測光装置、撮像装置および測光方法
【課題】適切な蓄積条件の第２制御によって適切な測光センサ出力を得ること。
【解決手段】測光装置は、蓄積型の測光センサ１３と、測光センサ１３で得られる出力の最大値に基づいて測光センサ１３の蓄積を制御する第１制御と、測光センサ１３で得られる出力において、測光領域での輝度差が閾値以上であり、かつ、暗部領域の大きさが所定範囲にある場合に、該暗部領域における出力値に基づいて測光センサ１３の蓄積を制御する第２制御とを行う蓄積制御手段５２とを備える。
【解決手段】測光装置は、蓄積型の測光センサ１３と、測光センサ１３で得られる出力の最大値に基づいて測光センサ１３の蓄積を制御する第１制御と、測光センサ１３で得られる出力において、測光領域での輝度差が閾値以上であり、かつ、暗部領域の大きさが所定範囲にある場合に、該暗部領域における出力値に基づいて測光センサ１３の蓄積を制御する第２制御とを行う蓄積制御手段５２とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測光装置、撮像装置、測光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄積型の測光センサを用い、該測光センサで得られる出力の最大値に基づいて該測光センサを蓄積制御する第１制御と、該測光センサによる平均的な出力値に基づいて該測光センサを蓄積制御する第２制御を行う技術が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１８５８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術では、第２制御における蓄積条件が不適切な場合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による測光装置は、蓄積型の測光センサと、測光センサで得られる出力の最大値に基づいて測光センサの蓄積を制御する第１制御と、測光センサで得られる出力において、測光領域での輝度差が閾値以上であり、かつ、暗部領域の大きさが所定範囲にある場合に、該暗部領域における出力値に基づいて測光センサの蓄積を制御する第２制御とを行う蓄積制御手段と、を備えることを特徴とする。
本発明による撮像装置は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の測光装置を備えることを特徴とする。
本発明による測光方法は、蓄積型の測光センサで得られる出力の最大値に基づいて測光センサの蓄積を制御する第１制御と、測光センサで得られる出力において、測光領域での輝度差が閾値以上であり、かつ、暗部領域の大きさが所定範囲にある場合に、該暗部領域における出力値に基づいて測光センサの蓄積を制御する第２制御と、を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、適切な蓄積条件の第２制御によって適切な測光センサ出力が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施の形態による測光装置を搭載した電子カメラの要部構成を説明する図である。
【図２】電子カメラの測光部を説明するブロック図である。
【図３】撮影処理の流れを説明するフローチャートである。
【図４】測光処理の流れを説明するフローチャートである。
【図５】領域分割を例示する図である。
【図６】暗部の大小および面積比を説明する図である。
【図７】測光センサから得られる画像を例示する図である。
【図８】測光センサから得られる画像を例示する図である。
【図９】測光センサから得られる画像を例示する図である。
【図１０】測光センサから得られる画像を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態による測光装置を搭載した電子カメラの要部構成を説明する図である。図１において、カメラ本体１００に対して着脱可能に構成される撮影レンズ鏡筒２００が装着されている。
【０００９】
被写体からの光は、撮影レンズ鏡筒２００のレンズ光学系１および絞り２を介してカメラ本体１００へ入射される。カメラ本体１００に入射した被写体光は、レリーズ前は破線で示すように位置するクイックリターンミラー（以下メインミラーと呼ぶ）３で上方のファインダ部へ導かれて拡散スクリーン６に結像する。また、カメラ本体１００に入射した被写体光の一部はサブミラー４で下方へ反射され、測距素子５にも入射する。測距素子５は、撮影レンズ鏡筒２００による焦点調節状態を検出する焦点検出処理（公知の瞳分割方式のＡＦ処理）において用いられるのものである。
【００１０】
拡散スクリーン６に結像した被写体光はさらに、コンデンサレンズ７を介してペンタプリズム８へ入射する。ペンタプリズム８は、入射された被写体光を接眼レンズ９へ導く一方、その一部を測光用光学系へも導く。測光用光学系は、三角プリズム１０、回折光学素子１１、および測光レンズ１２によって構成される。
【００１１】
測光用光束は三角プリズム１０で上方へ折り曲げられ、回折光学素子１１および測光レンズ１２を介して測光センサ１３上に被写体像を結像する。測光センサ１３は、画素に対応する複数の光電変換素子を備えたＣＣＤイメージセンサなどによって構成される。測光センサ１３は、被写体像の明るさに応じた測光用およびシーン認識用の光電変換信号を出力する。測光センサ１３の撮像面には、カラーフィルタ１３ａが設けられている。
【００１２】
レリーズ後はメインミラー３が実線で示される位置へ回動し、被写体光はシャッタ１４を介して撮像素子１５へ導かれて撮像面上に被写体像を結像する。撮像素子１５は、画素に対応する複数の光電変換素子を備えたＣＣＤイメージセンサなどによって構成される。撮像素子１５は、撮像面上に結像されている被写体像を撮像し、被写体像の明るさに応じた撮影用の光電変換信号を出力する。
【００１３】
＜測光部の構成＞
本実施形態は上記電子カメラの測光部に特徴を有するので、以下は測光部を中心に説明する。図２は、電子カメラの測光部を説明するブロック図である。測光部は、測光光学系１０，１１，１２と、測光センサ１３と、Ａ／Ｄ変換回路５１と、測光センサ制御部５２と、測光演算処理部５３と、人物領域抽出部５４とを有し、測光センサ１３の測光レンジを切替え制御する。測光レンジの切替は、電荷蓄積時間および増幅利得の少なくとも一方を変化させることによって行う。露出制御部２１は、測光部からの情報に基づいて露出制御を行い、ＡＦ制御部２２は測光部からの情報に基づいてオートフォーカス処理を制御し、ＡＷＢ用パラメータ算出部２３は、測光部からの情報に基づいてオートホワイトバランス処理を行う。
【００１４】
測光光学系１０，１１，１２を通過した測光用光束は、測光センサ１３上に被写体像を結像する。測光センサ１３は、カラーフィルタ１３ａ（図１）を通して受光した光電変換信号を出力する。カラーフィルタ１３ａは、たとえば、測光センサ１３の画素位置に配設されたＲ，Ｇ，Ｂ色のフィルタによって構成される。Ｒ色のフィルタを通して受光した画素からはＲ色成分の光に対応する光電変換信号が出力され、Ｇ色のフィルタを通して受光した画素からはＧ色成分の光に対応する光電変換信号が出力され、Ｂ色のフィルタを通して受光した画素からはＢ色成分の光に対応する光電変換信号が出力される。本実施形態では、撮像面上で近接してＲ，Ｇ，Ｂ色に対応する信号を出力する１組の画素群を「１画素」として扱う。
【００１５】
測光センサ１３には、測光センサ制御部５２から駆動用クロック信号、電荷蓄積時間を制御する信号、および増幅利得を制御するゲイン制御信号がそれぞれ入力される。測光センサ１３は、蓄積した電荷信号（測光信号Vout）をＡ／Ｄ変換回路５１へ出力する。Ａ／Ｄ変換回路５１は、測光信号VoutをＡ／Ｄ変換（アナログ信号→ディジタル信号へ変換）することにより、画素ごとにディジタル出力値を得る。
【００１６】
測光センサ制御部５２は、測光センサ１３に対する「測光用のセンサ制御」と「シーン認識用のセンサ制御」とを切替えて行う。「測光用のセンサ制御」を行う場合の測光センサ制御部５２は、ディジタル変換後のディジタル出力値の最大値に基づいて、次回の電荷蓄積における最大のディジタル出力値を目標レベル１（たとえば、センサ最大出力レベルより低い所定レベル）に近づけるように測光センサ１３の電荷蓄積時間および増幅利得を決定し、決定した電荷蓄積時間および増幅利得で次回の「測光用のセンサ制御」を行うように測光センサ１３をフィードバック制御する。「測光用のセンサ制御」は最大出力値（ピーク）に基づいて目標レベル１を決めるので、ピークAGCとも呼ばれる。
