JP2013178385A - 露出演算用プログラム、露出演算装置、および撮像装置 - Google Patents

露出演算用プログラム、露出演算装置、および撮像装置 Download PDF

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Abstract

【課題】外乱により測光値が一時的に大きく変動した場合でも、適切な露出が得られる露出演算用プログラムを提供する。
【解決手段】被写体からの光束を繰り返し測光する測光部137から測光値を取得する第1ステップと、測光値の分布に基づいて、上限閾値および下限閾値を設定する第2ステップと、測光部137から取得された測光値と、上限閾値および下限閾値とに基づいて、光束に対する露出値を演算する第3ステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とする露出演算用プログラム。
【選択図】 図1

Description

本発明は、露出演算用プログラム、露出演算装置、および撮像装置に関するものである。
従来より、連写撮影を行っている際に、測光値が大きく変動した場合には、撮影シーンが大きく変更されたものと判断して、測光値に追従して、光束に対する露出値を変動させることで、変更された撮影シーンに応じた露出で画像を撮影する一方、測光値の変動が小さい場合には、撮影シーンは類似しているものと判断して、連続して撮影された画像間において、露出の変動を滑らかにすることで、違和感の少ない画像を撮影する技術が知られている(たとえば、特許文献1参照)。
特開2009−251164号公報
しかしながら、従来技術では、たとえば、走行中の車両を撮影している際に、車両に太陽光が反射した反射光により、一瞬だけ測光値が大きく変動してしまった場合に、測光値に追従して露出値も大きく変動してしまい、撮影した画像が暗くなってしまう場合があった。
本発明が解決しようとする課題は、外乱により測光値が一時的に大きく変動した場合でも、適切な露出が得られる露出演算用プログラムを提供することである。
この発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、この符号は発明の理解を容易にするためだけのものであって発明を限定する趣旨ではない。
[1]本発明に係る露出演算用プログラムは、被写体からの光束を繰り返し測光する測光部(137)から測光値を取得する第1ステップと、前記測光値の分布に基づいて、上限閾値および下限閾値を設定する第2ステップと、前記測光部から取得された前記測光値と、前記上限閾値および前記下限閾値とに基づいて、前記光束に対する露出値を演算する第3ステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
[2]上記露出演算用プログラムに係る発明において、前記第2ステップにおいて、前記測光値の分布として、前記測光部(137)により繰り返し測光された前記測光値の標準偏差を算出するとともに、前記測光部により繰り返し測光された前記測光値の平均値を算出し、算出した前記測光値の標準偏差および平均値に基づいて、前記上限閾値および前記下限閾値を算出するように構成することができる。
[3]上記露出演算用プログラムに係る発明において、前記第2ステップにおいて、前記測光部(137)により繰り返し測光された測光値のうち、最新の測光値を含む所定数の測光値を現在から遡って取得し、取得した前記最新の測光値を含む所定数の測光値に基づいて、前記測光値の平均値を算出するように構成することができる。
[4]上記露出演算用プログラムに係る発明において、前記第2ステップにおいて、前記測光部(137)により繰り返し測光された前記測光値のうち、最新の測光値を除いた所定数の測光値を現在から遡って取得し、取得した前記最新の測光値を除いた所定数の測光値に基づいて、前記測光値の平均値を算出するように構成することができる。
[5]上記露出演算用プログラムに係る発明において、前記第2ステップにおいて、前記上限閾値を下記式(1)に基づいて決定し、前記下限閾値を下記式(2)に基づいて決定することを特徴とする露出演算用プログラム。
上限閾値=AveBV+(σ×rs) ・・・(1)
下限閾値=AveBV−(σ×rs) ・・・(2)
(なお、上記式(1)、(2)中、AveBVは測光値の平均値であり、σは測光値の標準偏差であり、rsは所定の係数である。)
