液晶素子４１は、透明導電層４３ａおよび透明導電層４３ｂへの通電の有無により、液晶素子４１を透過する偏光成分を切り替えることができる。さらに、図５Ａ〜図５Ｄに示した液晶素子の複数個を組み合わせることにより、透過する偏光成分を選択的に切り替える偏光素子を構成することもできる。
【００６２】
図６Ａおよび図６Ｂならびに図７Ａおよび図７Ｂは、図５Ａ〜図５Ｄに示した液晶素子の複数個を用いて偏光素子を構成した例を示す図である。図６Ａおよび図６Ｂならびに図７Ａおよび図７Ｂにおいては、電源４９の図示を省略した。
【００６３】
図６Ａおよび図６Ｂならびに図７Ａおよび図７Ｂに示す偏光素子５１ｃは、液晶素子４１ａおよび液晶素子４１ｂが、入射する光の光軸の方向に沿って重なるように配置されることにより構成されている。図６Ａは、偏光素子５１ｃを構成する液晶素子４１ａおよび液晶素子４１ｂに通電がされていない状態を示す図である。液晶素子４１ａと液晶素子４１ｂとは、ともに通電がされていない状態において、液晶素子４１ａの液晶層４７ａ中の液晶分子の長軸方向と、液晶素子４１ｂの液晶層４７ｂ中の液晶分子の長軸方向とが直交するようにして配置される。
【００６４】
ここで、偏光素子５１ｃに対して、液晶素子４１ｂ側から液晶素子４１ａ側に向かって、光が入射したとする。偏光素子５１ｃに入射した光は、例えば、液晶素子４１ｂによりＰ偏光成分が遮られ、Ｓ偏光成分だけが液晶素子４１ａに入射する。ところが、液晶素子４１ａはＰ偏光成分のみを透過させるため、液晶素子４１ａに入射した光は液晶素子４１ａにより遮られる。すなわち、液晶素子４１ａおよび液晶素子４１ｂが通電されていない状態においては、図６Ａに示すように、偏光素子５１ｃは、すべての振動成分を遮ることになる。
【００６５】
図６Ｂは、偏光素子５１ｃを構成する液晶素子のうち、液晶素子４１ｂにのみ通電がされた状態を示す図である。この場合は、偏光素子５１ｃに入射した光のすべての振動成分が、液晶素子４１ｂを透過して液晶素子４１ａに入射する。液晶素子４１ａに入射した光は、液晶素子４１ａによりＳ偏光成分が遮られ、Ｐ偏光成分のみが透過する。したがって、このときの偏光素子５１ｃは、図６Ｂに示すように、全体としてＰ偏光成分のみを透過させる偏光子として機能する。
【００６６】
図７Ａは、偏光素子５１ｃを構成する液晶素子のうち、液晶素子４１ａにのみ通電がされた状態を示す図である。この場合は、液晶素子４１ｂに入射した光は、液晶素子４１ｂによりＰ偏光成分が遮られ、Ｓ偏光成分のみが液晶素子４１ａに入射する。通電がされた液晶素子４１ａは、液晶素子４１ａに入射した光のすべての振動成分を透過させるため、液晶素子４１ａに入射した光のすべての振動成分、すなわち、Ｓ偏光成分のみが液晶素子４１ａから出射されることになる。したがって、このときの偏光素子５１ｃは、図７Ａに示すように、全体としてＳ偏光成分のみを透過させる偏光子として機能する。
【００６７】
なお、偏光素子５１ｃに入射した光のすべての振動成分を透過させるには、図７Ｂに示すように、液晶素子４１ａと液晶素子４１ｂとが、ともに通電がされた状態とすればよい。
【００６８】
上述したように、偏光素子５１として液晶素子を用いることにより、受光素子５３に到達する光のＰ偏光成分またはＳ偏光成分のエネルギ量に関する情報を取得するに際して、偏光子の移動や回転などの機械的動作を不要とできる。したがって、撮像装置の構成が複雑化することがなく、撮像装置を小型かつ軽量に構成することができる。また、撮像装置の内部で機械的動作を伴う部材を必要としないので、撮像素子の内部におけるダストの発生を防止することができる。
【００６９】
なお、第１の実施形態では、例えば、光束分離素子３により反射された光のうち、下記＜１＞〜＜３＞に示すいずれかの組み合わせ方により、受光部５に到達する光のＰ偏光成分およびＳ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得が行われる。いずれの場合についても、受光部５が、受光部５に到達する光のＰ偏光成分のエネルギ量に関する情報と、Ｓ偏光成分のエネルギ量に関する情報とを、それぞれ区別して別個に取得できることに変わりはない。
＜１＞ （Ｐ偏光成分，Ｓ偏光成分）
＜２＞ （Ｐ偏光成分，すべての振動成分）
＜３＞ （Ｓ偏光成分，すべての振動成分）
【００７０】
受光部５に到達する光の振動成分のうち、Ｐ偏光成分、Ｓ偏光成分またはすべての振動成分のいずれについてのエネルギ量に関する情報を取得するかの切り替えは、偏光素子の移動や回転、液晶素子への通電の切り替えなどにより行われる。偏光素子の移動や回転、液晶素子への通電の切り替えは、偏光素子駆動機構６１によって行われ、偏光素子駆動機構６１は、信号処理部２１からの制御信号により制御される。なお、液晶素子の応答速度は、数ミリ秒（１／１０００［秒］）と高速であるので、偏光素子５１として液晶素子を用いることにより、受光部５に到達する光のＰ偏光成分およびＳ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得を高速に行うことが可能である。受光部５で取得された、受光部５に到達する光のＰ偏光成分およびＳ偏光成分のエネルギ量に関する情報は、受光部５からの出力信号として信号処理部２１へ送られる。
【００７１】
（露出量の算出）
信号処理部２１は、受光部５からの出力信号を入力として演算処理を行い、被照射体７への入射光束に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値を出力する。具体的には、信号処理部２１は、被写体からの光により運ばれるエネルギ量のうち、光束分離素子３を透過した光により運ばれるエネルギ量を予測することにより、被照射体７に対する露出量を算出する。
【００７２】
いま、被写体からの光により運ばれる総エネルギ量をΦ［ｗ］とし、総エネルギ量Φ［ｗ］のうち、Ｐ偏光成分の大きさをΦｐ［ｗ］、Ｓ偏光成分の大きさをΦｓ［ｗ］とする。すなわち、Φ［ｗ］＝Φｐ［ｗ］＋Φｓ［ｗ］が成り立つものとする。なお、本明細書において単にエネルギ量というときは、単位時間当たりのエネルギ量をいうものとする。また、光束分離素子３における、入射光束ＦのＰ偏光成分に対する反射率および透過率が、それぞれΓｐ、Πｐであったとする。同様に、光束分離素子３における、入射光束ＦのＳ偏光成分に対する反射率および透過率が、それぞれΓｓ、Πｓであったとする。
【００７３】
図８Ａは、光束分離素子の反射特性および透過特性の一例を示すグラフである。図８Ａに示すグラフは、入射光束のＰ偏光成分に対する反射率および透過率と、入射光束のＳ偏光成分に対する反射率および透過率とを重ねて示している。また、図８Ａは、反射率および透過率を縦軸にとり、光束分離素子に入射する光の波長λ［ｎｍ］を横軸にとったグラフである。図８Ａにおいて、Ｌ１ｐおよびＬ１ｓは、入射光束のＰ偏光成分に対する透過率Πｐおよび入射光束のＳ偏光成分に対する透過率Πｓをそれぞれ示し、Ｌ１ａは、ΠｐおよびΠｓの算術平均を示している。また、図８Ａにおいて、Ｌ２ｐおよびＬ２ｓは、入射光束のＰ偏光成分に対する反射率Γｐおよび入射光束のＳ偏光成分に対する反射率Γｓをそれぞれ示し、Ｌ２ａは、ΓｐおよびΓｓの算術平均を示している。
【００７４】
図８Ａに示すように、一般に、入射光束のＰ偏光成分に対する透過率Πｐと、入射光束のＳ偏光成分に対する透過率Πｓとは、同じ値とはならない。すなわち、入射光束のＰ偏光成分に対する反射率Γｐと、入射光束のＳ偏光成分に対する反射率Γｓとについても、同じ値とはならない。
【００７５】
被照射体７に到達する光の総エネルギ量Φｒ［ｗ］は、信号処理部２１により、以下の手順で予測される。
【００７６】
まず、信号処理部２１は、受光部５に到達した光のＰ偏光成分およびＳ偏光成分のエネルギ量に関する情報を受光部５から取得する。光束分離素子３における、入射光束ＦのＰ偏光成分に対する反射率がΓｐであり、Ｓ偏光成分に対する反射率がΓｓであることから、受光部５に到達する光のＰ偏光成分およびＳ偏光成分のエネルギ量は、それぞれ（Γｐ＊Φｐ）［ｗ］、（Γｓ＊Φｓ）［ｗ］である。
【００７７】
次に、信号処理部２１は、記憶部２３から、光束分離素子３の反射特性（透過特性）に関するデータを呼び出す。該データは、偏光成分ごとの、光束分離素子３の透過率と反射率との比率に関するデータであり、具体的には、該データは、（Πｐ／Γｐ）および（Πｓ／Γｓ）の値である。すなわち、記憶部２３には、被照射体７への入射光束に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値を出力するためのプログラムのほかに、（Πｐ／Γｐ）および（Πｓ／Γｓ）の値が格納されている。
