JP5444928B2 - 測光装置および撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、測光装置および撮像装置に関する。

従来、光学系から入射する光を複数の領域に分割して測光する分割測光装置において、分割された測光素子の中央にある所定の分割測光素子の測光値を基準として、所定の分割測光素子から各分割測光素子までの距離に応じて測光誤差補正量を求める技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平０４−２１５６３１号公報

ところが、光学系によっては複雑な光学分布となり、補正の精度が悪くなるという問題があった。

本発明の目的は、精度の高い測光装置および撮像装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。尚、理解を容易にするために、本発明の一実施例を示す図面に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。

請求項１に記載の発明は、光学系（ズームレンズ１０２）を介して入射する光束を複数の領域に分割して受光して受光信号を出力し、前記複数の領域に離散的に配置された第１領域と、前記第１の領域の間に配置された第２領域とを有する受光手段（測光センサ１１３）と、前記受光手段（測光センサ１１３）に応じて決められた、前記第１領域における前記受光信号に対する予め設定された所定の第１補正値を記憶する記憶手段（メモリ１０８）と、前記光学系（ズームレンズ１０２）の情報を取得する取得手段（レンズ情報取得部１５１）と、前記取得手段で取得した光学系（ズームレンズ１０２）の情報に基づいて、前記第２領域における前記受光信号に対する第２補正値を求める演算手段（第２補正部１５３）と、前記第１補正値と前記第２補正値とに基づいて前記複数の領域に対する補正値を求め、前記受光信号を補正する補正手段（測光補正部１５４）とを有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の測光装置（測光装置１２１）において、前記補正手段（測光補正部１５４）は、前記第２領域の第２補正値から前記第１領域に対する第２補正値を求め、当該求めた第２補正値と前記第１領域の第１補正値とに基づいて前記複数の領域に対する補正値を求め、前記受光信号を補正することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の測光装置（測光装置１２１）において、前記補正手段は、前記第１領域の第１補正値から前記第２領域に対する第１補正値を求め、当該求めた第１補正値と前記第２領域の第２補正値とに基づいて前記複数の領域に対する補正値を求め、前記受光信号を補正することを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の測光装置（測光装置１２１）において、前記第１領域と前記第２領域の少なくとも一方は、前記複数の領域の中央部よりも周辺部に高密度に配置されることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の測光装置（測光装置１２１）と、前記光学系を介して入射する像を撮像する撮像部（撮像素子１０４）と、前記補正手段が補正した前記受光信号に基づいて前記撮像部（撮像素子１０４）の露出制御を行う露出制御部（露出制御部１５５）とを有することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の撮像装置（撮像装置１００）において、前記受光手段（測光センサ１１３）は、前記光学系（ズームレンズ１０２）による像を結像する焦点板からの散乱光を受光することを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記載の撮像装置（撮像装置１００）において、前記補正手段（測光補正部１５４）が補正した前記受光信号に基づいて、前記光学系（ズームレンズ１０２）による像のうちの特定の対象の像を検出する像検出手段（追尾部１２２）を備えることを特徴とする。

尚、符号を付して説明した構成は適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。

本発明に係る測光装置および撮像装置は、所定の分割測光素子から各分割測光素子までの距離が長い場合でも精度の高い測光を行うことができる。

本実施形態に係る撮像装置１００の構成を示すブロック図である。 測光センサ１１３の受光面の様子を示す説明図である。 測光センサ１１３の測光値の偏りを示す説明図である。 本実施形態に係る撮像装置１００の動作を示すフローチャートである。 第１所定画素の例を示す説明図である。 補間処理を説明するための説明図である。 第１所定画素と第２所定画素の位置関係を示す説明図である。 第１所定画素または第２所定画素の配置例を示す説明図である。 本実施形態に係る撮像装置１００の応用例を示すブロック図である。

以下、図面を参照して本発明に係る測光装置および撮像装置について説明する。尚、本実施形態では、測光装置を含む撮像装置として説明するが、専用の測光装置として利用しても構わない。

図１は、本実施形態に係る撮像装置１００の構成を示すブロック図である。撮像装置１００は、カメラ本体１０１と、カメラ本体１０１に脱着可能なズームレンズ１０２とで構成される一眼レフ型のカメラである。

［カメラ本体１０１の構成］
図１において、カメラ本体１０１は、メカニカルシャッタ１０３と、撮像素子１０４と、ＡＦＥ（アナログフロントエンド）１０５と、画像バッファ１０６と、制御部１０７と、メモリ１０８と、表示部１０９と、メモリカードＩ／Ｆ１１０と、操作部１１１と、シャッタ駆動部１１２と、測光センサ１１３と、ＡＦセンサ１１４と、ミラー駆動部１１５と、絞り駆動部１１６と、モータ１１７と、タイミング発生部（ＴＧ）１１８とで構成される。

図１において、撮影時、ズームレンズ１０２に入射された被写体光は、ミラーボックス２０１およびメカニカルシャッタ１０３を介して撮像素子１０４の受光面に入射される。尚、測光時の動作については後で説明する。

撮像素子１０４の受光面には二次元状に光電変換部が配置されており、各光電変換部に入射された光量に応じた電気信号をＡＦＥ１０５に出力する。

ＡＦＥ１０５は、撮像素子１０４から出力される電気信号のノイズ除去や増幅などを行い、Ａ／Ｄ変換部でデジタル信号に変換する。そして、１画面分のデジタル信号を画像データとして画像バッファ１０６に一時的に記憶する。