[6]上記露出演算用プログラムに係る発明において、前記第3ステップにおいて、前記測光部(137)により繰り返し測光された前記測光値に基づいて前記光束に対する露出値を算出する際に、前記測光部により繰り返し測光された前記測光値のうち、前記上限閾値よりも大きい測光値および前記下限閾値より小さい測光値を除き、前記上限閾値から前記下限閾値までの範囲内に存在する測光値に基づいて、前記光束に対する露出値を算出するように構成することができる。
[7]上記露出演算用プログラムに係る発明において、前記第3ステップにおいて、前記測光部(137)により繰り返し測光された前記測光値に基づいて前記光束に対する露出値を算出する際に、前記測光部により繰り返し測光された前記測光値のうち、前記上限閾値よりも大きい前記測光値を、前記上限閾値と等しい値として扱い、前記下限閾値よりも小さい前記測光値を、前記下限閾値と等しい値として扱って、前記光束に対する露出値を算出するように構成することができる。
[8]本発明に係る露出演算装置は、被写体からの光束を繰り返し測光する測光部(137)と、前記測光部から測光値を取得する取得部(170)と、前記取得部により取得した前記測光値の分布に基づいて、上限閾値および下限閾値を算出する閾値算出部(170)と、前記取得部により取得した前記測光値と、前記上限閾値および前記下限閾値とに基づいて、前記光束に対する露出値を演算する露出値演算部(170)と、を備えることを特徴とする。
[9]本発明に係る撮像装置は、上記露出演算装置を備えることを特徴とする。
本発明によれば、外乱により測光値が一時的に大きく変動した場合でも、適切な露出を得ることができる。
図1は、本実施形態に係るカメラを示すブロック図である。 図2は、図1に示す測光センサを示す正面図である。 図3は、第1実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。 図4は、現在輝度値と対象輝度値とを説明するための図である。 図5は、外乱により輝度値が一時的に変動した場面において算出される露出値の一例を示すグラフである。 図6は、被写体の輝度値が連続的に変動している場面において算出される露出値の一例を示すグラフである。 図7は、被写体の輝度が連続的に変動している場面において算出される露出値の一例を示すグラフである。 図8は、第2実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本実施形態に係る一眼レフデジタルカメラ1を示すブロック図であり、本発明の撮像装置に関する構成以外のカメラの一般的構成については、その図示と説明を一部省略する。
≪第1実施形態≫
図1に示すように、本実施形態の一眼レフデジタルカメラ1(以下、単にカメラ1という。)は、カメラボディ100とレンズ鏡筒200とを備え、カメラボディ100とレンズ鏡筒200とは着脱可能に結合される。
レンズ鏡筒200には、レンズ211,212,213、および絞り220を含む撮影光学系が内蔵されている。
フォーカスレンズ212は、レンズ鏡筒200の光軸L1に沿って移動可能に設けられ、エンコーダ260によってその位置が検出されつつレンズ駆動モータ230によってその位置が調節される。
このフォーカスレンズ212の光軸L1に沿う移動機構の具体的構成は特に限定されない。一例を挙げれば、レンズ鏡筒200に固定された固定筒に回転可能に回転筒を挿入し、この回転筒の内周面にヘリコイド溝(螺旋溝)を形成するとともに、フォーカスレンズ212を固定するレンズ枠の端部をヘリコイド溝に嵌合させる。そして、レンズ駆動モータ230によって回転筒を回転させることで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ212が光軸L1に沿って直進移動することになる。なお、レンズ鏡筒200にはフォーカスレンズ212以外のレンズ211,213が設けられているが、ここではフォーカスレンズ212を例に挙げて本実施形態を説明する。
上述したようにレンズ鏡筒200に対して回転筒を回転させることによりレンズ枠に固定されたフォーカスレンズ212は光軸L1方向に直進移動するが、その駆動源としてのレンズ駆動モータ230がレンズ鏡筒200に設けられている。レンズ駆動モータ230と回転筒とは、たとえば複数の歯車からなる変速機で連結され、レンズ駆動モータ230の駆動軸を何れか一方向へ回転駆動すると所定のギヤ比で回転筒に伝達され、そして、回転筒が何れか一方向へ回転することで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ212が光軸L1の何れかの方向へ直進移動することになる。なお、レンズ駆動モータ230の駆動軸が逆方向に回転駆動すると、変速機を構成する複数の歯車も逆方向に回転し、フォーカスレンズ212は光軸L1の逆方向へ直進移動することになる。