【００７８】
次に、信号処理部２１は、受光部５に到達する光のエネルギ量から、被照射体７に到達する光のＰ偏光成分およびＳ偏光成分のエネルギ量の計算を行う。例えば、被照射体７に到達する光のＰ偏光成分のエネルギ量Φｒｐ[ｗ]は、（Πｐ＊Φｐ）［ｗ］であるから、受光部５に到達した光のＰ偏光成分のエネルギ量と、光束分離素子３の透過率と反射率との比率とを用いて、以下の式（１）により求めることができる。
Φｒｐ[ｗ]＝（Πｐ／Γｐ）＊（Γｐ＊Φｐ）［ｗ］ ・・・（１）
【００７９】
同様にして、以下の式（２）により、被照射体７に到達する光のＳ偏光成分のエネルギ量Φｒｓ[ｗ]が求められる。
Φｒｓ[ｗ]＝（Πｓ／Γｓ）＊（Γｓ＊Φｓ）［ｗ］ ・・・（２）
【００８０】
信号処理部２１は、上述した演算により、被照射体７への入射光束に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値を出力することができる。したがって、Φｒｐ[ｗ]とΦｒｓ［ｗ］との和として被照射体７に到達する光の総エネルギ量Φｒ［ｗ］が求められるので、被照射体７に対する露出量が、信号処理部２１により算出されたことになる。しかも、本開示によれば、（Πｐ／Γｐ）および（Πｓ／Γｓ）の値さえ用意しておけば、被写体からの光の偏光の度合いによらず、被照射体７に対する露出量を、偏光成分ごとに正確に求められる。しかも、（Πｐ／Γｐ）および（Πｓ／Γｓ）の値は、あらかじめ正確に測定しておくことが可能である。
【００８１】
反射率Γｐおよび透過率Πｐならびに反射率Γｓおよび透過率Πｓが、波長４００ｎｍ〜７５０ｎｍの可視光領域（カラーフィルタを含む撮像素子の感度域といってもよい。）においてほぼ一定のとき、上述の演算により、光束分離素子３を透過した光により運ばれるエネルギ量を予測することができる。反射率Γｐおよび透過率Πｐならびに反射率Γｓおよび透過率Πｓが、可視光領域においてほぼ一定ではないときには、例えば、可視光領域を複数の波長帯域に区分して、区分された波長帯域ごとに（Πｐ／Γｐ）および（Πｓ／Γｓ）の値を用意しておけばよい。
【００８２】
図８Ｂは、光束分離素子の反射特性および透過特性の他の一例を示すグラフである。図８Ｂに示すグラフは、入射光束のＰ偏光成分に対する反射率および透過率と、入射光束のＳ偏光成分に対する反射率および透過率とを重ねて示している。また、図８Ｂは、反射率および透過率を縦軸にとり、光束分離素子に入射する光の波長λ［ｎｍ］を横軸にとったグラフである。図８Ｂにおいて、Ｌ３ｐおよびＬ３ｓは、入射光束のＰ偏光成分に対する透過率Πｐおよび入射光束のＳ偏光成分に対する透過率Πｓをそれぞれ示し、Ｌ３ａは、ΠｐおよびΠｓの算術平均を示している。また、図８Ｂにおいて、Ｌ４ｐおよびＬ４ｓは、入射光束のＰ偏光成分に対する反射率Γｐおよび入射光束のＳ偏光成分に対する反射率Γｓをそれぞれ示し、Ｌ４ａは、ΓｐおよびΓｓの算術平均を示している。
【００８３】
図８Ｂに示す例では、例えば、λ＝５２０［ｎｍ］の近傍においては、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分との間で、透過率Πｐと透過率Πｓと間の差（反射率Γｐと反射率Γｓとの間の差）は小さい。ところが、例えば、λ＝６５０［ｎｍ］の近傍においては、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分との間で、透過率Πｐと透過率Πｓとの間の差（反射率Γｐと反射率Γｓとの間の差）が、λ＝５２０［ｎｍ］の近傍の場合と比較して大きい。このように、光束分離素子に入射した光の波長によって、透過率Πｐと透過率Πｓとの間の差（反射率Γｐと反射率Γｓとの間の差）が大きく変化する場合には、可視光領域を複数の波長帯域に区分して、区分された波長帯域ごとに（Πｐ／Γｐ）および（Πｓ／Γｓ）の値を用意しておく。
【００８４】
光束分離素子が、図８Ｂに示す反射特性（透過特性）を示す場合には、例えば、入射光から知覚される色みごとに、可視光領域を区分することができる。例えば、図８Ｂに示すλｂは、４００≦λ＜４９０［ｎｍ］の範囲を、λｇは、４９０≦λ＜６００［ｎｍ］の範囲を、λｒは、６００≦λ≦７５０［ｎｍ］の範囲を示している。記憶部２３には、例えば、λｂ、λｇおよびλｒに対応する、光束分離素子３の透過率および反射率のデータが、偏光成分ごとに格納される。すなわち、記憶部２３は、下記の表１に示すデータを格納しておくことができる。もちろん、記憶部２３が、λｂ、λｇおよびλｒに対応した、（Πｐ／Γｐ）および（Πｓ／Γｓ）の値のみを格納しておいてもよい。
【００８５】
【表１】
【００８６】
信号処理部２１は、受光部５に入射した光の波長に応じて、λｂ、λｇおよびλｒに対応した、（Πｐ／Γｐ）および（Πｓ／Γｓ）の値を選択し、上述した演算を実行する。
【００８７】
なお、可視光領域の区分は任意に設定することができ、例えば、撮像素子とともに配置されるカラーフィルタを透過する光の波長ごと、撮像素子の感度域ごとなどに設定することもできる。可視光領域を区分する数が増えるほど、信号処理部２１から出力される予測計算値は、より正確となる。
【００８８】
（露出量の調整）
次に、信号処理部２１は、被照射体７への入射光束に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値をもとにして、被照射体７に対する露出量を算出した後、被照射体７に対する露出量の調整のための制御信号を送出する。信号処理部２１は、例えば、シャッタ駆動機構６３に対して、シャッタ９のシャッタスピードを調整するための制御信号を送出する。信号処理部２１は、また、例えば、鏡筒１ａと本体１ｂとの間の電気的接続部６４を介し、鏡筒１１内に備えられた絞り駆動機構６３に対して、絞り１１の開きを調整するための制御信号を送出する。シャッタ駆動機構６３および絞り駆動機構６３は、信号処理部２１からの制御信号に従い、シャッタ９のシャッタスピードおよび絞り１１の開きを適正な値に設定する。
【００８９】
露出のモードとしては、Ｐモード（プログラムオート）やＳモード（シャッタ優先オート）、Ａモード（絞り優先オート）などがあるが、本開示では、撮影に際して、いずれのモードも任意に選択することが可能である。撮影者の要求などに応じて、ＩＳＯ感度（ISO speed）と組み合わせた露出量の調整ももちろん可能である。例えば、シャッタ９のシャッタスピードおよび絞り１１の開きが、ＩＳＯ感度が考慮されたうえで調整されるようにしてもよい。本開示では、被照射体７に到達する光の総エネルギ量Φｒ[ｗ]が、それぞれ別個に求められたΦｒｐ[ｗ]およびΦｒｓ［ｗ］の和として求められるが、Φｒ[ｗ]が得られることに変わりはないからである。
【００９０】
本開示によれば、入射光束の偏光の度合いが大きい場合であっても、信号処理部により求められたエネルギ量は、実際に被照射体７に到達する光の総エネルギ量との間にずれが生じない。なお、上述した一連の処理は、信号処理部２１により、記憶部２３に格納された制御プログラムにしたがって実行される。
【００９１】
［自動露出の応用例］
（連写機能との連携）
本開示によれば、入射光束の偏光の度合いが大きい被写体（以下、「偏光被写体」と記載する。）と、入射光束の偏光の度合いが小さい被写体（以下、「一般被写体」と記載する。）とに対して、それぞれを適正露出としながら、これらを一つの画像として得ることも可能である。本開示の露出量の算出方法によれば、例えば、池の畔に立つ人物を撮影する場合に、水面（偏光被写体）からの反射光を測光しても、適正露出とすることができる。ところが、偏光被写体からの光をもとにして決められた露出量は、池の畔に立つ人物（一般被写体）を撮影するのに適した露出量であるとは限らない。そこで、一般には、露出量を、偏光被写体と一般被写体のどちらにあわせるかを撮影者が選択することになる。
【００９２】
本開示によれば、被写体からの光の偏光の度合いによらず、かつ光学フィルタの交換などを必要とせずに、被照射体７に対する露出量を適正とすることができる。そこで、偏光被写体と一般被写体とを一枚の画像として得る場合には、撮像装置１は、まず一方の被写体からの光を測光して適正露出とし、測光の対象とした被写体を撮像する。そして、撮像装置１は、短い間隔をおいて、もう一方の被写体からの光を測光して適正露出とし、測光の対象とした被写体を撮像する。すなわち、撮影者は、測光の対象をそれぞれの被写体としながら、それぞれの被写体を撮像装置１により連写することになる。