制御部１０７は、内部に予め記憶されているプログラムに従って動作し、撮像装置１００の各部を制御する。例えば、測光センサ１１３で受光した被写体の明るさを示す測光値に応じて、ズームレンズ１０２の絞り値やメカニカルシャッタ１０３を開閉するシャッタ速度を決定する露出制御を行う。そして、制御部１０７は、絞り駆動部１１６に算出した絞り値に設定するよう指令し、またシャッタ駆動部１１２には算出したシャッタ速度で開閉するよう指令する。

特に本実施形態では、測光センサ１１３は複数の領域に分割して受光する分割測光センサで構成され、制御部１０７はズームレンズ１０２の射出瞳位置や光学系の個体差などによる測光値のずれを補正し、補正後の測光値を用いて露出制御を行う。このような補正を行うために、制御部１０７は、レンズ情報取得部１５１と、第１補正部１５２と、第２補正部１５３と、測光補正部１５４と、露出制御部１５５とを有している。ここで、測光装置１２１は、図１の点線で囲んだ部分で構成され、レンズ情報取得部１５１と、第１補正部１５２と、第２補正部１５３と、測光補正部１５４とを少なくとも有する制御部１０７と、測光センサ１１３およびメモリ１０８とで構成される。

また、制御部１０７は、画像バッファ１０６に一時的に取り込まれた撮影画像に対して、ホワイトバランス処理や色補正処理およびガンマ補正処理などを行った後、ＪＰＥＧ圧縮処理などの画像処理を実行する。そして、制御部１０７は、ＪＰＥＧ圧縮後の画像データをメモリカードＩ／Ｆ１１０を介してメモリカード１１０ａに保存する。

メモリ１０８は、撮像装置１００に予め設定されている撮影モード毎のパラメータなどを記憶する。また、メモリ１０８は、画像バッファ１０６に一時的に記憶されている画像やメモリカード１１０ａに保存されている画像を表示部１０９に表示する際の表示用バッファとしても使用される。特に本実施形態では、測光センサ１１３の測光値を補正するための第１補正値がメモリ１０８に記憶されている。第１補正値は、出荷前検査やユーザによるキャリブレーションによって測定された基準レンズとの差を示す補正値で、撮像装置１００の個体差による測光センサ１１３の測光値のずれを補正するためのものである。尚、第１補正値ついては、後で詳しく説明する。

表示部１０９は、制御部１０７が出力するライブビュー画像や撮影画像、或いは撮像装置１００の操作情報やメニュー画面などを表示する。

メモリカードＩ／Ｆ１１０は、メモリカード１１０ａを装着するためのインターフェースで、制御部１０７が出力する画像データをメモリカード１１０ａに書き込んだり、逆にメモリカード１１０ａに保存されている画像データを制御部１０７に読み出す。尚、メモリカード１１０ａは、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリで構成され、撮像装置１００で撮影した画像データが保存される。

操作部１１１は、電源ボタン，レリーズボタン，撮影モード選択ダイヤルやカーソルキーなどの操作部材で構成される。ユーザーはこれらの操作部材を用いて撮像装置１００を操作し、操作情報は制御部１０７に出力される。そして、制御部１０７は、操作部１１１から入力する操作情報に応じて、撮像装置１００全体の動作を制御する。

シャッタ駆動部１１２は、制御部１０７の指令に応じて、所定のシャッタ速度でメカニカルシャッタ１０３を開閉する。尚、所定のシャッタ速度は、測光センサ１１３の測光値に基づいて制御部１０７の露出制御部１５５が決定する。

測光センサ１１３は、ズームレンズ１０２を介して入力する被写体光の明るさを測光し制御部１０７に出力する。制御部１０７は、先に説明したように、測光センサ１１３の測光値を補正して露出制御を行い、適正露出になるようにズームレンズ１０２の絞り値やメカニカルシャッタ１０３のシャッタ速度などを算出する。

ここで、測光センサ１１３について詳しく説明する。測光センサ１１３は、ＣＣＤやＣＭＯＳなどで構成されるセンサで、図２に示すようなマトリクス状に配置された複数の画素（複数の領域）で構成される分割測光センサである。そして、各画素には光電変換部が配置され、画素毎に受光する光量に応じた電気信号に変換し、制御部１０７に出力する。図２の例では、縦１００画素、横１５０画素程度の分解能を有する分割測光センサである。尚、本実施形態では、１画素を１つの分割領域として説明するが、複数の画素を１つの分割領域として扱っても構わない。例えば、縦２画素と横２画素の４画素を１つの分割領域とし、４画素の測光値の平均値をその分割領域の測光値としても構わないし、４画素置の中に１つの画素の測光値を用いるようにしても構わない。

ＡＦセンサ１１４は、ズームレンズ１０２を介して入力する被写体光のデフォーカス量を瞳分割方式などによって計測し、制御部１０７に出力する。制御部１０７は、ＡＦセンサ１１４から入力するデフォーカス量に応じてズームレンズ１０２のフォーカスレンズの位置を求め、フォーカスレンズ位置を調整するようズームレンズ１０２側に指令する。尚、ズームレンズ１０２側の構成については後で説明する。

ミラー駆動部１１５は、制御部１０７の指令に応じて、ミラーボックス２０１内の跳ね上げ式のミラー２０６を上下する。尚、撮影時や測光時のミラーボックス２０１の状態については後で詳しく説明する。

絞り駆動部１１６は、制御部１０７の指令に応じて、モータ（Ｍ）１１７を動作させ、ズームレンズ１０２側の絞りの開閉と連動する連動ピン３０１を介してズームレンズ側の絞り３０２を開閉し、所定の絞り値に調節する。尚、所定の絞り値は、測光センサ１１３の測光値に基づいて制御部１０７が決定する。