フォーカスレンズ212の位置はエンコーダ260によって検出される。既述したとおり、フォーカスレンズ212の光軸L1方向の位置は回転筒の回転角に相関するので、たとえばレンズ鏡筒200に対する回転筒の相対的な回転角を検出すれば、その位置を求めることができる。
本実施形態のエンコーダ260としては、回転筒の回転駆動に連結された回転円板の回転をフォトインタラプタなどの光センサで検出して、回転数に応じたパルス信号を出力するものや、固定筒と回転筒の何れか一方に設けられたフレキシブルプリント配線板の表面のエンコーダパターンに、何れか他方に設けられたブラシ接点を接触させ、回転筒の移動量(回転方向でも光軸方向の何れでもよい)に応じた接触位置の変化を検出回路で検出するものなどを用いることができる。
絞り220は、上記撮影光学系を通過して、カメラボディ100に備えられた撮像素子110に至る光束の光量を制限するとともにボケ量を調整するために、光軸L1を中心にした開口径が調節可能に構成されている。絞り220による開口径の調節は、たとえば自動露出モードにおいて演算された適切な開口径が、カメラ制御部170からレンズ制御部250を介して絞り駆動部240へ送信されることにより行われる。また、開口径の調節は、カメラボディ100に設けられた操作部150を介したマニュアル操作により、設定された開口径がカメラ制御部170からレンズ制御部250を介して絞り駆動部240へ送信されることによっても行われる。なお、絞り220の開口径は図示しない絞り開口センサにより検出され、レンズ制御部250で現在の開口径が認識される。
一方、カメラボディ100は、被写体からの光束を撮像素子110、ファインダ135、測光センサ137および焦点検出モジュール161へ導くためのミラー系120を備える。このミラー系120は、回転軸123を中心にして被写体の観察位置と撮像位置との間で所定角度だけ回転するクイックリターンミラー121と、このクイックリターンミラー121に軸支されてクイックリターンミラー121の回動に合わせて回転するサブミラー122とを備える。図1においては、ミラー系120が被写体の観察位置にある状態を実線で示し、被写体の撮像位置にある状態を二点鎖線で示す。
ミラー系120は、被写体の観察位置にある状態では光軸L1の光路上に挿入される一方で、被写体の撮像位置にある状態では光軸L1の光路から退避するように回転する。
クイックリターンミラー121はハーフミラーで構成され、被写体の観察位置にある状態では、被写体からの光束(光軸L1)の一部の光束(光軸L2,L3)を当該クイックリターンミラー121で反射してファインダ135および測光センサ137に導き、一部の光束(光軸L4)を透過させてサブミラー122へ導く。これに対して、サブミラー122は全反射ミラーで構成され、クイックリターンミラー121を透過した光束(光軸L4)を焦点検出モジュール161へ導く。
したがって、ミラー系120が観察位置にある場合は、被写体からの光束(光軸L1)はファインダ135、測光センサ137および焦点検出モジュール161へ導かれ、撮影者により被写体が観察されるとともに、露出演算やフォーカスレンズ212の焦点調節状態の検出が実行される。そして、撮影者がレリーズボタンを全押しするとミラー系120が撮影位置に回動し、被写体からの光束(光軸L1)は全て撮像素子110へ導かれ、撮影した画像データを図示しないメモリに保存する。
クイックリターンミラー121で反射された被写体からの光束(光軸L2)は、撮像素子110と光学的に等価な面に配置された焦点板131に結像し、ペンタプリズム133と接眼レンズ134とを介して観察可能になっている。このとき、透過型液晶表示器132は、焦点板131上の被写体像に焦点検出エリアマークなどを重畳して表示するとともに、被写体像外のエリアにシャッター速度、絞り値、撮影枚数などの撮影に関する情報を表示する。これにより、撮影者は、撮影準備状態において、ファインダ135を通して被写体およびその背景ならびに撮影関連情報などを観察することができる。
また、接眼レンズ134の近傍には、測光用レンズ136と測光センサ137とが設けられ、焦点板131に結像した被写体光の一部を受光する。