【００９３】
すると、撮像装置１は、適正露出とされたそれぞれの被写体に関する画像情報を得ることになるので、例えば、信号処理部２１により、それぞれの被写体に関する画像情報を合成する画像処理を行うことが可能である。画像処理を行うことにより得られた画像は、偏光被写体および一般被写体のそれぞれが適正な露出量とされて撮影された一つの画像となる。
【００９４】
また、本開示は、例えば、カメラの向きまたは位置を連続的に変化させながら撮影を行い、一つの画像を得る撮影方法に適用することも可能である。本開示によれば、例えば、撮影者の周りの景色を３６０°の範囲にわたって撮影し、一つの画像に収めることも可能である。このとき、一つの画像に収めたい範囲の中に、明るい部分と暗い部分が混在していても、撮像装置１が自動的に測光と露出調整を連続して行うので、撮影者は、難しい操作を必要とせずに、撮影した全範囲を適正露出とすることができる。例えば、撮影者は、露出量を気にすることなく、青空と建築物とが収められた一枚のパノラマ写真を撮影したり、広大な雪山や雲海のパノラマ写真を撮影したりすることができる。
【００９５】
（動画撮影機能との連携）
本開示は、動画撮影機能を備えるカメラにも適用が可能である。ペリクルミラー内蔵型のカメラは、動画撮影の際に、オートフォーカスと、表示部１７への現在の被写体像の表示とを同時に行うことができるという特長を有している。さらに、ペリクルミラー内蔵型のカメラは、動画の撮影中であっても、露出量の算出のための測光を行うことができる。そのため、動画撮影機能を備えるペリクルミラー内蔵型のカメラに本開示を適用することにより、動きの速い被写体に対して、ピントを合わせながら、撮影シーンに応じた適正な露出量により撮影を行うことが可能となる。
【００９６】
例えば、撮像装置１のユーザが、撮像装置１に対して撮影の開始を指示すると、撮像装置１は、撮像素子により、被写体の撮像を開始するとともに、受光部５により、受光部５に到達する光のエネルギ量に関する情報の取得を開始する。ここで、例えば、受光部５が、例えば、Ｐ偏光成分についてのエネルギ量に関する情報と、Ｓ偏光成分についてのエネルギ量に関する情報とを別個に取得する構成であるとする。このとき、Ｐ偏光成分およびＳ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得は、例えば、撮影シーンの切り替わり（以下、シーンチェンジと適宜記載する。）があったときに実行される。
【００９７】
動画撮影中は、撮像素子により被写体の撮像が行われ続けるため、シーンチェンジがあったかどうかは、撮像素子からの出力信号を画像認識した結果により判断することができる。例えば、信号処理部２１は、撮像素子からの出力信号を画像認識し、シーンチェンジがあったかどうかを判断する。シーンチェンジを検出するためのアルゴリズムとしては、例えば、画素差分検出法、動きベクトル検出法、またはこれらの組み合わせなどを挙げることができる。
【００９８】
撮像素子からの出力信号を画像認識した結果によりシーンチェンジがあったことを判断することにかえ、あらかじめ設定された周期ごとに、Ｐ偏光成分およびＳ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得が実行されるようにしてもよい。例えば、フレームレートが２４［ｆｐｓ（frame per second）］の動画を撮影するのであれば、１／２４秒ごとに、Ｐ偏光成分およびＳ偏光成分のエネルギ量に関する情報を取得するように設定することができる。Ｐ偏光成分およびＳ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得の周期は、もちろん、これに限られず、任意に設定することができる。
【００９９】
撮像装置１は、動画の撮影中であっても、露出量の算出のための測光を行うことができるため、Ｐ偏光成分およびＳ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得が、動画の撮影中に、常に実行され続けるようにしてもよい。このとき、Ｐ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得と、Ｓ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得とは、連続的に切り替えられ続けることになる。受光部５が液晶素子からなる偏光素子５１を含む場合には、上述したように、液晶素子の応答速度が数ミリ秒と高速であるので、Ｐ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得と、Ｓ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得とを容易かつ高速に切り替えることができる。
【０１００】
動画の撮影中にＰ偏光成分およびＳ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得を実行することにより、撮像装置１のユーザが、例えば、暗い場所から急に明るい場所に移動した直後であっても、得られる画像が白とびを起こすことがない。
【０１０１】
なお、動画の撮影中、表示部１７には、撮像素子により撮像された被写体像が表示される。このとき、撮像素子に対する光束の到達量は、絞り１１により調整される。
【０１０２】
信号処理部２１は、受光部５により取得された情報をもとにして、撮像素子に到達する光のＰ偏光成分およびＳ偏光成分のエネルギ量の計算を実行し、絞り駆動機構６３に対して、絞り１１の開きを調整するための制御信号を送出する。絞り１１の開きは、信号処理部２１から送出される制御信号を受け取った絞り駆動機構６３により調整される。したがって、絞り１１の開きの調整がＰ偏光成分およびＳ偏光成分のエネルギ量に関する情報の取得に追随する場合、表示部１７には、撮像装置１のユーザのイメージ通りの被写体像が表示されることになる。動画の撮影中に絞り１１の開きを調整し続けることは現実的ではないが、例えば、撮像素子に対する光束の到達量が、あらかじめ設定されたしきい値を超えると予測された場合にのみ、絞り１１の開きの調整が実行されるように設定することも可能である。
【０１０３】
また、撮像素子からの信号は、信号処理部２１による画像処理を経た映像信号として表示部１７に供給される。そこで、撮像素子に対する光束の到達量の予測計算値をもとにして、信号処理部２１が、撮像素子からの信号を画像処理の際に補正してもよい。または、撮像素子に対する光束の到達量の予測計算値をもとにして、信号処理部２１が、撮像素子の感度を調整してもよい。
【０１０４】
撮像素子に対する光束の到達量の予測計算値をもとにした絞り１１の開きの調整または撮像素子からの信号の補正のいずれの場合も、表示部１７には、撮像装置１のユーザのイメージ通りの被写体像が表示される。したがって、本開示によれば、撮像素子に対する露出量が、撮像素子に入射する光の偏光成分ごとに正確に求められるため、表示部１７に表示される画像に色とびが発生することもなく、撮像装置１のユーザは、イメージ通りの動画を撮影することができる。
【０１０５】
［第１の実施形態の変形例］
図９は、第１の実施形態にかかる撮像装置の変形例の概略的構成を示す略線図である。図９に示す撮像装置７１は、光束分離素子３と、被照射体７と、信号処理部２１と、シャッタ９と、絞り１１とを備える点で、図１に示す撮像装置１と共通している。図９に示す撮像装置７１の本体７１ｂの内部には、受光部５にかえて、受光部７５が配置される。受光部７５が、偏光ビームスプリッタ７２ならびに受光素子７３ａおよび受光素子７３ｂからなる点で、図１に示す撮像装置１と相違している。
【０１０６】
光束分離素子３は、撮像装置１への入射光束Ｆの一部を反射させるとともに、残余を透過させることにより、入射光束Ｆを、例えば、２つの光束に分離する。光束分離素子３により分離された一方の光束は、受光部７５に入射する。
【０１０７】
受光部７５に入射した光束は、偏光ビームスプリッタ７２によりＰ偏光成分とＳ偏光成分とにさらに分離され、受光素子７３ａおよび受光素子７３ｂには、受光部７５に入射した光束のＰ偏光成分およびＳ偏光成分がそれぞれ入射する。すなわち、撮像装置１では、受光部７５に入射する光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度が順次行われたが、撮像装置７１では、受光部７５に入射する光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度が同時に行われる。