タイミング発生部（ＴＧ）１１８は、制御部１０７の指令に応じて、撮像素子１０４やＡＦＥ１０５および画像バッファ１０６にタイミング信号を出力する。そして、このタイミング信号に応じて撮像素子１０４から画像信号を読み出し、画像バッファ１０６に取り込む。

［カメラ本体１０１の光学系の構造］
次に、カメラ本体１０１の光学系の構造について説明する。図１において、カメラ本体１０１の中心部には、光軸に沿ってミラーボックス２０１がメカニカルシャッタ１０３とズームレンズ１０２との間に配置されている。また、カメラ本体１０１の上部領域には、光学ファインダ系を構成する焦点板２０２と、コンデンサレンズ２０３と、ペンタプリズム２０４と、接眼レンズ２０５とが配置されている。焦点板２０２は、ミラーボックス２０１の上方に位置し、ミラー２０６で反射された光束を一旦結像させる。焦点板２０２上で結像した光束はコンデンサレンズ２０３およびペンタプリズム２０４を通過し、ペンタプリズム２０４の入射面に対して所定角度だけ偏向した射出面からカメラ本体１０１の後方に導かれ、接眼レンズ２０５を介してファインダを覗く撮影者の眼に投影される。尚、ミラー２０６の中央部は光を透過するハーフミラーになっており、ミラー２０６を透過した光束はサブミラー２０７によって下方に反射され、ＡＦセンサ１１４に導かれる。

測光時は、ミラー２０６で反射され焦点板２０２上で結像した光の散乱光がコンデンサレンズ２０３およびペンタプリズム２０４を通過して、ペンタプリズム２０４の近傍に設けられた測光センサ１１３に導かれ、測光センサ１１３で複数の領域に分割して領域毎の測光値を制御部１０７に出力する。

撮影時は、制御部１０７の指令に応じてミラー駆動部１１５を介してミラー２０６およびサブミラー２０７を跳ね上げ、ズームレンズ１０２から入射する被写体光はメカニカルシャッタ１０３を介して撮像素子１０４に結像される。撮影後は、メカニカルシャッタ１０３が閉じられると同時にミラー２０６は跳ね上げ前の位置に戻る。

ここで、表示部１０９にライブビュー画像を表示して撮影する場合は、ミラー２０６は跳ね上げたままの状態で、メカニカルシャッタ１０３も開いた状態にしておき、電子シャッタによってライブビュー画像を撮影して表示部１０９にライブビュー画像を表示する。そして、操作部１１１のレリーズボタンが押下されると、一旦、メカニカルシャッタ１０３を閉じると共に、ミラー２０６を元の位置に戻して測光センサ１１３で測光後、再びミラー２０６を跳ね上げて、メカニカルシャッタ１０３を設定されたシャッタ速度で開閉し、撮像素子１０４で本撮影を行う。

［ズームレンズ１０２の構成］
次に、ズームレンズ１０２の構造について説明する。図１において、ズームレンズ１０２は、先に説明した絞り駆動用の連動ピン３０１と、絞り３０２と、フォーカスレンズおよびズームレンズなどを構成する複数枚のレンズ３０３と、レンズ制御部３０４と、フォーカス駆動部３０５と、モータ（Ｍ）３０６と、フォーカス位置検出部３０７と、ズームリング３０８と、ズーム位置検出部３０９と、接点コネクタ３１０と、メモリ３１１とで構成される。

レンズ制御部３０４は、接点コネクタ３１０を介してカメラ本体１０１側に接続され、カメラ本体１０１側から電源の供給を受けると共に、制御部１０７から受ける指令に応じてズームレンズ１０２の各部の動作を制御する。或いは、レンズ制御部３０４は、製造時にメモリ３１１に記憶されているズームレンズ１０２の製造番号や型番およびズーム範囲や焦点距離範囲などの静的なレンズ情報を読み出して制御部１０７に出力する。特に本実施形態では、ズーム操作やフォーカス操作に応じて逐次変化するフォーカスレンズ位置やズームレンズ位置、射出瞳位置などの動的なレンズ情報を制御部１０７に出力する。尚、本実施形態の説明では、これらの静的なレンズ情報と動的なレンズ情報を総称してレンズ情報と称する。

フォーカス駆動部３０５は、レンズ制御部３０４の指令に応じて、レンズ３０３内のフォーカスレンズが所定位置になるようモータ３０６を駆動する。尚、フォーカスレンズの所定位置は、先に説明したように、カメラ本体１０１の制御部１０７が求めたフォーカスレンズ位置である。

フォーカス位置検出部３０７は、フォーカス駆動部３０５がモータ３０６を駆動して調整するフォーカスレンズの位置を読み取って、レンズ制御部３０４に出力する。これによって、レンズ制御部３０４はフォーカスレンズの位置を取得し、フォーカス駆動部３０５に指令した所定位置にフォーカスレンズが移動されたか否かを確認する。

ズームリング３０８は、ズームレンズ１０２の鏡筒の周囲に設けられたリング状の操作部材で、撮影者が手動で回転してレンズ３０３内のズームレンズの位置を可変する。

ズーム位置検出部３０９は、ズームリング３０８の操作によって可変されたズームレンズの位置を読み取って、レンズ制御部３０４に出力する。これによって、レンズ制御部３０４はズーム位置を取得する。

接点コネクタ３１０は、ズームレンズ１０２側の金属接点とカメラ本体１０１側の金属接点とで構成され、ズームレンズ１０２の鏡筒をカメラ本体１０１に装着した時に両側の金属接点が接続され、カメラ本体１０１側からズームレンズ１０２側への電源の供給や、制御部１０７とレンズ制御部３０４との間で制御信号の通信を行うことができる。