測光センサ137は、二次元カラーCCDイメージセンサなどで構成され、撮影の際の露出値を演算するため、図2に示すように、撮影画面を複数の領域に分割して領域ごとの輝度に応じた測光信号を出力する。たとえば、図2に示す測光センサ137では、撮影画面が64個の測光領域137Aに分割されており、各測光領域137Aごとの輝度BV[1]〜BV[64]に応じた測光信号を出力する。そして、測光センサ137により出力された測光信号は、カメラ制御部170へ出力され、カメラ制御部170による露出制御に用いられる。なお、露出制御の詳細については、後述する。また、図2に示す測光領域137Aは一例であり、その数は特に限定されるものではない。
焦点検出モジュール161は、被写体光を用いた位相差検出方式による自動合焦制御を実行するための焦点検出素子であり、サブミラー122で反射した光束(光軸L4)の、撮像素子110の撮像面と光学的に等価な位置に固定されている。
AF−CCD制御部162は、オートフォーカスモードにおいて、焦点検出モジュール161のラインセンサ161dのゲインや蓄積時間などの蓄積条件を制御するものであり、焦点検出モジュール161に備えられた複数対のラインセンサ161dにて検出された像信号を各焦点検出エリアAFPに対応させて読み出し、読み出した像信号をカメラ制御部170およびデフォーカス演算部163へ出力する。
デフォーカス演算部163は、AF−CCD制御部162から送られてきた各焦点検出エリアAFPに対応した一対の像信号のずれ量をデフォーカス量に変換し、これをレンズ駆動量演算部164へ出力する。
レンズ駆動量演算部164は、デフォーカス演算部163から送られてきたデフォーカス量に基づいて、当該デフォーカス量に応じたレンズ駆動量Δdを演算し、これをレンズ駆動制御部165へ出力する。
レンズ駆動制御部165は、レンズ駆動量演算部164から送られてきたレンズ駆動量Δdに基づいて、レンズ駆動モータ230を駆動し、フォーカスレンズ212の位置を調整する。
撮像素子110は、カメラボディ100の、被写体からの光束の光軸L1上であって、レンズ211,212,213を含む撮影光学系の予定焦点面に設けられ、その前面にシャッター111が設けられている。この撮像素子110は、複数の光電変換素子が二次元に配置されたものであって、二次元CCDイメージセンサ、MOSセンサまたはCIDなどのデバイスから構成することができる。撮像素子110で光電変換された画像信号は、カメラ制御部170で画像処理されたのち図示しないメモリに保存される。なお、撮影画像を格納するメモリは内蔵型メモリやカード型メモリなどで構成することができる。
カメラ制御部170はマイクロプロセッサとメモリなどの周辺部品から構成され、撮像素子110から画像信号を読み出すとともに、必要に応じて所定の情報処理を施して、画像データを生成し、生成した画像データを、図示しないメモリに記憶させる。この他にも、カメラ制御部170は、撮影画像情報の補正、レンズ鏡筒200の焦点調節状態の検出、および絞り調節状態の検出など、カメラ1全体の制御を司る。
操作部150は、例えば、シャッターレリーズボタン、連写撮影や動画撮影を開始するためのスイッチ、および、カメラ1の各種動作モードを設定するためのモード設定スイッチなどを備えており、操作部150により、たとえば、オートフォーカスモード/マニュアルフォーカスモードの切換ができるようになっている。また、シャッターレリーズボタンのスイッチは、ボタンの半押しでONとなる第1スイッチSW1と、ボタンの全押しでONとなる第2スイッチSW2とを含む。
次に、図3を参照して、第1実施形態に係るカメラ1の動作例を説明する。図3は、第1実施形態に係るカメラ1の動作を示すフローチャートである。なお、図3に示すカメラ1の動作は、たとえば、カメラ1の電源がオンされることにより開始される。
まず、ステップS101では、測光センサ137により、測光処理が行われる。具体的には、測光センサ137は、各測光領域137Aにおける輝度BVを検出し、検出した輝度BVを、カメラ制御部170に送出する。たとえば、図2に示すように、撮影画面が64個の測光領域137Aに分割されている場合、測光センサ137は、各測光領域137Aにおける輝度を、輝度BV[1]〜BV[64]として検出する。そして、測光センサ137により検出された輝度BV[1]〜BV[64]を、カメラ制御部170に送出する。