【０１０８】
受光部７５で取得されたＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度は、信号処理部２１に対する入力とされる。信号処理部２１により出力される、被照射体７に入射する光束に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値に応じて、シャッタ９のシャッタスピードまたは絞り１１の開きの調整が実行される点については、撮像装置１と同様である。
【０１０９】
ここで、偏光ビームスプリッタ７２は、入射する光の一部をその内部で反射させ、残余を透過する光学素子である。すなわち、受光素子７３ａおよび受光素子７３ｂへ入射する光は、偏光ビームスプリッタ７２内部の接合面（ビーム分岐面）において、反射された光または透過された光である。そのため、受光素子７３ａへ入射する光束に関するＰ偏光成分の強度は、偏光ビームスプリッタ７２内部の接合面の反射特性に依存し、受光部７５に入射した光束のＰ偏光成分の強度とは異なったものとなる。同様に、受光素子７３ｂへ入射する光束に関するＳ偏光成分の強度は、受光部７５に入射した光束のＳ偏光成分の強度とは異なったものとなる。
【０１１０】
このとき、受光素子７３ａで取得されるＰ偏光成分の強度および受光素子７３ｂで取得されるＳ偏光成分の強度から、被照射体７に入射する光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を予測するには、以下のようにすればよい。
【０１１１】
まず、偏光成分ごとの、光束分離素子３の透過率と反射率との比率（Πｐ1／Γｐ1）および（Πｓ1／Γｓ1）の値をあらかじめ正確に測定しておく。ここで、光束分離素子３のＰ偏光成分に対する透過率および反射率をそれぞれΠｐ1、Γｐ1とし、Ｓ偏光成分に対する透過率および反射率をそれぞれΠｓ1、Γｓ1とした。また、偏光ビームスプリッタ７２内部の接合面のＰ偏光成分に対する透過率の値Πｐ2と、Ｓ偏光成分に対する反射率の値Γｓ2とをあらかじめ正確に測定しておく。
【０１１２】
撮像装置７１では、光束分離素子３の反射特性（透過特性）に関するデータに加えて、偏光ビームスプリッタ７２内部の接合面の反射特性（透過特性）に関するデータを記憶部２３にさらに記憶させておく。すなわち、記憶部２３には、（Πｐ1／Γｐ1）、（Πｓ1／Γｓ1）、Πｐ2およびΓｓ2の値が格納される。
【０１１３】
被写体からの光により運ばれるエネルギ量のうち、Ｐ偏光成分の大きさをΦｐ［ｗ］、Ｓ偏光成分の大きさをΦｓ［ｗ］とすると、受光素子７３ａに到達する光のＰ偏光成分のエネルギ量は、（Πｐ2＊Γｐ1＊Φｐ）［ｗ］と表わされる。同様に、受光素子７３ｂに到達する光のＳ偏光成分のエネルギ量は、（Γｓ2＊Γｓ1＊Φｓ）［ｗ］と表わされる。
【０１１４】
したがって、被照射体７に到達する光のＰ偏光成分のエネルギ量Φｒｐ[ｗ]および被照射体７に到達する光のＳ偏光成分のエネルギ量Φｒｓ[ｗ]は、それぞれ以下の式（３）および式（４）により求めることができる。
Φｒｐ[ｗ]＝（Πｐ1／Γｐ1）＊（１／Πｐ2）＊（Πｐ2＊Γｐ1＊Φｐ）［ｗ］ ・・・（３）
Φｒｓ[ｗ]＝（Πｓ1／Γｓ1）＊（１／Γｓ2）＊（Γｓ2＊Γｓ1＊Φｓ）［ｗ］ ・・・（４）
【０１１５】
このように、光束分離素子３により分離された光束のうちの一つを、さらに別の光学素子に反射または透過させ、該光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を取得するようにしてもよい。この場合は、光束分離素子３とは異なる光学素子の反射特性（透過特性）を、偏光成分ごとにあらかじめ把握しておけば、被照射体７に入射する光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を正確に予測することができる。
【０１１６】
＜２．第２の実施形態＞
［撮像装置の概略的構成］
図１０Ａおよび図１０Ｂは、第２の実施形態にかかる撮像装置の概略的構成を示す略線図である。図１０Ａは、撮像装置８１のシャッタボタンを押下する前の状態を示す図であり、図１０Ｂは、撮像装置８１のシャッタボタンを押下した状態を示す図である。図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、第２の実施形態にかかる撮像装置８１は、受光部５と、被照射体７と、信号処理部２１と、シャッタ９と、絞り１１とを備える点で、図１に示す撮像装置１と共通している。図１０Ａおよび図１０Ｂに示す撮像装置８１の本体８１ｂの内部には、光束分離素子３にかえて、半透過ミラー８３とサブミラー８４との組が配置される。半透過ミラー８３は、筺体８９の内部に配置された回転軸Ｒ１により支持される。サブミラー８４は、半透過ミラー８３に配置された回転軸Ｒ２により支持される。第２の実施形態にかかる撮像装置８１は、具体的には、例えば、一眼レフレックスカメラである。本開示は、一眼レフレックスカメラにも適用が可能である。
【０１１７】
［撮像装置の動作］
撮影者がシャッタボタンを押下する前の状態において、半透過ミラー８３は、撮像装置８１への入射光束Ｆの一部を反射させるとともに、残余を透過させることにより、入射光束Ｆを、例えば、２つの光束に分離する。半透過ミラー８３により反射された光は、半透過ミラー８３の上部に配置されたペンタプリズム８５に入射する。ペンタプリズム８５に入射した光は、ペンタプリズム８５内部で全反射を繰り返し、接眼レンズ８７が備えられたファインダに到達する。
【０１１８】
一方、半透過ミラー８３を透過した光は、その一部が、サブミラー８４に入射する。なお、半透過ミラー８３を透過した光のうち、サブミラー８４に入射しない残余の光が、被照射体７に向かって進行することになるが、被照射体７に向かって進行する光は、シャッタ９により遮られ、被照射体７には到達しない。サブミラー８４に入射した光は、サブミラー８４により反射される。サブミラー８４により反射された光は、例えば、半透過ミラー８３の下部に配置された測距センサなどに向かって進行する。
【０１１９】
半透過ミラー８３の下部には、例えば、受光部５を配置することもできる。図１０Ａおよび図１０Ｂに示す構成例では、サブミラー８４により反射された光が、半透過ミラー８３の下部に配置された受光部５に入射する。受光部５は、第１の実施形態と同様に、受光部５に入射する光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を取得する。受光部５で取得されたＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度は、第１の実施形態と同様に、信号処理部２１に対する入力となる。
【０１２０】
撮影者がシャッタボタンを押下すると、半透過ミラー８３とサブミラー８４との組が上部に跳ね上がるとともに、シャッタ９が開かれ、撮像装置８１への入射光束Ｆが、被照射体７に到達する。このときのシャッタ９のシャッタスピードおよび絞り１１の開きのうちの少なくとも１つは、第１の実施形態と同様に、信号処理部２１からの出力に応じて調整される。シャッタ９のシャッタスピードまたは絞り１１の開きの調整は、信号処理部２１により出力される、被照射体７に入射する光束に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値に応じて実行される。
【０１２１】
（露出量の算出）
第２の実施形態においても、受光部５が、受光部５に入射する光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を取得する点は、第１の実施形態と同様である。第２の実施形態は、受光部５に入射する光が、半透過ミラー８３を透過した後にサブミラー８４によりさらに反射された光である点と、被照射体７に到達する光束が、入射光束Ｆの一部ではなくすべてである点とにおいて、第１の実施形態と相違している。
【０１２２】
ここで、半透過ミラー８３のＰ偏光成分に対する透過率が、Πｐ1であるとし、Ｓ偏光成分に対する透過率が、Πｓ1であるとする。また、サブミラー８４のＰ偏光成分に対する反射率が、Γｐ2であるとし、Ｓ偏光成分に対する反射率が、Γｓ2であるとする。記憶部２３には、被照射体７への入射光束に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値を出力するためのプログラムのほかに、Πｐ1、Πｓ1、Γｐ2およびのΓｓ2値が格納されているとする。このとき、信号処理部２１は、受光部５からの出力信号を入力として、以下の手順で演算処理を行い、被照射体７への入射光束に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値を出力する。