メモリ３１１は、先に説明したように、ズームレンズ１０２の静的なレンズ情報が製造時に記憶されている。

［測光センサ１１３の測光値の補正について］
次に、図１の測光センサ１１３が出力する測光値を補正する処理について詳しく説明する。測光センサ１１３は、図２で説明したように、マトリクス状に配置された複数の画素（複数の領域）で構成される分割測光センサである。そして、測光センサ１１３が受光する光は、図１のズームレンズ１０２の光学系と、カメラ本体１０１のミラー２０６，焦点板２０２，コンデンサレンズ２０３およびペンタプリズム２０４などの光学系を介して入射されるので、仮に一様な輝度の光を入射させた場合でも、これらの光学系の特性に応じて複数の領域で受光される光の測光値にずれや偏りが生じ、例えば図３に示すような輝度分布になる。尚、図３は測光センサ１１３の測光値をメッシュの濃さで表現した図で、同じ輝度範囲のエリアを同じ濃さのメッシュで塗り潰してある。例えばエリア１１３ａの楕円内は測光値が同じ輝度範囲であることを示し、エリア１１３ｂの楕円内でエリア１１３ａを覗く部分は測光値が同じ輝度範囲であることを示している。図３の例のように、一様な輝度の光を入射させた場合でも、測光センサ１１３が出力する測光値は一様ではなく、中心のずれや偏りのある分布になる。そこで、適正な露出制御を行うためには、測光センサ１１３が出力する測光値を適切な補正値で補正する必要がある。

本実施形態では、測光センサ１１３の測光値を２段階に分けて補正する。１段目の補正に用いる補正値は、基準レンズ（例えば焦点距離が５０ｍｍの標準レンズなど）をカメラ本体１０１に装着した時の測光センサ１１３の測光値を基準として、カメラ本体１０１の測光センサ１１３までの光学系の個体差による偏りを補正して一様な測光値が得られるようにするための第１補正値である。これは、工場出荷時などにキャリブレーションした基準レンズとの差分データを第１補正値としてメモリ１０８に予め記憶しておく。２段目の補正に用いる補正値は、カメラ本体１０１に装着されているズームレンズ１０２からレンズ情報（開放絞り値や射出瞳位置などの情報）を取得して、これらのレンズ情報から測光センサ１１３の測光値を補正する第２補正値である。特に第２補正値は、カメラ本体１０１に装着されるズームレンズ１０２が交換された時や、ズームレンズ１０２のズーム位置やフォーカス位置が変わった時などに更新される。このように、第２補正値はズームレンズ１０２のレンズ３０３の状態によって変化するので、露出制御を行う毎にレンズ情報を取得し、取得したレンズ情報を入力パラメータとしてファジイ処理やニューラルネットワーク処理などを用いて第２補正値を求める。或いは、レンズ情報毎に測光センサ１１３が出力する測光値に対する補正値を予め実験やシミュレーションなどによって求めておき、レンズ情報と第２補正値とを対応させたテーブルをメモリ１０８に記憶しておいても構わない。但し、レンズ情報の組合せが多い場合はメモリ容量が多くなるだけでなく、新しいレンズが開発される度に、メモリ１０８のテーブルを更新する必要がある。

［測光値の補正処理］
次に、第１補正値と第２補正値とを用いて測光センサ１１３が出力する測光値を補正する処理について詳しく説明する。図４は、測光値の補正処理を示すフローチャートである。尚、図４のフローチャートの処理は、制御部１０７のレンズ情報取得部１５１と、第１補正部１５２と、第２補正部１５３と、測光補正部１５４と、露出制御部１５５とで行われる。以下、フローチャートに従って順に説明する。

（ステップＳ１０１）第１補正部１５２は、基準レンズとの差分データである第１補正値をメモリ１０８から読み出す。尚、メモリ１０８に記憶されている第１補正値は、図２で説明した全画素に対する補正値であっても構わないが、ここでは全画素の中の所定の画素（以下、第１所定画素と称する）に対する第１補正値だけがメモリ１０８に記憶されているものとする。図５に第１所定画素の一例を示す。図５は、図２で説明した測光センサ１１３の左上の画素部分を拡大した図である。図５において、画素の座標を座標（ｙ軸方向の画素位置，ｘ軸方向の画素位置）で表記すると、例えば測光センサ１１３の紙面左上の画素の座標はｐ（１，１）となる。ここで、例えば図５の画素の中で黒色で示したｐ（１，１），ｐ（１，５），ｐ（１，１０），ｐ（４，１），ｐ（４，５），ｐ（４，１０），（８，１），ｐ（８，５），ｐ（８，１０）の各画素が第１所定画素となる。そして、これらの画素の第１補正値のみがメモリ１０８に記憶されている。従って、例えばｐ（１，２）やｐ（６，７）などの白色で示した画素に対する第１補正値はメモリ１０８に記憶されていない。

ここで、第１所定画素の第１補正値をＺｍ１（ｘ，ｙ）と表記する。例えば第１所定画素の画素ｐ（４，５）の第１補正値はＺｍ１（４，５）と表記される。尚、第１補正値は、先に説明したように、基準レンズを用いて得られる測光センサ１１３の測光値の偏りを補正する補正値で、出荷前検査やユーザによるキャリブレーションによってメモリ１０８に予め書き込まれた値である。

（ステップＳ１０２）第１補正部１５２は、測光センサ１１３から出力された複数の画素の測光値を画素単位で補正するために、補正しようとしている画素が第１所定画素であるか否かを判別する。そして、第１所定画素である場合はステップＳ１０３に進み、第１所定画素ではない場合はステップＳ１０４に進む。例えば、先に説明した図５の例では、補正しようとする画素がｐ（１，１）の場合はステップＳ１０３に進み、ｐ（１，２）の場合はステップＳ１０４に進む。