【００１７】
「測光用のセンサ制御」によって得られたディジタル出力値は測光演算処理部５３へ送出され、測光演算処理部５３において測光演算のために使用される。露出制御部２１は、測光演算処理部５３による測光演算結果に基づいて、撮影時にシャッタ１４および絞り２を制御する。また、「測光用のセンサ制御」によって得られたディジタル出力値は、ＡＷＢ用パラメータ算出部２３においてオートホワイトバランス処理におけるパラメータ算出のためにも用いられる。
【００１８】
さらにまた、「測光用のセンサ制御」によって得られたディジタル出力値は、人物領域抽出部５４において人物領域の抽出のためにも用いられる。人物領域抽出部５４は、測光センサ１３から得られる画像（ディジタル出力値に基づく画像）の中で、人の肌色領域を抽出する。具体的には、上記「１画素」ごとにＲ／Ｇ色の出力比およびＢ／Ｇ色の出力比がそれぞれ所定範囲となる画素を抽出し、抽出した画素で構成される領域を肌色および肌類似色（以降肌類似色と呼ぶ）領域と推定する。
【００１９】
一方、「シーン認識用のセンサ制御」を行う場合の測光センサ制御部５２は、肌類似色領域など所定の領域におけるディジタル出力値の平均値に基づいて、該平均値を目標レベル２（たとえば、目標レベル１より小さいのが好ましく、センサ最大出力レベルの０．２〜０．４倍）に近づけるように、測光センサ１３の電荷蓄積時間および増幅利得を決定し、決定した電荷蓄積時間および増幅利得で次回の「シーン認識用のセンサ制御」を行うように測光センサ１３をフィードバック制御する。「シーン認識用のセンサ制御」は所定の領域の平均値に基づいて被写体の色情報が得られるように暗部の目標レベル２を決めるので、被写体重視AGCとも呼ばれる。なお、「シーン認識用のセンサ制御」のフィードバック制御の目標レベル設定に用いられる所定の領域のディジタル出力値については後述する。
【００２０】
「シーン認識用のセンサ制御」によって得られたディジタル出力値は人物領域抽出部５４へ送出され、人物領域抽出部５４において人物領域抽出処理のために使用される。人物領域抽出部５４は、たとえば、パターンマッチング方式、または輝度・色情報や距離情報から人物の位置を推定する方式など、公知の検出手法を用いる。
【００２１】
ＡＦ制御部２２は、人物領域抽出部５４によって抽出された「顔」の領域を対象に焦点調節状態を検出するＡＦ処理を行う。これにより、人物の「顔」にピントを合わせるようにデフォーカス量が算出され、このデフォーカス量に応じて撮影光学系１が駆動制御される。
【００２２】
＜撮影処理＞
図３は、電子カメラの撮影制御回路（不図示）が行う撮影処理の流れを説明するフローチャートである。上記測光部は、撮影処理のうち測光処理（Ｓ１２）において制御される。図３のステップＳ１１において、撮影制御回路は、不図示のレリーズボタンが半押し操作されたか否かを判定する。撮影制御回路は、半押し操作された場合にはステップＳ１１を肯定判定してステップＳ１２へ進み、半押し操作されない場合にはステップＳ１１を否定判定してステップＳ２１へ進む。
【００２３】
ステップＳ１２において、撮影制御回路は測光センサ制御部５２へ指示を送り、測光処理を行わせてステップＳ１３へ進む。測光処理の詳細については後述する。ステップＳ１３において、撮影制御回路は、測距素子５による検出信号を用いてＡＦ処理を行い、ステップＳ１４へ進む。ステップＳ１４において、撮影制御回路は、レリーズボタン（不図示）が全押し操作されたか否かを判定する。撮影制御回路は、全押し操作された場合にはステップＳ１４を肯定判定してステップＳ１５へ進み、全押し操作されない場合にはステップＳ１４を否定判定してステップＳ１１へ戻る。
【００２４】
ステップＳ１５において、撮影制御回路は不図示のシーケンス制御装置へ指示を送り、メインミラー３のアップ駆動を開始させてステップＳ１６へ進む。ステップＳ１６において、撮影制御回路は、撮像素子１５の初期化を行ってステップＳ１７へ進む。ステップＳ１７において、撮影制御回路は撮像素子１５に撮影用の電荷蓄積を所定時間行わせる。なお、測光処理結果を用いた露出演算で算出された制御露出とするように、絞り２の駆動およびシャッタ１４の走行幕駆動がシーケンス制御装置（不図示）によって行われる。撮影制御回路は、撮像素子１５に蓄積された電荷の掃き出しを指示してステップＳ１８へ進む。
【００２５】
ステップＳ１８において、撮影制御回路はシーケンス制御装置（不図示）へ指示を送り、メインミラー３のダウン駆動を開始させてステップＳ１９へ進む。ステップＳ１９において、撮影制御回路は、画像を構成する電荷信号（光電変換信号）に対して所定の画像処理を行ってステップＳ２０へ進む。ステップＳ２０において、撮影制御回路は、画像処理後のデータを記録媒体（不図示）に記録して図３による撮影処理を終了する。
【００２６】
ステップＳ１１を否定判定して進むステップＳ２１において、撮影制御回路はタイムアップか否かを判定する。撮影制御回路は、無操作状態で所定時間が経過するとステップＳ２１を肯定判定し、図３による処理を終了する。一方、撮影制御回路は、所定時間が経過していない場合にはステップＳ２１を否定判定し、ステップＳ１１へ戻る。
【００２７】
＜測光処理＞
図４は、測光センサ制御部５２が行う測光処理の流れを説明するフローチャートである。図４による測光処理は、図３のステップＳ１２に対応する。図４のステップＳ１０１において、測光センサ制御部５２は、測光センサ１３に「測光用のセンサ制御」による電荷蓄積を行わせてステップＳ１０２へ進む。
【００２８】
ステップＳ１０２において、測光センサ制御部５２は、測光センサ１３から読み出した測光信号VoutがＡ／Ｄ変換されたデータを測光センサ制御部５２内のメモリ（不図示）に格納してステップＳ１０３へ進む。
【００２９】
ステップＳ１０３において、測光センサ制御部５２は、データの有効性を判定してステップＳ１０４へ進む。測光センサ制御部５２は、(1)データが測光センサ１３の異常による出力飽和を示す場合、(2)データが測光センサ１３のリニアリティ（線形性）を確保できないほど出力値が大きい場合（オーバーフロー）、(3)データが測光センサ１３のリニアリティを確保できないほど出力値が小さい場合、または、データがノイズの影響を容認できないほど出力値が小さい場合（アンダーフロー）のいずれかに該当する場合に「データ有効性なし」を判定する。一方、測光センサ制御部５２は、上記(1)〜(3)のいずれにも該当しなければ「データ有効性あり」を判定する。
【００３０】
ステップＳ１０４において、測光センサ制御部５２は、次回の「測光用のセンサ制御」による電荷蓄積時間および次回の増幅利得を次式（１）により算出し、ステップＳ１０５へ進む。
次回蓄積時間(int)＝目標レベル１／(今回の最大出力値)×(今回の電荷蓄積時間) （１）
ただし、目標レベル１は(センサ最大出力)×(所定係数(たとえば０．９)）である。
【００３１】
ステップＳ１０５において、測光センサ制御部５２は有効判定を行ってステップＳ１０６へ進む。測光センサ制御部５２は、ステップＳ１０３で「データ有効性なし」が判定されている場合にステップＳ１０５を否定判定してステップＳ１０１へ戻る。この場合、「測光用のセンサ制御」による電荷蓄積を繰り返す。測光センサ制御部５２は、ステップＳ１０３で「データ有効性あり」が判定されている場合にはステップＳ１０５を肯定判定し、ステップＳ１０６へ進む。
【００３２】
ステップＳ１０６において、測光センサ制御部５２は、被写体重視AGC、すなわち「シーン認識用のセンサ制御」を行うか否かの判定処理を行う。具体的には、測光センサ１３の有効画素部を図５に例示するように所定数（図５の場合は１５ブロック）の領域に分割し、分割後のブロック単位で輝度を表すディジタル出力値（又はＧ色画素によるディジタル出力値）の平均値Vave［１］〜Vave［１５］をそれぞれ算出する。そして、これらの最大値Vavemax、最小値Vaveminを求めてステップＳ１０７へ進む。
【００３３】
ステップＳ１０７において、測光センサ制御部５２は輝度差が所定の判定閾値より大きいか否かを判定する。測光センサ制御部５２は、たとえば次式（２）により判定を行う。
Log２(Vavemax／Vavemin)＞TrVave （２）