【０１２３】
被写体からの光により運ばれるエネルギ量のうち、Ｐ偏光成分の大きさをΦｐ［ｗ］、Ｓ偏光成分の大きさをΦｓ［ｗ］とすると、受光部５に到達する光のＰ偏光成分のエネルギ量は、（Γｐ2＊Πｐ1＊Φｐ）［ｗ］と表わされる。同様に、受光部５に到達する光のＳ偏光成分のエネルギ量は、（Γｓ2＊Πｓ1＊Φｓ）［ｗ］と表わされる。信号処理部２１は、これらの値を入力とし、記憶部２３に格納されたΠｐ1、Πｓ1、Γｐ2およびΓｓ2の値を用いて、被照射体７への入射光束に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値を出力する。
【０１２４】
具体的には、信号処理部２１は、以下の式（５）および式（６）から、被照射体７に到達する光のＰ偏光成分のエネルギ量Φｒｐ[ｗ]および被照射体７に到達する光のＳ偏光成分のエネルギ量Φｒｓ[ｗ]を算出する。
Φｒｐ[ｗ]＝（１／Γｐ2）＊（１／Πｐ1）＊（Γｐ2＊Πｐ1＊Φｐ）［ｗ］ ・・・（５）
Φｒｓ[ｗ]＝（１／Γｓ2）＊（１／Πｓ1）＊（Γｓ2＊Πｓ1＊Φｓ）［ｗ］ ・・・（６）
【０１２５】
第２の実施形態によれば、撮影者は、光学式のファインダにより現在の被写体像を確認した上で撮影を行うことができるとともに、撮像装置８１が露出量を適切な値に調整するので、撮影者は、期待したイメージ通りの画像を得ることができる。
【０１２６】
［第２の実施形態の変形例］
図１１Ａおよび図１１Ｂは、第２の実施形態にかかる撮像装置の変形例の概略的構成を示す略線図である。図１１Ａは、撮像装置８２のシャッタボタンを押下する前の状態を示す図であり、図１１Ｂは、撮像装置８２のシャッタボタンを押下した状態を示す図である。図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、撮像装置８２が、半透過ミラー８３およびサブミラー８４の組にかえて、筺体８８内部に配置された回転軸Ｒ１により支持される可動式ミラー８６を備えるようにしてもよい。
【０１２７】
図１１Ａおよび図１１Ｂに示す構成例は、受光部５に入射する光が、可動式ミラー８６により反射された光である点において、第１の実施形態にかかる撮像装置１と共通する。被照射体７に到達する光束が、入射光束Ｆの一部ではなくすべてである点においては、図１１Ａおよび図１１Ｂに示す構成例は、第１の実施形態にかかる撮像装置１と相違するが、撮像装置８１とは共通する。
【０１２８】
図１１Ａおよび図１１Ｂに示す構成例では、信号処理部２１は、上述した式（１）において、（Πｐ／Γｐ）の値にかえて、（１／Γｐ）の値を用いることにより、被照射体７に到達する光のＰ偏光成分のエネルギ量Φｒｐ[ｗ]を算出することができる。また、信号処理部２１は、上述した式（２）において、（Πｓ／Γｓ）の値にかえて、（１／Γｓ）の値を用いることにより、被照射体７に到達する光のＳ偏光成分のエネルギ量Φｒｓ[ｗ]を算出することができる。
【０１２９】
＜３．第３の実施形態＞
光束分離素子、受光部および信号処理部により、照射対象に照射される光束に関する強度を外部へ出力することのできる光量測定装置が得られる。
【０１３０】
［光量測定装置の概略的構成］
図１２は、第３の実施形態にかかる光量測定装置の構成例を示すブロック図である。図１２に示すように、第３の実施形態にかかる光量測定装置９１は、光束分離素子９３と、受光部９５と、信号処理部９２とを備えている。図１２に示す構成例では、記憶部９４が、信号処理部９２に接続されている。なお、光束分離素子９３、受光部９５、信号処理部９２および記憶部９４には、それぞれ第１の実施形態にかかる光束分離素子３、受光部５、信号処理部２１および記憶部２３と同様の構成をそれぞれ適用することができる。
【０１３１】
光束分離素子９３は、光量測定装置９１への入射光束Ｆの一部を反射させるとともに、残余を透過させることにより、入射光束Ｆを、例えば、２つの光束に分離する。光束分離素子９３により分離された一方の光束は、受光部９５に入射する。受光部９５は、受光部９５に入射する光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を取得する。受光部９５で取得されたＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度は、信号処理部９２に対する入力とされる。信号処理部９２は、光束分離素子９３により分離されたもう一方の光束に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値を出力する。該光束に関するすべての振動成分の強度の予測計算値が、信号処理部９２から出力される、Ｐ偏光成分の強度の予測計算値と、Ｓ偏光成分の強度の予測計算値との和として得られる。
【０１３２】
したがって、第３の実施形態によれば、光束分離素子９３により分離された他方の光束を照射対象に照射するときに、該光束に関する強度を直接測定せずに、照射対象に照射される光束に関する、すべての振動成分に関する強度を測定することができる。
【実施例】
【０１３３】
以下、実施例により本開示を具体的に説明するが、本開示はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【０１３４】
（実施例１）
まず、第１の実施形態と同様の構成を備える撮像装置を想定し、偏光被写体を撮影するときに算出される露出量の評価を行った。
【０１３５】
撮像装置の内部に光束分離素子として配置される半透過ミラーにおいて、入射光束のＰ偏光成分に対する反射率および透過率が、それぞれ２０％、８０％であり、Ｓ偏光成分に対する反射率および透過率が、それぞれ４０％、６０％であると想定した。すなわち、Γｐ＝２０［％］、Πｐ＝８０［％］、Γｓ＝４０［％］、Πｓ＝６０［％］と想定した。したがって、撮像装置の記憶部には、（Πｐ／Γｐ）および（Πｓ／Γｓ）の値として、４．０および１．５が、それぞれに対応して格納されている。
【０１３６】
次に、被写体からの光により運ばれる総エネルギ量を１００［ｗ］と想定し、総エネルギ量のうち、Ｐ偏光成分の大きさを７０［ｗ］、Ｓ偏光成分の大きさを３０［ｗ］と想定した。すなわち、被写体として、被写体からの光により運ばれるエネルギ量がΦｐ＝７０［ｗ］、Φｓ＝３０［ｗ］の偏光被写体を想定した。
【０１３７】
このとき、撮像装置の受光部に到達する光のＰ偏光成分のエネルギ量およびＳ偏光成分のエネルギ量を計算すると、それぞれ、（Γｐ＊Φｐ）＝１４［ｗ］、（Γｓ＊Φｓ）＝１２［ｗ］となる。
【０１３８】
信号処理部により求められる、被照射体に到達する光のＰ偏光成分のエネルギ量Φｒｐ[ｗ]は、上述の式（１）により、Φｒｐ＝４．０＊１４＝５６［ｗ］となる。同様に、被照射体に到達する光のＳ偏光成分のエネルギ量Φｓｐ[ｗ]は、上述の式（２）により、Φｒｓ＝１．５＊１２＝１８［ｗ］となる。したがって、被照射体に到達する光の総エネルギ量Φｒ［ｗ］が、Φｒ＝Φｒｐ＋Φｒｓ＝７４［ｗ］と求められる。
【０１３９】
これは、（Πｐ＊Φｐ）＋（Πｓ＊Φｓ）［ｗ］として計算される、実際に被照射体に到達する光の総エネルギ量である７４［ｗ］に等しい。
【０１４０】
すなわち、信号処理部は、Ｐ偏光成分については、受光部に到達する光のエネルギ量の４．０倍のエネルギ量が被照射体に到達すると予測する。また、Ｓ偏光成分については、受光部に到達する光のエネルギ量の１．５倍のエネルギ量が被照射体に到達すると予測する。したがって、信号処理部は、被照射体に到達する光の総エネルギ量を正確に予測することができ、信号処理部は、該予測をもとにして、シャッタのシャッタスピードおよび絞りの開きを適正な値に設定することができる。
【０１４１】
次に、偏光被写体にかえて、一般被写体を撮影するときに算出される露出量の評価を行った。
【０１４２】
被写体からの光により運ばれる総エネルギ量を１００［ｗ］と想定し、総エネルギ量のうち、Ｐ偏光成分の大きさを５０［ｗ］、Ｓ偏光成分の大きさを５０［ｗ］と想定した。すなわち、被写体として、被写体からの光により運ばれるエネルギ量がΦｐ＝５０［ｗ］、Φｓ＝５０［ｗ］の一般被写体を想定した。
【０１４３】
このとき、撮像装置の受光部に到達する光のＰ偏光成分のエネルギ量およびＳ偏光成分のエネルギ量を計算すると、それぞれ、（Γｐ＊Φｐ）＝１０［ｗ］、（Γｓ＊Φｓ）＝２０［ｗ］となる。
【０１４４】