ステップS102では、カメラ制御部170により、ステップS101で検出された測光領域137Aの輝度に基づいて、露出演算用の輝度値BVx[t]の演算が行われる。なお、露出演算用の輝度値BVx[t]の演算方法は、特に限定されないが、たとえば、特開2006−106617号公報に記載されているように、画面中央の測光領域137Aで検出された輝度BV、各測光領域137Aで検出された輝度の平均値BVave、各測光領域137Aで検出された輝度のうち最大の最大輝度BVmax、各測光領域137Aで検出された輝度のうち最小の最小輝度BVmin、画面上部における輝度と画面下部における輝度との差dHEとを算出し、下記式(3)に基づいて、露出演算用の輝度値BVx[t]を算出することができる。なお、下記式(3)中、k1〜k5は所定の重み係数である。
BVx[t]=k1・BVave+k2・BV+k3・BVmax+k4・BVmin+k5・dHE ・・・(3)
そして、カメラ制御部170は、算出した露出値演算用の輝度値BVx[t]を、現在の輝度値BVx[t]として、カメラ制御部170に備えるメモリに記憶する。
ステップS103では、カメラ制御部170により、現在までの測光処理に基づいて算出された複数の輝度値のうち、ステップS102で算出された現在輝度値BVx[t]を含むn個(たとえば、数十程度)の対象輝度値BVx[i]が、現在から遡って取得される。本実施形態では、測光センサ137による測光が繰り返し行われており(ステップS101)、カメラ制御部170は、測光センサ137による測光結果に基づいて輝度値を繰り返し算出し、算出した輝度値を、時系列に沿って、カメラ制御部170に備えるメモリに記憶する(ステップS102)。これにより、たとえば、図4に示すように、1回目の測光結果に基づく輝度値BVx[1]から、最新のt回目の測光結果に基づく輝度値BVx[t]までの履歴データが、カメラ制御部170のメモリに記憶されることとなる。そして、ステップS103で、カメラ制御部170は、1回目の測光結果に基づく輝度値BVx[1]から、最新のt回目の測光結果に基づく輝度値BVx[t]まで履歴データのうち、直近のn回分の測光結果に基づく輝度値の履歴データを、対象輝度値BVx[i]として取得する。すなわち、カメラ制御部170は、図4に示すように、t−n+1回目の測光結果に基づく輝度値BVx[t−n+1]から、最新のt回目の測光結果に基づく輝度値BVx[t]までのn個の輝度値を、対象輝度値BVx[i]として取得する。なお、本実施形態では、後述するステップS115で、取得された対象輝度値BVx[i]を用いて、露出値の演算が行われる。
そして、ステップS104では、カメラ制御部170により、現在輝度値BVx[t]を含む、現在から遡及して取得されたn個の対象輝度値BVx[i]の平均値Ave(BV)が、下記式(4)に基づいて算出される。
Ave(BV)=(ΣBVx[i])/n ・・・(4)
なお、上記式(4)において、Σはi=(t−n+1)〜tの総和を示す。
また、ステップS105では、カメラ制御部170により、現在輝度値BVx[t]を含む、現在から遡及して取得されたn個の対象輝度値BVx[i]の標準偏差σ(BA)が、下記式(5)に基づいて算出される。
Figure 2013178385
なお、上記式(5)においても、Σはi=(t−n+1)〜tの総和を示す。
ステップS106では、カメラ制御部170により、ステップS105で算出した対象輝度値BVx[i]の標準偏差σ(BA)が、所定値S以上であるか否かの判断が行われる、カメラ制御部170により、対象輝度値BVx[i]の標準偏差σ(BA)が所定値S未満であると判断された場合には、ステップS108に進み、カメラ制御部170により、制限基準値BVlimitが所定値Sと等しい値に設定される。ここで、本実施形態では、後述するように、対象輝度値BVx[i]を用いて露出値を演算する際に、外乱に基づく対象輝度値BVx[i]を露出演算から除外するために、ステップS105で算出した対象輝度値BVx[i]の標準偏差σ(BA)に基づいて、露出演算用の上限閾値および下限閾値を算出し、この上限閾値以上の対象輝度値BVx[i]、および下限閾値以下の対象輝度値BVx[i]は、外乱に基づく輝度値であると判断して、このような対象輝度値BVx[i]を露出演算から除外する。この際に、対象輝度値BVx[i]の標準偏差σ(BA)が小さくなり過ぎると、上限閾値から下限閾値までの範囲が小さくなり過ぎてしまい、外乱に基づくものではない対象輝度値BVx[i]も、露出演算から除外されてしまう場合がある。そこで、本実施形態では、外乱に基づくものではない対象輝度値BVx[i]を適切に露出値の演算に用いることができるように、対象輝度値BVx[i]の標準偏差σ(BA)が所定値S未満である場合には、上限閾値および下限閾値を演算するための制限基準値BVlimitを、所定値Sと等しい値に設定する。なお、所定値Sが大きすぎると、外乱に基づく対象輝度値BVx[i]を露出演算から適切に除外することができないため、所定値Sを、たとえば0.5とすることが好適である。