ただし、TrVaveは判定閾値であり、たとえば３段とする。
【００３４】
測光センサ制御部５２は、上式（２）が成立する場合にステップＳ１０７を肯定判定してステップＳ１０８へ進む。測光センサ制御部５２は、上式（２）が成立しない場合にはステップＳ１０７を否定判定してステップＳ１１７へ進む。ステップＳ１１７へ進む場合は、輝度差が小さいので「シーン認識用のセンサ制御」を行わなくても「測光用のセンサ制御」によって得られたディジタル出力値から人物領域（顔）の抽出が可能であることが多いためである。
【００３５】
ステップＳ１０８において、測光センサ制御部５２は、「測光用のセンサ制御」によって得られたディジタル出力値を用いて暗部の面積比算出を行う。具体的には、出力値が所定値以下（たとえば、５０LSB以下）の画素数をカウントすることにより、暗部に相当する画素数と測光センサ１３の有効画素数との比をDark Ratioとして算出してステップＳ１０９へ進む。なお、上記面積比の算出とともに、暗部に相当する領域で得られる出力値の平均値（上記５０LSB以下の出力値の平均値）も算出しておく。
【００３６】
ステップＳ１０９において、測光センサ制御部５２は人物領域抽出部５４へ指示を送り、「測光用のセンサ制御」によって得られたディジタル出力値を用いて肌類似色領域を抽出させる。これにより人物領域抽出部５４は、たとえば、各画素によるディジタル出力値をＲ色、Ｇ色、Ｂ色ごとに求め、これら出力値によるＲ／Ｇ色の出力比、および出力値によるＢ／Ｇ色の出力比がそれぞれ所定範囲（肌類似色と推定される）内の画素を抽出する。
【００３７】
測光センサ制御部５２はさらに、人物領域抽出部５４へ指示を送り、肌類似色領域に相当する領域で得られるディジタル出力値の平均値を算出させてステップＳ１１０へ進む。これにより人物領域抽出部５４は、肌類似色領域に含まれる画素におけるＧ色の出力値の加算と、加算した画素数（肌類似色と推定される領域を構成する画素数）のカウントとを行う。肌類似色の平均値＝(Ｇ色出力値の加算値)／(肌類似色領域のカウント値)である。この平均値算出は、たとえば超順光状態（輝度差が大きく、かつ人物の「顔」領域の輝度が高く、背景輝度が低い状態）の場合に行うものであり、算出した平均値は、後述するステップＳ１１１において肌類似色領域に相当する出力値の平均値を目標レベルとして蓄積制御する際に用いる。超順光状態では、「顔」領域の輝度が高いため、「測光用のセンサ制御」で得られるディジタル出力値から肌類似色領域での平均値を目標レベルとしてフィードバック制御すれば、次回の「シーン認識用のセンサ制御」で適正に「顔」領域を検出できるためである。
【００３８】
ステップＳ１１０において、測光センサ制御部５２は、ステップＳ１０９で算出した肌類似色領域の平均値の有無を判定する。測光センサ制御部５２は、算出した平均値が存在する場合にステップＳ１１０を肯定判定してステップＳ１１１へ進む。測光センサ制御部５２は、算出した平均値が存在しない場合（肌類似色領域が抽出されていない場合）にステップＳ１１０を否定判定してステップＳ１１４へ進む。この場合、「測光用のセンサ制御」の出力値からは肌類似色領域が抽出されておらず、人物の「顔」領域が黒つぶれしている状態である。そこで、後述するがステップＳ１１４では黒つぶれしている領域の大きさ（暗部面積）を確認する。
【００３９】
ステップＳ１１１において、測光センサ制御部５２は、「シーン認識用のセンサ制御」用の電荷蓄積時間および増幅利得を次式（３）により算出し、ステップＳ１１２へ進む。
シーン認識用蓄積時間(intObj)＝目標レベル２／(肌類似色の平均値)×(測光用のセンサ制御の電荷蓄積時間) （３）
ただし、目標レベル２は(センサ最大出力)×(所定係数(たとえば０．２〜０．４)）である。
【００４０】
ステップＳ１１０を否定判定して進むステップＳ１１４において、測光センサ制御部５２は、暗部の面積が小か否かを判定する。測光センサ制御部５２は、ステップＳ１０８で算出した面積比が所定値以下の場合にステップＳ１１４を肯定判定してステップＳ１１５へ進む。ステップＳ１１５へ進む場合は、図７、８に示すような、たとえば窓辺の逆光状態のように輝度差が大きく、かつ、黒つぶれしている面積が小さい場合に相当する。
【００４１】
ステップＳ１１５において、測光センサ制御部５２は、「シーン認識用のセンサ制御」用の電荷蓄積時間および増幅利得を次式（４）により算出し、ステップＳ１１２へ進む。
シーン認識用蓄積時間(intObj)＝目標レベル２／(暗部の平均値)×(面積比)×(測光用のセンサ制御の電荷蓄積時間) （４）
ただし、目標レベル２は(センサ最大出力)×(所定係数(たとえば０．２〜０．４)）である。面積比(DarkRatio)はステップＳ１０８で算出したものであり、図６に例示するように、暗部面積が小さいほど０に近づき、暗部面積が大きいほど１に近づく値となる。
【００４２】
一方、測光センサ制御部５２は、ステップＳ１０８で算出した面積比が所定値を超える場合にステップＳ１１４を否定判定してステップＳ１１６へ進む。ステップＳ１１６へ進む場合は、図９、１０に示すような、たとえば逆光状態のように輝度差が大きく、かつ、黒つぶれしている面積が大きい場合に相当する。ステップＳ１１６において、測光センサ制御部５２は、「シーン認識用のセンサ制御」用の電荷蓄積時間および増幅利得を次式（５）により算出し、ステップＳ１１２へ進む。
シーン認識用蓄積時間(intObj)＝目標レベル２／(全画素のＧ成分の平均値)×(測光用のセンサ制御の電荷蓄積時間) （５）
ただし、目標レベル２は(センサ最大出力)×(所定係数(たとえば０．２〜０．４)）である。
【００４３】
ステップＳ１１２において、測光センサ制御部５２は、測光センサ１３に「シーン認識用のセンサ制御」による電荷蓄積を行わせてステップＳ１１３へ進む。ステップＳ１１３において、測光センサ制御部５２は、測光センサ１３から読み出した測光信号VoutがＡ／Ｄ変換されたデータを測光センサ制御部５２内のメモリ（不図示）に格納してステップＳ１１７へ進む。
【００４４】
ステップＳ１１７において、測光センサ制御部５２は、人物領域抽出部５４へ指示を送り、顔領域を検出させて図４による処理を終了する。人物領域抽出部５４で検出された顔領域は、ステップＳ１３（図３）におけるＡＦ処理において焦点検出用の領域を決定する際に使用される他、ステップＳ１９（図３）における画像処理において処理対象を決定する際にも使用される。
【００４５】
以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）電子カメラの測光部に、蓄積型の測光センサ１３と、測光センサ１３で得られる出力の最大値に基づいて測光センサ１３の蓄積を制御する第１制御（測光用のセンサ制御）と、測光センサ１３で得られる出力において、測光領域での輝度差が閾値以上であり、かつ、暗部領域の大きさが所定範囲にある場合に、該暗部領域における出力値に基づいて測光センサ１３の蓄積を制御する第２制御（シーン認識用のセンサ制御）とを行う測光センサ制御部５２と、を備えたので、適切な測光センサ１３の出力が得られる。
【００４６】
（２）測光センサ制御部５２は、第１制御と第２制御とを交互に行い、第１制御による測光センサ１３の出力に基づいて、次の第２制御と次の第１制御とを行うので、「測光用のセンサ制御」で得た情報を次のセンサ制御に用いることができる。
【００４７】
（３）測光センサ１３は、測光領域を複数の領域に分割した分割領域ごとの測光結果を出力し、測光センサ制御部５２は、最も明るい分割領域と最も暗い分割領域との輝度の差が閾値以上の場合に第２制御を行うようにしたので、第１制御後のディジタル出力値が適切な場合には第２制御を省略できる。
【００４８】
（４）測光センサ１３は、測光領域における１画素ごとの測光結果を画素出力として出力し、測光センサ制御部５２は、全ての画素出力に対して所定値以下の輝度を示す画素出力が占める比率が所定範囲にある場合に、所定値以下の輝度を示す画素出力の平均値に基づいて、第２制御を行うようにした。これにより、暗部領域の抽出を容易かつ確実に行うことができる。
【００４９】
（５）測光センサ制御部５２は、暗部領域の大きさが所定範囲より大きい場合に、測光センサ１３で得られる出力の平均値に基づいて測光センサ１３の蓄積を制御する第３制御を、第２制御の代わりに行うようにした。暗部領域で得られる出力の平均値に基づく第２制御よりも第３制御の方が電荷蓄積時間を短くできるので、処理時間を短くできる。