信号処理部により求められる、被照射体に到達する光のＰ偏光成分のエネルギ量Φｒｐ[ｗ]は、上述の式（１）により、Φｒｐ＝４．０＊１０＝４０［ｗ］となる。同様に、被照射体に到達する光のＳ偏光成分のエネルギ量Φｒｓ[ｗ]は、上述の式（２）により、Φｒｓ＝１．５＊２０＝３０［ｗ］となる。したがって、被照射体に到達する光の総エネルギ量Φｒ［ｗ］が、Φｒ＝Φｒｐ＋Φｒｓ＝７０［ｗ］と求められる。
【０１４５】
これは、（Πｐ＊Φｐ）＋（Πｓ＊Φｓ）［ｗ］として計算される、実際に被照射体に到達する光の総エネルギ量である７０［ｗ］に等しい。すなわち、本開示によれば、被写体からの光の偏光の度合いによらず、被照射体に対する露出量を正確に求められることがわかった。
【０１４６】
（比較例１）
次に、受光部に到達する光の測光をＰ偏光成分およびＳ偏光成分を区別せずに行い、その結果をもとにして被照射体に到達する光の総エネルギ量を予測する撮像装置を想定し、偏光被写体を撮影するときに算出される露出量の評価を行った。
【０１４７】
この場合、撮像装置の記憶部には、例えば、ΠｐおよびΠｓの算術平均Πａ［％］とΓｐおよびΓｓの算術平均Γａ［％］との比率（Πａ／Γａ）が格納されることになる。なお、実施例１の場合と同様に、Γｐ＝２０［％］、Πｐ＝８０［％］、Γｓ＝４０［％］、Πｓ＝６０［％］とすると、（Πａ／Γａ）の値はおよそ２．３である。
【０１４８】
このとき、撮像装置の受光部に到達する光の総エネルギ量は、（Γｐ＊Φｐ）＋（Γｓ＊Φｓ）＝２６［ｗ］である。比較例１の撮像装置では、信号処理部は、受光部に到達する光の総エネルギ量と、（Πａ／Γａ）の値とから、被照射体に到達する光の総エネルギ量Φｒ［ｗ］を予測することになる。
【０１４９】
すなわち、信号処理部は、被照射体に到達する光の総エネルギ量Φｒ［ｗ］を、以下の式（７）により予測することになる。
Φｒ［ｗ］＝（Πａ／Γａ）＊｛（Γｐ＊Φｐ）＋（Γｓ＊Φｓ）｝［ｗ］ ・・・（７）
【０１５０】
したがって、被照射体に到達する光の総エネルギ量Φｒ［ｗ］が、信号処理部により、およそ６１［ｗ］と求められる。ところが、信号処理部により予測された、被照射体に到達する光の総エネルギ量は、（Πｐ＊Φｐ）＋（Πｓ＊Φｓ）［ｗ］として計算される、実際に被照射体に到達する光の総エネルギ量である７４［ｗ］と等しくならない。すなわち、信号処理部は、被照射体に到達する光の総エネルギ量を正確に予測することができず、信号処理部は、該予測をもとにして設定されたシャッタのシャッタスピードおよび絞りの開きは適正な値とならない。
【０１５１】
（実施例２）
次に、第２の実施形態の変形例と同様の構成を備える撮像装置を想定し、偏光被写体を撮影するときに算出される露出量の評価を行った。
【０１５２】
撮像装置の内部に光束分離素子として配置される可動式ミラーにおいても、実施例１と同様に、Γｐ＝２０［％］、Πｐ＝８０［％］、Γｓ＝４０［％］、Πｓ＝６０［％］と想定した。したがって、撮像装置の記憶部には、（１／Γｐ）および（１／Γｓ）の値として、５．０および２．５が、それぞれに対応して格納されている。
【０１５３】
次に、被写体からの光により運ばれる総エネルギ量を１００［ｗ］と想定し、総エネルギ量のうち、Ｐ偏光成分の大きさを７０［ｗ］、Ｓ偏光成分の大きさを３０［ｗ］と想定した。すなわち、被写体として、被写体からの光により運ばれるエネルギ量がΦｐ＝７０［ｗ］、Φｓ＝３０［ｗ］の偏光被写体を想定した。
【０１５４】
このとき、撮像装置の受光部に到達する光のＰ偏光成分のエネルギ量およびＳ偏光成分のエネルギ量を計算すると、それぞれ、（Γｐ＊Φｐ）＝１４［ｗ］、（Γｓ＊Φｓ）＝１２［ｗ］となる。
【０１５５】
信号処理部により求められる、被照射体に到達する光のＰ偏光成分のエネルギ量Φｒｐ[ｗ]は、上述の式（１）において、（Πｐ／Γｐ）を（１／Γｐ）と置き換えることにより、Φｒｐ＝５．０＊１４＝７０［ｗ］となる。同様に、被照射体に到達する光のＳ偏光成分のエネルギ量Φｓｐ[ｗ]は、上述の式（２）において、（Πｓ／Γｓ）を（１／Γｓ）と置き換えることにより、Φｒｓ＝２．５＊１２＝３０［ｗ］となる。したがって、被照射体に到達する光の総エネルギ量Φｒ［ｗ］が、Φｒ＝Φｒｐ＋Φｒｓ＝１００［ｗ］と求められる。
【０１５６】
これは、実際に被照射体に到達する光の総エネルギ量（被写体からの光により運ばれる総エネルギ量）である１００［ｗ］に等しい。すなわち、一眼レフレックスカメラに本開示を適用した場合においても、被照射体に対する露出量を正確に求められることがわかった。
【０１５７】
（比較例２）
次に、受光部に到達する光の測光をＰ偏光成分およびＳ偏光成分を区別せずに行い、その結果をもとにして被照射体に到達する光の総エネルギ量を予測する撮像装置を想定し、偏光被写体を撮影するときに算出される露出量の評価を行った。
【０１５８】
この場合、撮像装置の記憶部には、例えば、ΓｐおよびΓｓの算術平均をΓａ［％］として、比率（１／Γａ）が格納されることになる。なお、実施例２の場合と同様に、Γｐ＝２０［％］、Πｐ＝８０［％］、Γｓ＝４０［％］、Πｓ＝６０［％］とすると、（１／Γａ）の値はおよそ３．３である。
【０１５９】
このとき、撮像装置の受光部に到達する光の総エネルギ量は、（Γｐ＊Φｐ）＋（Γｓ＊Φｓ）＝２６［ｗ］である。比較例２の撮像装置では、信号処理部は、受光部に到達する光の総エネルギ量と、（１／Γａ）の値とから、被照射体に到達する光の総エネルギ量Φｒ［ｗ］を予測することになる。
【０１６０】
すなわち、信号処理部は、被照射体に到達する光の総エネルギ量Φｒ［ｗ］を、以下の式（８）により予測することになる。
Φｒ［ｗ］＝（１／Γａ）＊｛（Γｐ＊Φｐ）＋（Γｓ＊Φｓ）｝［ｗ］ ・・・（８）
【０１６１】
したがって、被照射体に到達する光の総エネルギ量Φｒ［ｗ］が、信号処理部により、およそ８７［ｗ］と求められる。ところが、信号処理部により予測された、被照射体に到達する光の総エネルギ量は、実際に被照射体に到達する光の総エネルギ量（被写体からの光により運ばれる総エネルギ量）である１００［ｗ］と等しくならない。すなわち、信号処理部は、被照射体に到達する光の総エネルギ量を正確に予測することができず、信号処理部は、該予測をもとにして設定されたシャッタのシャッタスピードおよび絞りの開きは適正な値とならない。
【０１６２】
以上説明したように、本開示によれば、被写体からの光の偏光の度合いによらず、被照射体に対する露出量を正確に求められることができ、偏光被写体を撮影する場合であっても、適正な露出量で撮影を行うことができる。もちろん、一般被写体を撮影する場合であっても、適正な露出量で撮影を行うことができる。偏光被写体と一般被写体とが混在している場合に、適正な露出量で撮影を行うことも可能である。さらに、本開示では、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分とを区別して測光を行うので、Ｐ偏光成分およびＳ偏光成分の区別をせずに測光を行う場合と比較して、設定される露出量の精度が向上する。
【０１６３】
また、撮影者は、露出量の調整を撮像装置に任せることができ、特別な知識や経験を持たない撮影者であっても、イメージ通りの画像を得ることができる。
【０１６４】
＜４．変形例＞
以上、好適な実施形態について説明してきたが、好適な具体例は、上述した説明に限定されるものではなく、各種の変形が可能である。
【０１６５】
例えば、上述した実施形態では、撮像装置としてカメラを例示したが、本開示は、ビデオカメラなどにも適用が可能である。
【０１６６】
本開示は、特別な光学部品を必要としないので、撮像装置または光量測定装置を小型かつ軽量に構成することができる。例えば、携帯情報端末（personal digital assistance（ＰＤＡ））や携帯電話、スマートフォン、電子手帳、ラップトップ型コンピュータなどの電子機器と組み合わせることも可能である。
【０１６７】
なお、測光の方式は、特に限定されず、例えば、全面測光、中央部重点測光、多分割測光のほか、スポット測光、部分測光などが適用可能である。
【０１６８】
上述の実施形態において挙げた構成、方法、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、形状、材料および数値などを用いてもよい。上述の実施形態の構成、方法、形状、材料および数値などは、本開示の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
【０１６９】
例えば、本開示は以下のような構成もとることができる。
（１）