（ステップＳ１０３）補正しようとしている画素が第１所定画素の場合、第１補正部１５２は、メモリ１０８から読み出した当該画素の第１補正値をそのまま当該画素の第１補正値とする。

この様子を図６（ａ）に示す。図６（ａ）は図５を拡大した図で、画素ｐ（Ｘ，Ｙ）を基準とする黒く塗り潰された４つの第１所定画素（ｐ（Ｘ，Ｙ），ｐ（Ｘ＋ｎ，Ｙ），ｐ（Ｘ，Ｙ＋ｋ），ｐ（Ｘ＋ｎ，Ｙ＋ｋ））に対する第１補正値はメモリ１０８に記憶されているが、白色の画素に対する第１補正値はメモリ１０８に記憶されていない。本処理ステップでは、図６（ａ）において、ｐ（Ｘ，Ｙ），ｐ（Ｘ＋ｎ，Ｙ），ｐ（Ｘ，Ｙ＋ｋ）およびｐ（Ｘ＋ｎ，Ｙ＋ｋ）の４つの第１所定画素に対する第１補正値は、それぞれメモリ１０８から読み出した第１補正値Ｚｍ１（Ｘ，Ｙ），Ｚｍ１（Ｘ＋ｎ，Ｙ），Ｚｍ１（Ｘ，Ｙ＋ｋ）およびＺｍ１（Ｘ＋ｎ，Ｙ＋ｋ）がそのまま適用される。尚、図６（ａ）において、ｎはｘ軸方向の画素ｐ（Ｘ，Ｙ＋ｋ）とｐ（Ｘ＋ｎ，Ｙ＋ｋ）の画素間隔を示す自然数で、ｋはｙ軸方向の画素ｐ（Ｘ，Ｙ）とｐ（Ｘ＋ｎ，Ｙ）の画素間隔を示す自然数である。図６（ａ）の例では、ｎ＝６，ｋ＝４となっている。

（ステップＳ１０４）補正しようとしている画素が第１所定画素ではない場合、当該画素の第１補正値がメモリ１０８に記憶されていないので、第１補正部１５２は、周辺の第１所定画素の第１補正値を用いて補間した近似値を当該画素の第１補正値とする。

この様子を図６（ａ）を用いて説明する。図６（ａ）において、メモリ１０８に第１補正値が記憶されていない第１所定画素以外の画素ｐ（Ｘ＋ｎ’，Ｙ＋ｋ’）の第１補正値の近似値Ｚ’ｍ１（Ｘ＋ｎ’，Ｙ＋ｋ’）を、当該画素ｐ（Ｘ＋ｎ’，Ｙ＋ｋ’）の周辺の４つの第１所定画素（ｐ（Ｘ，Ｙ），ｐ（Ｘ＋ｎ，Ｙ），ｐ（Ｘ，Ｙ＋ｋ）およびｐ（Ｘ＋ｎ，Ｙ＋ｋ））から補間して求める。尚、図６（ａ）において、ｎ’はｘ軸方向の画素ｐ（Ｘ，Ｙ）およびｐ（Ｘ，Ｙ＋ｋ）から画素ｐ（Ｘ＋ｎ’，Ｙ＋ｋ’）までの画素間隔を示す自然数で、ｋ’はｙ軸方向の画素ｐ（Ｘ，Ｙ）およびｐ（Ｘ＋ｎ，Ｙ）から画素ｐ（Ｘ＋ｎ’，Ｙ＋ｋ’）までの画素間隔を示す自然数である。従って、図６（ａ）の例では、ｎ＝６，ｋ＝４，ｎ’＝４，ｋ’＝１となっている。

本処理ステップでは、第１補正値がメモリ１０８に記憶されていない第１所定画素以外の画素の第１補正値の近似値を（式１）を用いて算出する。尚、（式１）は、画素ｐ（Ｘ＋ｎ’，Ｙ＋ｋ’）の第１補正値の近似値Ｚ’ｍ１（Ｘ＋ｎ’，Ｙ＋ｋ’）を求める場合の近似式である。そして、求めた近似値Ｚ’ｍ１（Ｘ＋ｎ’，Ｙ＋ｋ’）を当該画素ｐ（Ｘ＋ｎ’，Ｙ＋ｋ’）の第１補正値Ｚｍ１（Ｘ＋ｎ’，Ｙ＋ｋ’）とする。このようにして、第１所定画素以外の画素の第１補正値を求めることができる。

尚、（式１）では、周辺の第１所定画素からの画素間隔に応じて比例配分する直線補間を行うようにしたが、二次式や高次式あるいは三角関数など他の方法によって補間するようにしても構わない。また、図６（ａ）では、周辺の４つの第１所定画素の第１補正値から補間するようにしたが、周辺の３つの第１所定画素の第１補正値から求めるようにしても構わない。

このようにして、ステップＳ１０３またはステップＳ１０４が終了した時点で、測光センサ１１３の全画素に対する第１補正値Ｚｍ１（ｘ，ｙ）が求まる。ここで、変数ｘ，ｙは、例えば図２の場合、ｘは１から１５０の自然数、ｙは１から１００の自然数である。尚、ステップＳ１０１からステップＳ１０４までの第１補正値を求める処理は測光センサ１１３の全画素について行われる。この時、１画素ずつ順番に処理しても構わないし、複数画素毎に並列処理で求めても構わない。

引き続き説明する以下のステップは、第２補正値を求める処理である。

（ステップＳ１０５）レンズ情報取得部１５１は、ズームレンズ１０２からレンズ情報を読み出す。レンズ情報は、先に説明したように、ズーム位置，フォーカス位置，射出瞳位置，開放絞り値など測光センサ１１３の測光値の分布に影響する光学情報である。これらの値はズームレンズ１０２が交換された時やズーム位置やフォーカス位置が変更される毎に更新されている。