【００５０】
（６）測光センサ制御部５２は、測光領域内で肌色領域が検出された場合、肌色領域における測光センサ１３の出力の平均値に基づいて測光センサ１３の蓄積を制御する第４制御を、第２制御の代わりに行うので、人物の「顔」などの肌色領域の測光センサ出力を適切レベルにするように制御できる。
【００５１】
図７〜図１０は、異なるセンサ制御が行われた測光センサ１３から得られる画像を例示する図である。これらは、窓を背景に含めて人物を撮影した場合の画像である。図７は、「測光用のセンサ制御」によって測光センサ１３で得られる画像である。背景の窓に対応するディジタル出力値の最大値を目標レベル１に近づけるように蓄積時間・増幅利得を決めるため、輝度が高い窓領域は飽和しないものの、輝度がい低い人物領域からのディジタル出力値は平均出力レベルより小さくなる（適正な明るさより暗く、黒つぶれする）。黒つぶれした領域からのディジタル出力値が小さいとノイズとの判別が困難になり、顔領域の抽出が困難である。ただし、「測光用のセンサ制御」で肌類似色領域が抽出できる場合、黒つぶれした領域の有無、輝度差の大小にかかわらず、肌類似色領域での出力の平均値を目標レベルとするのがよい。
【００５２】
ここで、図７の画像が得られた場合にステップＳ１１６の「シーン認識用のセンサ制御」で電荷蓄積を行わせると、図８に例示する画像が得られる。図８によれば、画面内の平均的なディジタル出力値を目標レベル２に近づけるように測光レンジを決めるため、画面内に明るい領域が多い場合（すなわち、暗部の面積が小さい）には、人物領域のディジタル出力値は平均出力レベルより低くなって十分な出力値が得られていない。よって、本実施形態では、このような場合は、ステップＳ１１６よりステップＳ１１５の「シーン認識用のセンサ制御」を行うようにする。ステップＳ１１５の「シーン認識用のセンサ制御」では、暗部領域のディジタル信号値を目標レベルに近づけるので、暗部領域に含まれる人物領域でも十分な出力値が得られる。
【００５３】
一方、図９は、「測光用のセンサ制御」によって測光センサ１３で得られる画像であって、図７に比べて背景の窓が小さい場合を例示する。背景の窓に対応するディジタル出力値の最大値を目標レベル１に近づけるように蓄積時間・増幅利得を決めるため、輝度が高い窓領域は飽和しないものの、輝度が低い人物領域からのディジタル出力値は平均出力レベルより小さくなる（適正な明るさより暗く、人物領域が黒つぶれする）。
【００５４】
図９の画像が得られた場合にステップＳ１１６の「シーン認識用のセンサ制御」で電荷蓄積を行わせると、図１０に例示する画像が得られる。図１０によれば、画面内の平均的なディジタル出力値を目標レベル２に近づけるように測光レンジを決めるため、画面内に明るい領域が少ない場合（すなわち暗部の面積が大きい）には、人物領域のディジタル出力値は平均出力レベル相当になって、人物の「顔」領域から色情報が取得できる適切な出力値が得られる。本実施形態では、ステップＳ１１５とＳ１１６の測光制御を切り替え可能に行い、「シーン認識用のセンサ制御」の蓄積時間はステップＳ１１５で算出される時間よりもステップＳ１１６で算出される時間の方が短くなる傾向にある。よって、ステップＳ１１５で算出される蓄積時間で大逆光シーンの暗部領域の測光を確実に行いつつ、かつ、ステップＳ１１６で算出される蓄積時間で測光に要する時間が長くなるのを防ぐことができる。
【００５５】
（変形例１）
測光センサ１３で取得した画像から肌類似色領域を抽出する手法として、Ｒ／Ｇ色の出力比およびＢ／Ｇ色の出力比がそれぞれ所定範囲となる領域を抽出するようにした。この代わりに、ＲＧＢの各出力値、色温度、色相などを用いる手法を採用してもよい。
【００５６】
（変形例２）
上述した例では、輝度を表す出力平均値を算出する場合にＧ色の出力値を加算する例を説明したが、画素の出力値から得られるＹ（輝度）を加算するようにしてもよい。なお、Ｇ色の出力値を加算することにより、演算量を小さくすることができる。
【００５７】
（変形例３）
測光センサ１３で取得した画像から肌類似色領域を抽出する場合に、測光センサ１３の有効画素部を所定数の領域に分割し、分割後のブロック単位で肌類似色領域を抽出するようにしてもよい。この場合は、各ブロック内に含まれる複数の画素によるディジタル出力値の平均値をＲ色、Ｇ色、Ｂ色ごとに求め、これら平均値によるＲ／Ｇ色の出力比、および平均値によるＢ／Ｇ色の出力比がそれぞれ所定範囲となる画素ブロックを抽出する。
【００５８】
以上の説明はあくまで一例であり、上記の実施形態の構成に何ら限定されるものではない。たとえば、上述した測光装置を備えるカメラであれば電子カメラでもフィルムカメラでもよく、一眼レフタイプと異なるカメラに適用しても構わない。
【００５９】
以上の説明はあくまで一例であり、上記の実施形態の構成に何ら限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６０】
１０〜１２…測光光学系
１３…測光センサ
１３ａ…カラーフィルタ
２１…露出制御部
２２…ＡＦ制御部
２３…ＡＷＢ用パラメータ算出部
５１…Ａ／Ｄ変換回路
５２…測光センサ制御部
５３…測光演算処理部
５４…人物領域抽出部
１００…カメラ本体
２００…撮影レンズ鏡筒
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測光装置、撮像装置、測光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄積型の測光センサを用い、該測光センサで得られる出力の最大値に基づいて該測光センサを蓄積制御する第１制御と、該測光センサによる平均的な出力値に基づいて該測光センサを蓄積制御する第２制御を行う技術が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１８５８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術では、第２制御における蓄積条件が不適切な場合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による測光装置は、蓄積型の測光センサと、測光センサで得られる出力の最大値に基づいて測光センサの蓄積を制御する第１制御と、測光センサで得られる出力において、測光領域での輝度差が閾値以上であり、かつ、暗部領域の大きさが所定範囲にある場合に、該暗部領域における出力値に基づいて測光センサの蓄積を制御する第２制御とを行う蓄積制御手段と、を備えることを特徴とする。
本発明による撮像装置は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の測光装置を備えることを特徴とする。
本発明による測光方法は、蓄積型の測光センサで得られる出力の最大値に基づいて測光センサの蓄積を制御する第１制御と、測光センサで得られる出力において、測光領域での輝度差が閾値以上であり、かつ、暗部領域の大きさが所定範囲にある場合に、該暗部領域における出力値に基づいて測光センサの蓄積を制御する第２制御と、を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、適切な蓄積条件の第２制御によって適切な測光センサ出力が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施の形態による測光装置を搭載した電子カメラの要部構成を説明する図である。
【図２】電子カメラの測光部を説明するブロック図である。
【図３】撮影処理の流れを説明するフローチャートである。
【図４】測光処理の流れを説明するフローチャートである。
【図５】領域分割を例示する図である。
【図６】暗部の大小および面積比を説明する図である。
【図７】測光センサから得られる画像を例示する図である。
【図８】測光センサから得られる画像を例示する図である。
【図９】測光センサから得られる画像を例示する図である。
【図１０】測光センサから得られる画像を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態による測光装置を搭載した電子カメラの要部構成を説明する図である。図１において、カメラ本体１００に対して着脱可能に構成される撮影レンズ鏡筒２００が装着されている。