入射光束を第１の光束および第２の光束に分離する光束分離素子と、
前記第１の光束が入射するとともに、前記第１の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を取得する受光部と、
前記第２の光束が入射する被照射体と、
前記受光部で取得されたＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度から、前記第２の光束に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値を出力する信号処理部と、
前記被照射体に対する前記第２の光束の入射および遮断を切り替えるシャッタと、
前記被照射体に対する前記第２の光束の到達量を調整する絞りと
を備え、
前記シャッタのシャッタスピードおよび前記絞りの開きのうちの少なくとも１つが、前記信号処理部からの出力に応じて調整される
撮像装置。
（２）
前記光束分離素子のＰ偏光成分に対する透過率と前記光束分離素子のＰ偏光成分に対する反射率との比率および前記光束分離素子のＳ偏光成分に対する透過率と前記光束分離素子のＳ偏光成分に対する反射率との比率が格納された記憶部をさらに備える
（１）に記載の撮像装置。
（３）
前記光束分離素子の反射面にたてた法線と前記入射光束の光軸とのなす角が、一定である
（１）または（２）に記載の撮像装置。
（４）
前記光束分離素子が、前記被照射体に対する前記第２の光束の入射の際に、前記入射光束から退避する
（１）または（２）に記載の撮像装置。
（５）
前記受光部が、偏光素子と受光素子とを含む
（１）ないし（４）のいずれか１項に記載の撮像装置。
（６）
前記偏光素子が、液晶素子からなる
（５）に記載の撮像装置。
（７）
前記信号処理部が、区分された波長帯域ごとの予測計算値を出力する
（１）ないし（６）のいずれか１項に記載の撮像装置。
（８）
前記受光部における、前記第１の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度の取得が、前記受光部に対して前記第１の光束が入射しているときに、継続して行われる
（１）ないし（７）のいずれか１項に記載の撮像装置。
（９）
前記受光部における、前記第１の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度の取得が、一定周期ごとに行われる
（１）ないし（８）のいずれか１項に記載の撮像装置。
（１０）
前記被照射体が、撮像素子である
（１）ないし（９）のいずれか１項に記載の撮像装置。
（１１）
前記受光部における、前記第１の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度の取得が、前記撮像素子からの出力信号の画像認識の結果をもとに開始される
（１０）に記載の撮像装置。
（１２）
入射光束を第１の光束および第２の光束に分離する光束分離素子と、
前記第１の光束および前記第２の光束のうちの一方が入射するとともに、該一方の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を取得する受光部と、
前記受光部で取得されたＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度から、前記第１の光束および前記第２の光束のうちの他方に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値を出力する信号処理部と
を備える光量測定装置。
（１３）
一の入射光束から光束分離素子により分離された、前記一の入射光束の一部に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を入力として、前記光束分離素子のＰ偏光成分またはＳ偏光成分に対応する反射率または透過率に関するデータから、前記一の入射光束の残余に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値を出力すること
をコンピュータに実行させるためのプログラムが記録された、コンピュータによる読み取りが可能な記録媒体。
（１４）
第１の受光部により、一の入射光束から光束分離素子により分離された第１の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を取得することと、
信号処理部により、前記第１の受光部で取得されたＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度から、一の入射光束から光束分離素子により分離された第２の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を予測することにより、前記第２の光束が入射する第２の受光部における露出量を算出することと
からなる露出量の算出方法。
【符号の説明】
【０１７０】
１，７１，８１，８２・・・撮像装置
３，９３・・・光束分離素子
５，７５，９５・・・受光部
７・・・被照射体
９・・・シャッタ
１１・・・絞り
Ｆ・・・入射光束
２１，９２・・・信号処理部
２３，９４・・・記憶部
５１，５１ａ，５１ｂ，５１ｃ・・・偏光素子
４１，４１ａ，４１ｂ・・液晶素子
５３，７３ａ，７３ｂ・・・受光素子
８３・・・半透過ミラー
８４・・・サブミラー
８６・・・可動式ミラー
９１・・・光量測定装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光束を第１の光束および第２の光束に分離する光束分離素子と、
前記第１の光束が入射するとともに、前記第１の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を取得する受光部と、
前記第２の光束が入射する被照射体と、
前記受光部で取得されたＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度から、前記第２の光束に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値を出力する信号処理部と、
前記被照射体に対する前記第２の光束の入射および遮断を切り替えるシャッタと、
前記被照射体に対する前記第２の光束の到達量を調整する絞りと
を備え、
前記シャッタのシャッタスピードおよび前記絞りの開きのうちの少なくとも１つが、前記信号処理部からの出力に応じて調整される
撮像装置。
【請求項２】
前記光束分離素子のＰ偏光成分に対する透過率と前記光束分離素子のＰ偏光成分に対する反射率との比率および前記光束分離素子のＳ偏光成分に対する透過率と前記光束分離素子のＳ偏光成分に対する反射率との比率が格納された記憶部をさらに備える
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記光束分離素子の反射面にたてた法線と前記入射光束の光軸とのなす角が、一定である
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記光束分離素子が、前記被照射体に対する前記第２の光束の入射の際に、前記入射光束から退避する
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記受光部が、偏光素子と受光素子とを含む
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記偏光素子が、液晶素子からなる
請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記信号処理部が、区分された波長帯域ごとの予測計算値を出力する
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記受光部における、前記第１の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度の取得が、前記受光部に対して前記第１の光束が入射しているときに、継続して行われる
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記被照射体が、撮像素子である
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記受光部における、前記第１の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度の取得が、前記撮像素子からの出力信号の画像認識の結果をもとに開始される