（ステップＳ１０６）第２補正部１５３は、ステップＳ１０５で取得したレンズ情報に応じて、第２所定画素毎に第２補正値Ｚｍ２（ｘ，ｙ）を算出する。

ここで、第２所定画素について図７を用いて説明する。図７は、先に説明した図５に第２所定画素を追加した図である。従って、図７の中で黒で塗り潰した画素は第１所定画素を示している。図７において、第２所定画素は、横縞模様で示した画素ｐ（１，３），ｐ（１，８），ｐ（４，３），ｐ（４，８），ｐ（７，３），（７，８）の６つの画素である。そして、ステップＳ１０６では、これらの画素の第２補正値を算出する。第２補正値は、ステップＳ１０５で取得したレンズ情報を入力パラメータとしてファジイ処理やニューラルネットワーク処理などによって求める。例えば、フォーカス位置，射出瞳位置，開放絞り値，レンズ構成などの光学情報をパラメータとして入力し、測光センサ１１３の第２所定画素の位置での補正値（第２補正値）を求める。尚、ファジイ処理やニューラルネットワーク処理については周知なので詳しい説明は省略する。尚、第２所定画素についてのみ第２補正値を求める理由は、全画素について第２補正値を求める場合、ファジイ処理やニューラルネットワーク処理などの複雑な処理を全画素について行わなければならず、測光時の制御部１０７の処理負荷が増えるからである。

或いは、レンズ情報毎に測光センサ１１３が出力する第２所定画素の測光値に対する第２補正値を予め実験やシミュレーションなどによって求めておき、レンズ情報のパラメータの組み合わせと第２補正値とを対応させたテーブルを第１補正値と同様に予めメモリ１０８に記憶しておいても構わない。但し、この場合は、レンズ情報の組合せ数分の第２補正値を予めメモリ１０８に記憶しておかなければならず、メモリ容量が多くなるだけでなく、新しいレンズが開発される度に、メモリ１０８のテーブルを更新する必要がある。

このようにして、第２補正部１５３は、ステップＳ１０５で取得したレンズ情報に応じて、第２所定画素毎に第２補正値Ｚｍ２（ｘ，ｙ）を算出する。

（ステップＳ１０７）第２補正部１５３は、測光センサ１１３から出力された複数の画素の測光値を画素単位で補正するために、補正しようとしている画素が第２所定画素であるか否かを判別する。そして、第２所定画素である場合はステップＳ１０８に進み、第２所定画素ではない場合はステップＳ１０９に進む。例えば、先に説明した図７の例では、補正しようとする画素がｐ（１，３）の場合はステップＳ１０８に進み、ｐ（２，４）の場合はステップＳ１０９に進む。

（ステップＳ１０８）補正しようとしている画素が第２所定画素の場合、第２補正部１５３は、ステップＳ１０６で算出した当該画素の第２補正値をそのまま当該画素の第２補正値とする。

この様子は先に第１補正値の説明で用いた図６（ａ）と同様に求める。例えば図６（ｂ）の例では、画素ｐ（Ｘ，Ｙ）を基準とする横縞模様に塗り潰された４つの画素（ｐ（Ｘ，Ｙ），ｐ（Ｘ＋ｎ，Ｙ），ｐ（Ｘ，Ｙ＋ｋ），ｐ（Ｘ＋ｎ，Ｙ＋ｋ））に対する第２補正値Ｚｍ２（Ｘ，Ｙ），Ｚｍ２（Ｘ＋ｎ，Ｙ），Ｚｍ２（Ｘ，Ｙ＋ｋ），Ｚｍ２（Ｘ＋ｎ，Ｙ＋ｋ））はステップＳ１０６で既に算出されている。これに対して、白色の画素は第２補正値Ｚｍ２が算出されていない画素である。尚、図６（ｂ）は第２所定画素の第２補正値を求める以外は、図６（ａ）の例と同じであり、符号Ｘ，Ｙ，ｎ，ｋについても同様である。

（ステップＳ１０９）補正しようとしている画素が第２所定画素ではない場合、当該画素の第２補正値が算出されていないので、第２補正部１５３は、周辺の第２所定画素の第２補正値を用いて補間した値を当該画素の第２補正値とする。

この様子は先に説明した第１補正値の場合と同様に近似式によって補間する。例えば、図６（ｂ）において、第２補正値が算出されていない画素ｐ（Ｘ＋ｎ’，Ｙ＋ｋ’）の第２補正値の近似値Ｚ’ｍ２（Ｘ＋ｎ’，Ｙ＋ｋ’）を、当該画素ｐ（Ｘ＋ｎ’，Ｙ＋ｋ’）の周辺の第２補正値が算出されている４つの第２所定画素（ｐ（Ｘ，Ｙ），ｐ（Ｘ＋ｎ，Ｙ），ｐ（Ｘ，Ｙ＋ｋ）およびｐ（Ｘ＋ｎ，Ｙ＋ｋ））から補間して求める。補間の方法は、第１所定画素を補間する場合の（式１）と同様の（式２）を用いて算出することができる。そして、求めた近似値Ｚ’ｍ２（Ｘ＋ｎ’，Ｙ＋ｋ’）を画素ｐ（Ｘ＋ｎ’，Ｙ＋ｋ’）の第２補正値Ｚｍ２（Ｘ＋ｎ’，Ｙ＋ｋ’）とする。このようにして、第２所定画素以外の画素の第２補正値を求めることができる。