【０００９】
被写体からの光は、撮影レンズ鏡筒２００のレンズ光学系１および絞り２を介してカメラ本体１００へ入射される。カメラ本体１００に入射した被写体光は、レリーズ前は破線で示すように位置するクイックリターンミラー（以下メインミラーと呼ぶ）３で上方のファインダ部へ導かれて拡散スクリーン６に結像する。また、カメラ本体１００に入射した被写体光の一部はサブミラー４で下方へ反射され、測距素子５にも入射する。測距素子５は、撮影レンズ鏡筒２００による焦点調節状態を検出する焦点検出処理（公知の瞳分割方式のＡＦ処理）において用いられるのものである。
【００１０】
拡散スクリーン６に結像した被写体光はさらに、コンデンサレンズ７を介してペンタプリズム８へ入射する。ペンタプリズム８は、入射された被写体光を接眼レンズ９へ導く一方、その一部を測光用光学系へも導く。測光用光学系は、三角プリズム１０、回折光学素子１１、および測光レンズ１２によって構成される。
【００１１】
測光用光束は三角プリズム１０で上方へ折り曲げられ、回折光学素子１１および測光レンズ１２を介して測光センサ１３上に被写体像を結像する。測光センサ１３は、画素に対応する複数の光電変換素子を備えたＣＣＤイメージセンサなどによって構成される。測光センサ１３は、被写体像の明るさに応じた測光用およびシーン認識用の光電変換信号を出力する。測光センサ１３の撮像面には、カラーフィルタ１３ａが設けられている。
【００１２】
レリーズ後はメインミラー３が実線で示される位置へ回動し、被写体光はシャッタ１４を介して撮像素子１５へ導かれて撮像面上に被写体像を結像する。撮像素子１５は、画素に対応する複数の光電変換素子を備えたＣＣＤイメージセンサなどによって構成される。撮像素子１５は、撮像面上に結像されている被写体像を撮像し、被写体像の明るさに応じた撮影用の光電変換信号を出力する。
【００１３】
＜測光部の構成＞
本実施形態は上記電子カメラの測光部に特徴を有するので、以下は測光部を中心に説明する。図２は、電子カメラの測光部を説明するブロック図である。測光部は、測光光学系１０，１１，１２と、測光センサ１３と、Ａ／Ｄ変換回路５１と、測光センサ制御部５２と、測光演算処理部５３と、人物領域抽出部５４とを有し、測光センサ１３の測光レンジを切替え制御する。測光レンジの切替は、電荷蓄積時間および増幅利得の少なくとも一方を変化させることによって行う。露出制御部２１は、測光部からの情報に基づいて露出制御を行い、ＡＦ制御部２２は測光部からの情報に基づいてオートフォーカス処理を制御し、ＡＷＢ用パラメータ算出部２３は、測光部からの情報に基づいてオートホワイトバランス処理を行う。
【００１４】
測光光学系１０，１１，１２を通過した測光用光束は、測光センサ１３上に被写体像を結像する。測光センサ１３は、カラーフィルタ１３ａ（図１）を通して受光した光電変換信号を出力する。カラーフィルタ１３ａは、たとえば、測光センサ１３の画素位置に配設されたＲ，Ｇ，Ｂ色のフィルタによって構成される。Ｒ色のフィルタを通して受光した画素からはＲ色成分の光に対応する光電変換信号が出力され、Ｇ色のフィルタを通して受光した画素からはＧ色成分の光に対応する光電変換信号が出力され、Ｂ色のフィルタを通して受光した画素からはＢ色成分の光に対応する光電変換信号が出力される。本実施形態では、撮像面上で近接してＲ，Ｇ，Ｂ色に対応する信号を出力する１組の画素群を「１画素」として扱う。
【００１５】
測光センサ１３には、測光センサ制御部５２から駆動用クロック信号、電荷蓄積時間を制御する信号、および増幅利得を制御するゲイン制御信号がそれぞれ入力される。測光センサ１３は、蓄積した電荷信号（測光信号Vout）をＡ／Ｄ変換回路５１へ出力する。Ａ／Ｄ変換回路５１は、測光信号VoutをＡ／Ｄ変換（アナログ信号→ディジタル信号へ変換）することにより、画素ごとにディジタル出力値を得る。
【００１６】
測光センサ制御部５２は、測光センサ１３に対する「測光用のセンサ制御」と「シーン認識用のセンサ制御」とを切替えて行う。「測光用のセンサ制御」を行う場合の測光センサ制御部５２は、ディジタル変換後のディジタル出力値の最大値に基づいて、次回の電荷蓄積における最大のディジタル出力値を目標レベル１（たとえば、センサ最大出力レベルより低い所定レベル）に近づけるように測光センサ１３の電荷蓄積時間および増幅利得を決定し、決定した電荷蓄積時間および増幅利得で次回の「測光用のセンサ制御」を行うように測光センサ１３をフィードバック制御する。「測光用のセンサ制御」は最大出力値（ピーク）に基づいて目標レベル１を決めるので、ピークAGCとも呼ばれる。
【００１７】
「測光用のセンサ制御」によって得られたディジタル出力値は測光演算処理部５３へ送出され、測光演算処理部５３において測光演算のために使用される。露出制御部２１は、測光演算処理部５３による測光演算結果に基づいて、撮影時にシャッタ１４および絞り２を制御する。また、「測光用のセンサ制御」によって得られたディジタル出力値は、ＡＷＢ用パラメータ算出部２３においてオートホワイトバランス処理におけるパラメータ算出のためにも用いられる。
【００１８】
さらにまた、「測光用のセンサ制御」によって得られたディジタル出力値は、人物領域抽出部５４において人物領域の抽出のためにも用いられる。人物領域抽出部５４は、測光センサ１３から得られる画像（ディジタル出力値に基づく画像）の中で、人の肌色領域を抽出する。具体的には、上記「１画素」ごとにＲ／Ｇ色の出力比およびＢ／Ｇ色の出力比がそれぞれ所定範囲となる画素を抽出し、抽出した画素で構成される領域を肌色および肌類似色（以降肌類似色と呼ぶ）領域と推定する。
【００１９】
一方、「シーン認識用のセンサ制御」を行う場合の測光センサ制御部５２は、肌類似色領域など所定の領域におけるディジタル出力値の平均値に基づいて、該平均値を目標レベル２（たとえば、目標レベル１より小さいのが好ましく、センサ最大出力レベルの０．２〜０．４倍）に近づけるように、測光センサ１３の電荷蓄積時間および増幅利得を決定し、決定した電荷蓄積時間および増幅利得で次回の「シーン認識用のセンサ制御」を行うように測光センサ１３をフィードバック制御する。「シーン認識用のセンサ制御」は所定の領域の平均値に基づいて被写体の色情報が得られるように暗部の目標レベル２を決めるので、被写体重視AGCとも呼ばれる。なお、「シーン認識用のセンサ制御」のフィードバック制御の目標レベル設定に用いられる所定の領域のディジタル出力値については後述する。
【００２０】
「シーン認識用のセンサ制御」によって得られたディジタル出力値は人物領域抽出部５４へ送出され、人物領域抽出部５４において人物領域抽出処理のために使用される。人物領域抽出部５４は、たとえば、パターンマッチング方式、または輝度・色情報や距離情報から人物の位置を推定する方式など、公知の検出手法を用いる。
【００２１】
ＡＦ制御部２２は、人物領域抽出部５４によって抽出された「顔」の領域を対象に焦点調節状態を検出するＡＦ処理を行う。これにより、人物の「顔」にピントを合わせるようにデフォーカス量が算出され、このデフォーカス量に応じて撮影光学系１が駆動制御される。
【００２２】
＜撮影処理＞
図３は、電子カメラの撮影制御回路（不図示）が行う撮影処理の流れを説明するフローチャートである。上記測光部は、撮影処理のうち測光処理（Ｓ１２）において制御される。図３のステップＳ１１において、撮影制御回路は、不図示のレリーズボタンが半押し操作されたか否かを判定する。撮影制御回路は、半押し操作された場合にはステップＳ１１を肯定判定してステップＳ１２へ進み、半押し操作されない場合にはステップＳ１１を否定判定してステップＳ２１へ進む。
【００２３】
ステップＳ１２において、撮影制御回路は測光センサ制御部５２へ指示を送り、測光処理を行わせてステップＳ１３へ進む。測光処理の詳細については後述する。ステップＳ１３において、撮影制御回路は、測距素子５による検出信号を用いてＡＦ処理を行い、ステップＳ１４へ進む。ステップＳ１４において、撮影制御回路は、レリーズボタン（不図示）が全押し操作されたか否かを判定する。撮影制御回路は、全押し操作された場合にはステップＳ１４を肯定判定してステップＳ１５へ進み、全押し操作されない場合にはステップＳ１４を否定判定してステップＳ１１へ戻る。
【００２４】