請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記受光部における、前記第１の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度の取得が、一定周期ごとに行われる
請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１２】
入射光束を第１の光束および第２の光束に分離する光束分離素子と、
前記第１の光束および前記第２の光束のうちの一方が入射するとともに、該一方の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を取得する受光部と、
前記受光部で取得されたＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度から、前記第１の光束および前記第２の光束のうちの他方に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値を出力する信号処理部と
を備える光量測定装置。
【請求項１３】
一の入射光束から光束分離素子により分離された、前記一の入射光束の一部に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を入力として、前記光束分離素子のＰ偏光成分またはＳ偏光成分に対応する反射率または透過率に関するデータから、前記一の入射光束の残余に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値を出力すること
をコンピュータに実行させるためのプログラムが記録された、コンピュータによる読み取りが可能な記録媒体。
【請求項１４】
第１の受光部により、一の入射光束から光束分離素子により分離された第１の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を取得することと、
信号処理部により、前記第１の受光部で取得されたＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度から、一の入射光束から光束分離素子により分離された第２の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を予測することにより、前記第２の光束が入射する第２の受光部における露出量を算出することと
からなる露出量の算出方法。
【請求項１】
入射光束を第１の光束および第２の光束に分離する光束分離素子と、
前記第１の光束が入射するとともに、前記第１の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を取得する受光部と、
前記第２の光束が入射する被照射体と、
前記受光部で取得されたＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度から、前記第２の光束に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値を出力する信号処理部と、
前記被照射体に対する前記第２の光束の入射および遮断を切り替えるシャッタと、
前記被照射体に対する前記第２の光束の到達量を調整する絞りと
を備え、
前記シャッタのシャッタスピードおよび前記絞りの開きのうちの少なくとも１つが、前記信号処理部からの出力に応じて調整される
撮像装置。
【請求項２】
前記光束分離素子のＰ偏光成分に対する透過率と前記光束分離素子のＰ偏光成分に対する反射率との比率および前記光束分離素子のＳ偏光成分に対する透過率と前記光束分離素子のＳ偏光成分に対する反射率との比率が格納された記憶部をさらに備える
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記光束分離素子の反射面にたてた法線と前記入射光束の光軸とのなす角が、一定である
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記光束分離素子が、前記被照射体に対する前記第２の光束の入射の際に、前記入射光束から退避する
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記受光部が、偏光素子と受光素子とを含む
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記偏光素子が、液晶素子からなる
請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記信号処理部が、区分された波長帯域ごとの予測計算値を出力する
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記受光部における、前記第１の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度の取得が、前記受光部に対して前記第１の光束が入射しているときに、継続して行われる
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記被照射体が、撮像素子である
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記受光部における、前記第１の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度の取得が、前記撮像素子からの出力信号の画像認識の結果をもとに開始される
請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記受光部における、前記第１の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度の取得が、一定周期ごとに行われる
請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１２】
入射光束を第１の光束および第２の光束に分離する光束分離素子と、
前記第１の光束および前記第２の光束のうちの一方が入射するとともに、該一方の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を取得する受光部と、
前記受光部で取得されたＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度から、前記第１の光束および前記第２の光束のうちの他方に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値を出力する信号処理部と
を備える光量測定装置。
【請求項１３】
一の入射光束から光束分離素子により分離された、前記一の入射光束の一部に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を入力として、前記光束分離素子のＰ偏光成分またはＳ偏光成分に対応する反射率または透過率に関するデータから、前記一の入射光束の残余に関するＰ偏光成分の強度の予測計算値またはＳ偏光成分の強度の予測計算値を出力すること
をコンピュータに実行させるためのプログラムが記録された、コンピュータによる読み取りが可能な記録媒体。
【請求項１４】
第１の受光部により、一の入射光束から光束分離素子により分離された第１の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を取得することと、
信号処理部により、前記第１の受光部で取得されたＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度から、一の入射光束から光束分離素子により分離された第２の光束に関するＰ偏光成分の強度またはＳ偏光成分の強度を予測することにより、前記第２の光束が入射する第２の受光部における露出量を算出することと
からなる露出量の算出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２４７７５３（Ｐ２０１２−２４７７５３Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２１８６９（Ｐ２０１１−１２１８６９）
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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