尚、（式２）では、周辺の第２所定画素からの画素間隔に応じて比例配分する直線補間を行うようにしたが、（式１）と同様に、二次式や高次式あるいは三角関数など他の方法によって補間するようにしても構わない。また、図６（ｂ）では、周辺の４つの第２所定画素の第２補正値から補間するようにしたが、周辺の３つの第２所定画素の第２補正値から求めるようにしても構わない。

このようにして、ステップＳ１０６またはステップＳ１０９の処理が終了した時点で、測光センサ１１３の全画素に対する第２補正値Ｚｍ２（ｘ，ｙ）が求まる。ここで、変数ｘ，ｙは、例えば図２の場合、ｘは１から１５０の自然数、ｙは１から１００の自然数である。尚、ステップＳ１０６からステップＳ１０９までの第２補正値を求める処理は測光センサ１１３の全画素について行われる。この時、１画素ずつ順番に処理しても構わないし、複数画素毎に並列処理で求めても構わない。

（ステップＳ１１０）測光補正部１５４は、第１補正値Ｚｍ１（ｘ，ｙ）と、第２補正値Ｚｍ２（ｘ，ｙ）とを用いて、測光センサ１１３が出力する測光値を補正する最終的な測光補正値Ｚｍ（ｘ，ｙ）を（式３）によって求める。

Ｚｍ（ｘ，ｙ）＝Ｚｍ１（ｘ，ｙ）×Ｚｍ２（ｘ，ｙ） …（式３）
（ステップＳ１１１）測光補正部１５４は、（式３）で求めた測光補正値Ｚｍ（ｘ，ｙ）を用いて、測光センサ１１３が出力する複数の画素毎の測光値（Ｂ（ｘ，ｙ））を補正し、撮影時に用いる補正済みの測光値（Ｂｍ（ｘ，ｙ））を求める（式４）。

Ｂｍ（ｘ，ｙ）＝Ｂ（ｘ，ｙ）×Ｚｍ（ｘ，ｙ） …（式４）
（ステップＳ１１２）露出制御部１５５は、（式４）で求めた補正済の測光値（Ｂｍ（ｘ，ｙ））によって適正な露出を得るための絞り値やシャッタ速度を求めて露出制御を行う。

このようにして、本実施形態に係る撮像装置１００および測光センサ１１３と、メモリ１０８と、レンズ情報取得部１５１と、第１補正部１５２と、第２補正部１５３と、測光補正部１５４とで構成される測光装置１２１は、光学系の個体差やズーム位置や射出瞳位置などレンズ情報の変化による測光センサ１１３の測光値のずれを補正することができる。

特に、本実施形態では、図７に示すように、第１所定画素と第２所定画素の位置が異なるように配置しているので、第１所定画素の第１補正値と第２所定画素の第２補正値とを用いて算出される測光補正値の精度を高くすることができる。

ここで、この理由について説明する。図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１０４で行う第１補正値の補間処理と、ステップＳ１０９で行う第２補正値の補間処理は近似式を用いるので、第１所定画素または第２所定画素から離れた位置の画素の補間値は誤差が大きくなる可能性が高い。一方、第１所定画素と第２所定画素の位置が同じである場合は、第１所定画素から離れた位置の画素は第２所定画素からも離れた位置にあるので、ステップＳ１１０で第１補正値と第２補正値とを用いて最終的な測光補正値を算出する際に、補間値の誤差が大きいもの同士を用いることになるので測光補正値の誤差が更に大きくなってしまう。従って、図７で説明したように第１所定画素と第２所定画素の位置をずらすことによって補間誤差の影響を低減することができる。但し、第１所定画素と第２所定画素の位置が全て異なっている必要はなく、特に測光センサ１１３の周辺部分の画素においては、第１所定画素と第２所定画素の位置が同じ位置であっても構わない。例えば、図７において、画素ｐ（１，１），ｐ（１，４）およびｐ（４，１）などを第１所定画素および第２所定画素としても構わない。

また、第１所定画素または第２所定画素の配置は、測光センサ１１３の受光面に均等配置（同じ密度で配置）する必要はない。例えば、図８に示すように、第１所定画素または第２所定画素を配置する際の密度を測光センサ１１３の中央部分より周辺部分を相対的に高くするようにしても構わない。特に、一般的な測光センサは周辺部分の誤差が中央部分よりも大きくなる傾向にあるので、図８のように第１所定画素または第２所定画素を配置するのが好ましい。

さらに、図４のフローチャートでは、第１補正値を全部決定してから第２補正値を求めるように処理しているが、画素毎に第１補正値と第２補正値とを求めるようにしても構わない。或いは、第１補正値と第２補正値とが求まり次第、順次、当該画素の測光補正値までを求めるようにしても構わない。また、第１補正値と第２補正値とを求める順番を逆にしても構わない。

このように、本実施形態に係る撮像装置１００および測光装置１２１は、少なくとも一部の画素の位置が異なる第１所定画素の第１補正値と第２所定画素の第２補正値とを別々に求めて測光センサ１１３の測光値を補正することにより、精度の高い測光補正を行うことができる。

［被写体追尾機能への応用例］
次に、上記で説明した撮像装置１００および測光装置１２１の応用例について説明する。本応用例は、予め登録した特定の被写体を追尾する被写体追尾機能を有する撮像装置への適用例である。尚、被写体追尾に関する処理は制御部１０７で行うものとし、図９に示したように制御部１０７に追尾部１２２を設ける。尚、追尾部１２２以外は図１と同じである。