ステップＳ１５において、撮影制御回路は不図示のシーケンス制御装置へ指示を送り、メインミラー３のアップ駆動を開始させてステップＳ１６へ進む。ステップＳ１６において、撮影制御回路は、撮像素子１５の初期化を行ってステップＳ１７へ進む。ステップＳ１７において、撮影制御回路は撮像素子１５に撮影用の電荷蓄積を所定時間行わせる。なお、測光処理結果を用いた露出演算で算出された制御露出とするように、絞り２の駆動およびシャッタ１４の走行幕駆動がシーケンス制御装置（不図示）によって行われる。撮影制御回路は、撮像素子１５に蓄積された電荷の掃き出しを指示してステップＳ１８へ進む。
【００２５】
ステップＳ１８において、撮影制御回路はシーケンス制御装置（不図示）へ指示を送り、メインミラー３のダウン駆動を開始させてステップＳ１９へ進む。ステップＳ１９において、撮影制御回路は、画像を構成する電荷信号（光電変換信号）に対して所定の画像処理を行ってステップＳ２０へ進む。ステップＳ２０において、撮影制御回路は、画像処理後のデータを記録媒体（不図示）に記録して図３による撮影処理を終了する。
【００２６】
ステップＳ１１を否定判定して進むステップＳ２１において、撮影制御回路はタイムアップか否かを判定する。撮影制御回路は、無操作状態で所定時間が経過するとステップＳ２１を肯定判定し、図３による処理を終了する。一方、撮影制御回路は、所定時間が経過していない場合にはステップＳ２１を否定判定し、ステップＳ１１へ戻る。
【００２７】
＜測光処理＞
図４は、測光センサ制御部５２が行う測光処理の流れを説明するフローチャートである。図４による測光処理は、図３のステップＳ１２に対応する。図４のステップＳ１０１において、測光センサ制御部５２は、測光センサ１３に「測光用のセンサ制御」による電荷蓄積を行わせてステップＳ１０２へ進む。
【００２８】
ステップＳ１０２において、測光センサ制御部５２は、測光センサ１３から読み出した測光信号VoutがＡ／Ｄ変換されたデータを測光センサ制御部５２内のメモリ（不図示）に格納してステップＳ１０３へ進む。
【００２９】
ステップＳ１０３において、測光センサ制御部５２は、データの有効性を判定してステップＳ１０４へ進む。測光センサ制御部５２は、(1)データが測光センサ１３の異常による出力飽和を示す場合、(2)データが測光センサ１３のリニアリティ（線形性）を確保できないほど出力値が大きい場合（オーバーフロー）、(3)データが測光センサ１３のリニアリティを確保できないほど出力値が小さい場合、または、データがノイズの影響を容認できないほど出力値が小さい場合（アンダーフロー）のいずれかに該当する場合に「データ有効性なし」を判定する。一方、測光センサ制御部５２は、上記(1)〜(3)のいずれにも該当しなければ「データ有効性あり」を判定する。
【００３０】
ステップＳ１０４において、測光センサ制御部５２は、次回の「測光用のセンサ制御」による電荷蓄積時間および次回の増幅利得を次式（１）により算出し、ステップＳ１０５へ進む。
次回蓄積時間(int)＝目標レベル１／(今回の最大出力値)×(今回の電荷蓄積時間) （１）
ただし、目標レベル１は(センサ最大出力)×(所定係数(たとえば０．９)）である。
【００３１】
ステップＳ１０５において、測光センサ制御部５２は有効判定を行ってステップＳ１０６へ進む。測光センサ制御部５２は、ステップＳ１０３で「データ有効性なし」が判定されている場合にステップＳ１０５を否定判定してステップＳ１０１へ戻る。この場合、「測光用のセンサ制御」による電荷蓄積を繰り返す。測光センサ制御部５２は、ステップＳ１０３で「データ有効性あり」が判定されている場合にはステップＳ１０５を肯定判定し、ステップＳ１０６へ進む。
【００３２】
ステップＳ１０６において、測光センサ制御部５２は、被写体重視AGC、すなわち「シーン認識用のセンサ制御」を行うか否かの判定処理を行う。具体的には、測光センサ１３の有効画素部を図５に例示するように所定数（図５の場合は１５ブロック）の領域に分割し、分割後のブロック単位で輝度を表すディジタル出力値（又はＧ色画素によるディジタル出力値）の平均値Vave［１］〜Vave［１５］をそれぞれ算出する。そして、これらの最大値Vavemax、最小値Vaveminを求めてステップＳ１０７へ進む。
【００３３】
ステップＳ１０７において、測光センサ制御部５２は輝度差が所定の判定閾値より大きいか否かを判定する。測光センサ制御部５２は、たとえば次式（２）により判定を行う。
Log２(Vavemax／Vavemin)＞TrVave （２）
ただし、TrVaveは判定閾値であり、たとえば３段とする。
【００３４】
測光センサ制御部５２は、上式（２）が成立する場合にステップＳ１０７を肯定判定してステップＳ１０８へ進む。測光センサ制御部５２は、上式（２）が成立しない場合にはステップＳ１０７を否定判定してステップＳ１１７へ進む。ステップＳ１１７へ進む場合は、輝度差が小さいので「シーン認識用のセンサ制御」を行わなくても「測光用のセンサ制御」によって得られたディジタル出力値から人物領域（顔）の抽出が可能であることが多いためである。
【００３５】
ステップＳ１０８において、測光センサ制御部５２は、「測光用のセンサ制御」によって得られたディジタル出力値を用いて暗部の面積比算出を行う。具体的には、出力値が所定値以下（たとえば、５０LSB以下）の画素数をカウントすることにより、暗部に相当する画素数と測光センサ１３の有効画素数との比をDark Ratioとして算出してステップＳ１０９へ進む。なお、上記面積比の算出とともに、暗部に相当する領域で得られる出力値の平均値（上記５０LSB以下の出力値の平均値）も算出しておく。
【００３６】
ステップＳ１０９において、測光センサ制御部５２は人物領域抽出部５４へ指示を送り、「測光用のセンサ制御」によって得られたディジタル出力値を用いて肌類似色領域を抽出させる。これにより人物領域抽出部５４は、たとえば、各画素によるディジタル出力値をＲ色、Ｇ色、Ｂ色ごとに求め、これら出力値によるＲ／Ｇ色の出力比、および出力値によるＢ／Ｇ色の出力比がそれぞれ所定範囲（肌類似色と推定される）内の画素を抽出する。
【００３７】
測光センサ制御部５２はさらに、人物領域抽出部５４へ指示を送り、肌類似色領域に相当する領域で得られるディジタル出力値の平均値を算出させてステップＳ１１０へ進む。これにより人物領域抽出部５４は、肌類似色領域に含まれる画素におけるＧ色の出力値の加算と、加算した画素数（肌類似色と推定される領域を構成する画素数）のカウントとを行う。肌類似色の平均値＝(Ｇ色出力値の加算値)／(肌類似色領域のカウント値)である。この平均値算出は、たとえば超順光状態（輝度差が大きく、かつ人物の「顔」領域の輝度が高く、背景輝度が低い状態）の場合に行うものであり、算出した平均値は、後述するステップＳ１１１において肌類似色領域に相当する出力値の平均値を目標レベルとして蓄積制御する際に用いる。超順光状態では、「顔」領域の輝度が高いため、「測光用のセンサ制御」で得られるディジタル出力値から肌類似色領域での平均値を目標レベルとしてフィードバック制御すれば、次回の「シーン認識用のセンサ制御」で適正に「顔」領域を検出できるためである。
【００３８】
ステップＳ１１０において、測光センサ制御部５２は、ステップＳ１０９で算出した肌類似色領域の平均値の有無を判定する。測光センサ制御部５２は、算出した平均値が存在する場合にステップＳ１１０を肯定判定してステップＳ１１１へ進む。測光センサ制御部５２は、算出した平均値が存在しない場合（肌類似色領域が抽出されていない場合）にステップＳ１１０を否定判定してステップＳ１１４へ進む。この場合、「測光用のセンサ制御」の出力値からは肌類似色領域が抽出されておらず、人物の「顔」領域が黒つぶれしている状態である。そこで、後述するがステップＳ１１４では黒つぶれしている領域の大きさ（暗部面積）を確認する。
【００３９】
ステップＳ１１１において、測光センサ制御部５２は、「シーン認識用のセンサ制御」用の電荷蓄積時間および増幅利得を次式（３）により算出し、ステップＳ１１２へ進む。
シーン認識用蓄積時間(intObj)＝目標レベル２／(肌類似色の平均値)×(測光用のセンサ制御の電荷蓄積時間) （３）
ただし、目標レベル２は(センサ最大出力)×(所定係数(たとえば０．２〜０．４)）である。
【００４０】
ステップＳ１１０を否定判定して進むステップＳ１１４において、測光センサ制御部５２は、暗部の面積が小か否かを判定する。測光センサ制御部５２は、ステップＳ１０８で算出した面積比が所定値以下の場合にステップＳ１１４を肯定判定してステップＳ１１５へ進む。ステップＳ１１５へ進む場合は、図７、８に示すような、たとえば窓辺の逆光状態のように輝度差が大きく、かつ、黒つぶれしている面積が小さい場合に相当する。
【００４１】
ステップＳ１１５において、測光センサ制御部５２は、「シーン認識用のセンサ制御」用の電荷蓄積時間および増幅利得を次式（４）により算出し、ステップＳ１１２へ進む。
シーン認識用蓄積時間(intObj)＝目標レベル２／(暗部の平均値)×(面積比)×(測光用のセンサ制御の電荷蓄積時間) （４）
ただし、目標レベル２は(センサ最大出力)×(所定係数(たとえば０．２〜０．４)）である。面積比(DarkRatio)はステップＳ１０８で算出したものであり、図６に例示するように、暗部面積が小さいほど０に近づき、暗部面積が大きいほど１に近づく値となる。
【００４２】
一方、測光センサ制御部５２は、ステップＳ１０８で算出した面積比が所定値を超える場合にステップＳ１１４を否定判定してステップＳ１１６へ進む。ステップＳ１１６へ進む場合は、図９、１０に示すような、たとえば逆光状態のように輝度差が大きく、かつ、黒つぶれしている面積が大きい場合に相当する。ステップＳ１１６において、測光センサ制御部５２は、「シーン認識用のセンサ制御」用の電荷蓄積時間および増幅利得を次式（５）により算出し、ステップＳ１１２へ進む。
シーン認識用蓄積時間(intObj)＝目標レベル２／(全画素のＧ成分の平均値)×(測光用のセンサ制御の電荷蓄積時間) （５）
ただし、目標レベル２は(センサ最大出力)×(所定係数(たとえば０．２〜０．４)）である。
【００４３】
ステップＳ１１２において、測光センサ制御部５２は、測光センサ１３に「シーン認識用のセンサ制御」による電荷蓄積を行わせてステップＳ１１３へ進む。ステップＳ１１３において、測光センサ制御部５２は、測光センサ１３から読み出した測光信号VoutがＡ／Ｄ変換されたデータを測光センサ制御部５２内のメモリ（不図示）に格納してステップＳ１１７へ進む。
【００４４】
ステップＳ１１７において、測光センサ制御部５２は、人物領域抽出部５４へ指示を送り、顔領域を検出させて図４による処理を終了する。人物領域抽出部５４で検出された顔領域は、ステップＳ１３（図３）におけるＡＦ処理において焦点検出用の領域を決定する際に使用される他、ステップＳ１９（図３）における画像処理において処理対象を決定する際にも使用される。
【００４５】
以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）電子カメラの測光部に、蓄積型の測光センサ１３と、測光センサ１３で得られる出力の最大値に基づいて測光センサ１３の蓄積を制御する第１制御（測光用のセンサ制御）と、測光センサ１３で得られる出力において、測光領域での輝度差が閾値以上であり、かつ、暗部領域の大きさが所定範囲にある場合に、該暗部領域における出力値に基づいて測光センサ１３の蓄積を制御する第２制御（シーン認識用のセンサ制御）とを行う測光センサ制御部５２と、を備えたので、適切な測光センサ１３の出力が得られる。
【００４６】
（２）測光センサ制御部５２は、第１制御と第２制御とを交互に行い、第１制御による測光センサ１３の出力に基づいて、次の第２制御と次の第１制御とを行うので、「測光用のセンサ制御」で得た情報を次のセンサ制御に用いることができる。
【００４７】
（３）測光センサ１３は、測光領域を複数の領域に分割した分割領域ごとの測光結果を出力し、測光センサ制御部５２は、最も明るい分割領域と最も暗い分割領域との輝度の差が閾値以上の場合に第２制御を行うようにしたので、第１制御後のディジタル出力値が適切な場合には第２制御を省略できる。
【００４８】
（４）測光センサ１３は、測光領域における１画素ごとの測光結果を画素出力として出力し、測光センサ制御部５２は、全ての画素出力に対して所定値以下の輝度を示す画素出力が占める比率が所定範囲にある場合に、所定値以下の輝度を示す画素出力の平均値に基づいて、第２制御を行うようにした。これにより、暗部領域の抽出を容易かつ確実に行うことができる。
【００４９】
（５）測光センサ制御部５２は、暗部領域の大きさが所定範囲より大きい場合に、測光センサ１３で得られる出力の平均値に基づいて測光センサ１３の蓄積を制御する第３制御を、第２制御の代わりに行うようにした。暗部領域で得られる出力の平均値に基づく第２制御よりも第３制御の方が電荷蓄積時間を短くできるので、処理時間を短くできる。
【００５０】
（６）測光センサ制御部５２は、測光領域内で肌色領域が検出された場合、肌色領域における測光センサ１３の出力の平均値に基づいて測光センサ１３の蓄積を制御する第４制御を、第２制御の代わりに行うので、人物の「顔」などの肌色領域の測光センサ出力を適切レベルにするように制御できる。
【００５１】
図７〜図１０は、異なるセンサ制御が行われた測光センサ１３から得られる画像を例示する図である。これらは、窓を背景に含めて人物を撮影した場合の画像である。図７は、「測光用のセンサ制御」によって測光センサ１３で得られる画像である。背景の窓に対応するディジタル出力値の最大値を目標レベル１に近づけるように蓄積時間・増幅利得を決めるため、輝度が高い窓領域は飽和しないものの、輝度がい低い人物領域からのディジタル出力値は平均出力レベルより小さくなる（適正な明るさより暗く、黒つぶれする）。黒つぶれした領域からのディジタル出力値が小さいとノイズとの判別が困難になり、顔領域の抽出が困難である。ただし、「測光用のセンサ制御」で肌類似色領域が抽出できる場合、黒つぶれした領域の有無、輝度差の大小にかかわらず、肌類似色領域での出力の平均値を目標レベルとするのがよい。
【００５２】
ここで、図７の画像が得られた場合にステップＳ１１６の「シーン認識用のセンサ制御」で電荷蓄積を行わせると、図８に例示する画像が得られる。図８によれば、画面内の平均的なディジタル出力値を目標レベル２に近づけるように測光レンジを決めるため、画面内に明るい領域が多い場合（すなわち、暗部の面積が小さい）には、人物領域のディジタル出力値は平均出力レベルより低くなって十分な出力値が得られていない。よって、本実施形態では、このような場合は、ステップＳ１１６よりステップＳ１１５の「シーン認識用のセンサ制御」を行うようにする。ステップＳ１１５の「シーン認識用のセンサ制御」では、暗部領域のディジタル信号値を目標レベルに近づけるので、暗部領域に含まれる人物領域でも十分な出力値が得られる。
【００５３】
一方、図９は、「測光用のセンサ制御」によって測光センサ１３で得られる画像であって、図７に比べて背景の窓が小さい場合を例示する。背景の窓に対応するディジタル出力値の最大値を目標レベル１に近づけるように蓄積時間・増幅利得を決めるため、輝度が高い窓領域は飽和しないものの、輝度が低い人物領域からのディジタル出力値は平均出力レベルより小さくなる（適正な明るさより暗く、人物領域が黒つぶれする）。
【００５４】
図９の画像が得られた場合にステップＳ１１６の「シーン認識用のセンサ制御」で電荷蓄積を行わせると、図１０に例示する画像が得られる。図１０によれば、画面内の平均的なディジタル出力値を目標レベル２に近づけるように測光レンジを決めるため、画面内に明るい領域が少ない場合（すなわち暗部の面積が大きい）には、人物領域のディジタル出力値は平均出力レベル相当になって、人物の「顔」領域から色情報が取得できる適切な出力値が得られる。本実施形態では、ステップＳ１１５とＳ１１６の測光制御を切り替え可能に行い、「シーン認識用のセンサ制御」の蓄積時間はステップＳ１１５で算出される時間よりもステップＳ１１６で算出される時間の方が短くなる傾向にある。よって、ステップＳ１１５で算出される蓄積時間で大逆光シーンの暗部領域の測光を確実に行いつつ、かつ、ステップＳ１１６で算出される蓄積時間で測光に要する時間が長くなるのを防ぐことができる。
【００５５】
（変形例１）
測光センサ１３で取得した画像から肌類似色領域を抽出する手法として、Ｒ／Ｇ色の出力比およびＢ／Ｇ色の出力比がそれぞれ所定範囲となる領域を抽出するようにした。この代わりに、ＲＧＢの各出力値、色温度、色相などを用いる手法を採用してもよい。
【００５６】
（変形例２）
上述した例では、輝度を表す出力平均値を算出する場合にＧ色の出力値を加算する例を説明したが、画素の出力値から得られるＹ（輝度）を加算するようにしてもよい。なお、Ｇ色の出力値を加算することにより、演算量を小さくすることができる。