ここでは、測光センサ１１３の測光値を補正した図９の測光補正部１５４が出力する測光値（図４のステップＳ１１１が求めた測光値）を利用した簡単な被写体追尾機能の例を挙げて説明する。先ず、撮影者は、追尾したい特定の被写体（追尾被写体）を登録する操作を行う。例えば、図１において、撮影者は、接眼レンズ２０５を介してファインダを覗きながら追尾したい被写体を画面中央に配置し、操作部１１１のレリーズボタンを半押しする。これにより、画面中央部の被写体が追尾被写体として登録される。この時、追尾部１２２は、測光センサ１１３の補正後の受光面中央部分の分割測光値をメモリ１０８に記憶する。例えば中央部分の１５画素×１５画素の測光値がメモリ１０８に記憶される。尚、この時、追尾部１２２は、メモリ１０８に記憶される測光値に対してエッジ抽出処理などの画像処理を行って、追尾被写体の特徴が明確になるようにしても構わない。

そして、追尾部１２２が被写体追尾処理を開始すると、測光センサ１１３で分割測光される補正後の測光値を解析して、メモリ１０８に登録されている追尾被写体の測光値に類似している部分を検索する。類似部分の検索は、例えば、図２の測光センサ１１３の受光面において、１５画素×１５画素のブロックを左端から順番に１画素ずつスライドしながらブロック内の相関値を求め、相関値が最も高い部分を追尾被写体の位置とする。或いは、エッジ抽出した形状と類似した形状をパターン認識して、追尾被写体の位置を判定するようにしても構わない。

このようにして、追尾部１２２は、測光センサ１１３の測光値を用いて被写体追尾を行うことができる。特に、被写体追尾を行う際の測光値は、先の実施形態で説明したように、測光装置１２１で補正後の測光値を用いるので、追尾被写体が測光センサ１１３の中央部分から測光値誤差の大きい周辺部分に移動した場合でも、精度良く追尾被写体を検出することができる。

以上、本発明に係る測光装置および撮像装置について、各実施例を挙げて説明してきたが、その精神またはその主要な特徴から逸脱することなく他の多様な形で実施することができる。そのため、上述した実施例はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明は、特許請求の範囲によって示されるものであって、本発明は明細書本文にはなんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内である。

１００・・・撮像装置；１０１・・・カメラ本体；１０１・・・カメラ本体；１０２・・・ズームレンズ；１０３・・・メカニカルシャッタ；１０４・・・撮像素子；１０５・・・ＡＦＥ（アナログフロントエンド）；１０６・・・画像バッファ；１０７・・・制御部；１０８・・・メモリ；１０９・・・表示部；１１０・・・メモリカードＩ／Ｆ；１１１・・・操作部；１１２・・・シャッタ駆動部；１１３・・・測光センサ；１１４・・・ＡＦセンサ；１１５・・・ミラー駆動部；１１６・・・絞り駆動部；１１７・・・モータ；１１８・・・タイミング発生部（ＴＧ）；１５１・・・レンズ情報取得部；１５２・・・第１補正部；１５３・・・第２補正部；１５４・・・測光補正部；１５５・・・露出制御部；１２１・・・測光装置；２０１・・・ミラーボックス；２０２・・・焦点板；２０３・・・コンデンサレンズ；２０４・・・ペンタプリズム；２０５・・・接眼レンズ；２０６・・・ミラー；２０７・・・サブミラー；３０１・・・連動ピン；３０２・・・絞り；３０３・・・レンズ；３０４・・・レンズ制御部；３０５・・・フォーカス駆動部；３０６・・・モータ（Ｍ）；３０７・・・フォーカス位置検出部；３０８・・・ズームリング；３０９・・・ズーム位置検出部；３１０・・・接点コネクタ；３１１・・・メモリ

Claims (7)

1. 光学系を介して入射する光束を複数の領域に分割して受光した受光信号を出力し、前記複数の領域に離散的に配置された第１領域と、前記第１領域の間に配置された第２領域とを有する受光手段と、
   前記受光手段に応じて決められた、前記第１領域における前記受光信号に対する予め設定された所定の第１補正値を記憶する記憶手段と、
   前記光学系の情報を取得する取得手段と、
   前記取得手段で取得した光学系の情報に基づいて、前記第２領域における前記受光信号に対する第２補正値を求める演算手段と、
   前記第１補正値と前記第２補正値とに基づいて前記複数の領域に対する補正値を求め、前記受光信号を補正する補正手段と
   を有することを特徴とする測光装置。
2. 請求項１に記載の測光装置において、
   前記補正手段は、前記第２領域の第２補正値から前記第１領域に対する第２補正値を求め、当該求めた第２補正値と前記第１領域の第１補正値とに基づいて前記複数の領域に対する補正値を求め、前記受光信号を補正する
   ことを特徴とする測光装置。
3. 請求項１または２に記載の測光装置において、
   前記補正手段は、前記第１領域の第１補正値から前記第２領域に対する第１補正値を求め、当該求めた第１補正値と前記第２領域の第２補正値とに基づいて前記複数の領域に対する補正値を求め、前記受光信号を補正する
   ことを特徴とする測光装置。
4. 請求項１または２に記載の測光装置において、
   前記第１領域と前記第２領域の少なくとも一方は、前記複数の領域の中央部よりも周辺部に高密度に配置される
   ことを特徴とする測光装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の測光装置と、
   前記光学系を介して入射する像を撮像する撮像手段と、
   前記補正手段が補正した前記受光信号に基づいて前記撮像手段の露出制御を行う露出制御手段と
   を有することを特徴とする撮像装置。
6. 請求項５に記載の撮像装置において、
   前記受光手段は、前記光学系による像を結像する焦点板からの散乱光を受光することを特徴とする撮像装置。
7. 請求項５または６に記載の撮像装置において、
   前記補正手段が補正した前記受光信号に基づいて、前記光学系による像のうちの特定の対象の像を検出する像検出手段を備えることを特徴とする撮像装置。

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