【００５７】
（変形例３）
測光センサ１３で取得した画像から肌類似色領域を抽出する場合に、測光センサ１３の有効画素部を所定数の領域に分割し、分割後のブロック単位で肌類似色領域を抽出するようにしてもよい。この場合は、各ブロック内に含まれる複数の画素によるディジタル出力値の平均値をＲ色、Ｇ色、Ｂ色ごとに求め、これら平均値によるＲ／Ｇ色の出力比、および平均値によるＢ／Ｇ色の出力比がそれぞれ所定範囲となる画素ブロックを抽出する。
【００５８】
以上の説明はあくまで一例であり、上記の実施形態の構成に何ら限定されるものではない。たとえば、上述した測光装置を備えるカメラであれば電子カメラでもフィルムカメラでもよく、一眼レフタイプと異なるカメラに適用しても構わない。
【００５９】
以上の説明はあくまで一例であり、上記の実施形態の構成に何ら限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６０】
１０〜１２…測光光学系
１３…測光センサ
１３ａ…カラーフィルタ
２１…露出制御部
２２…ＡＦ制御部
２３…ＡＷＢ用パラメータ算出部
５１…Ａ／Ｄ変換回路
５２…測光センサ制御部
５３…測光演算処理部
５４…人物領域抽出部
１００…カメラ本体
２００…撮影レンズ鏡筒
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄積型の測光センサと、
前記測光センサで得られる出力の最大値に基づいて前記測光センサの蓄積を制御する第１制御と、前記測光センサで得られる出力において、測光領域での輝度差が閾値以上であり、かつ、暗部領域の大きさが所定範囲にある場合に、該暗部領域における出力値に基づいて前記測光センサの蓄積を制御する第２制御とを行う蓄積制御手段と、
を備えることを特徴とする測光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の測光装置において、
前記蓄積制御手段は、前記第１制御と前記第２制御とを交互に行い、前記第１制御による前記測光センサの出力に基づいて、次の前記第２制御と次の前記第１制御とを行うことを特徴とする測光装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の測光装置において、
前記測光センサは、前記測光領域を複数の領域に分割した分割領域ごとの測光結果を出力し、
前記蓄積制御手段は、最も明るい前記分割領域と最も暗い前記分割領域との輝度の差が前記閾値以上の場合に、前記第２制御を行うことを特徴とする測光装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の測光装置において、
前記測光センサは、前記測光領域における１画素ごとの測光結果を画素出力として出力し、
前記蓄積制御手段は、全ての前記画素出力に対して所定値以下の輝度を示す前記画素出力が占める比率が前記所定範囲にある場合に、前記所定値以下の輝度を示す前記画素出力の平均値に基づいて、前記第２制御を行うことを特徴とする測光装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の測光装置において、
前記蓄積制御手段は、前記暗部領域の大きさが前記所定範囲より大きい場合に、前記測光センサで得られる出力の平均値に基づいて前記測光センサの蓄積を制御する第３制御を、前記第２制御の代わりに行うことを特徴とする測光装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の測光装置において、
前記蓄積制御手段は、前記測光領域内で肌色領域が検出された場合、前記肌色領域における前記測光センサの出力の平均値に基づいて前記測光センサの蓄積を制御する第４制御を、前記第２制御の代わりに行うことを特徴とする測光装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の測光装置を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
蓄積型の測光センサで得られる出力の最大値に基づいて前記測光センサの蓄積を制御する第１制御と、前記測光センサで得られる出力において、測光領域での輝度差が閾値以上であり、かつ、暗部領域の大きさが所定範囲にある場合に、該暗部領域における出力値に基づいて前記測光センサの蓄積を制御する第２制御と、を行うことを特徴とする測光方法。
【請求項１】
蓄積型の測光センサと、
前記測光センサで得られる出力の最大値に基づいて前記測光センサの蓄積を制御する第１制御と、前記測光センサで得られる出力において、測光領域での輝度差が閾値以上であり、かつ、暗部領域の大きさが所定範囲にある場合に、該暗部領域における出力値に基づいて前記測光センサの蓄積を制御する第２制御とを行う蓄積制御手段と、
を備えることを特徴とする測光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の測光装置において、
前記蓄積制御手段は、前記第１制御と前記第２制御とを交互に行い、前記第１制御による前記測光センサの出力に基づいて、次の前記第２制御と次の前記第１制御とを行うことを特徴とする測光装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の測光装置において、
前記測光センサは、前記測光領域を複数の領域に分割した分割領域ごとの測光結果を出力し、
前記蓄積制御手段は、最も明るい前記分割領域と最も暗い前記分割領域との輝度の差が前記閾値以上の場合に、前記第２制御を行うことを特徴とする測光装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の測光装置において、
前記測光センサは、前記測光領域における１画素ごとの測光結果を画素出力として出力し、
前記蓄積制御手段は、全ての前記画素出力に対して所定値以下の輝度を示す前記画素出力が占める比率が前記所定範囲にある場合に、前記所定値以下の輝度を示す前記画素出力の平均値に基づいて、前記第２制御を行うことを特徴とする測光装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の測光装置において、
前記蓄積制御手段は、前記暗部領域の大きさが前記所定範囲より大きい場合に、前記測光センサで得られる出力の平均値に基づいて前記測光センサの蓄積を制御する第３制御を、前記第２制御の代わりに行うことを特徴とする測光装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の測光装置において、
前記蓄積制御手段は、前記測光領域内で肌色領域が検出された場合、前記肌色領域における前記測光センサの出力の平均値に基づいて前記測光センサの蓄積を制御する第４制御を、前記第２制御の代わりに行うことを特徴とする測光装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の測光装置を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
蓄積型の測光センサで得られる出力の最大値に基づいて前記測光センサの蓄積を制御する第１制御と、前記測光センサで得られる出力において、測光領域での輝度差が閾値以上であり、かつ、暗部領域の大きさが所定範囲にある場合に、該暗部領域における出力値に基づいて前記測光センサの蓄積を制御する第２制御と、を行うことを特徴とする測光方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−４８０５４（Ｐ２０１１−４８０５４Ａ）
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９５２４２（Ｐ２００９−１９５２４２）
【出願日】平成２１年８月２６日（２００９．８．２６）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２６日（２００９．８．２６）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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