一方、ステップS106で、対象輝度値BVx[i]の標準偏差σ(BA)が、所定値S以上であると判断された場合には、ステップS107に進み、カメラ制御部170により、制限基準値BVlimitが、対象輝度値BVx[i]の標準偏差σ(BA)と等しい値に設定される。
次に、ステップS109では、カメラ制御部170により、ステップS104で算出した対象輝度値BVx[i]の平均値Ave(BV)と、ステップS107またはステップS108で設定した制限基準値BVlimitとに基づいて、露出演算用の上限閾値BVupperおよび下限閾値BVlowerの算出が行われる。具体的には、カメラ制御部170は、下記式(6)および下記式(7)に基づいて、露出演算用の上限閾値BVupperおよび下限閾値BVlowerをそれぞれ算出する。
BVupper=Ave(BV)+BVlimit×rs ・・・(6)
BVlower=Ave(BV)−BVlimit×rs ・・・(7)
なお、上記式(6)、(7)中、rsは、ステップS106の所定値Sよりも大きい所定の値であり、たとえば1とすることができる。ここで、本実施形態では、対象輝度値BVx[i]を用いて露出値を演算する際に、上限閾値BVupper以上の対象輝度値BVx[i]、および、下限閾値以下BVlowerの対象輝度値BVx[i]を、外乱に基づくものと判断して、露出演算から除外し、上限閾値BVupperと下限閾値以下BVlowerとの範囲内の対象輝度値BVx[i]のみに基づいて露出値を演算するものである。そのため、所定値rsを大きくするほど、上記式(6)、(7)に示すように、上限閾値BVupperと下限閾値BVlowerとの間の範囲、すなわち、露出演算に用いることができる対象輝度値BVx[i]の範囲が広くなるため、被写体の輝度変化に対する露出の追従性を向上させることができる。一方、所定値rsを小さくするほど、上限閾値BVupperから下限閾値BVlowerまでの範囲は小さくなるため、外乱に基づく対象輝度値BVx[i]を除外しやすくなり、外乱に対する露出の安定性を向上させることができる。このような観点から、所定値rsは適宜設定される。
次いで、ステップS110〜S114では、カメラ制御部170により、対象輝度値BVx[i]に対する重み係数wt[i]の算出が行われる。ここで、重み係数wt[i]とは、後述するように、露出値の算出に用いる対象輝度値BVx[i]に対して重み付けを行うためのものであり、最新の輝度値BVx[t]に近い直近の対象輝度値BVx[i]に対する重み係数wt[i]ほど値が大きく、過去の対象輝度値BVx[i] に対する重み係数wt[i]ほど値が小さくなるように設定される。なお、ステップS110〜S114の処理は、現在輝度値BVx[t]を含む、現在から遡及して取得されたn個全ての対象輝度値BVx[i] について、それぞれ行われる。
具体的には、まず、ステップS110では、カメラ制御部170により、対象輝度値BVx[i]が上限閾値BVupper以上であるか否かの判断が行われる。対象輝度値BVx[i]が上限閾値BVupper以上であると判断された場合は、ステップS113に進み、対象輝度値BVx[i]に対する重み係数wt[i]が0に設定される。このように、上限閾値BVupper以上の対象輝度値BVx[i]に対する重み係数wt[i]を0とすることで、上限閾値BVupper以上の対象輝度値BVx[i]を露出演算から除外することができる。一方、対象輝度値BVx[i]が上限閾値BVupperよりも小さい場合には、ステップS111に進む。
ステップS111では、カメラ制御部170により、対象輝度値BVx[i]が下限閾値BVlower以下であるか否かの判断が行われる。対象輝度値BVx[i]が、下限閾値BVlower以下であると判断された場合は、ステップS110の場合と同様に、ステップS113に進み、対象輝度値BVx[i]に対する重み係数wt[i]が0に設定される。このように、下限閾値BVlower以下の対象輝度値BVx[i]に対する重み付けを0とすることで、下限閾値BVlower以下の対象輝度値BVx[i]を露出演算から除外することができる。一方、対象輝度値BVx[i]が下限閾値BVupperよりも大きい場合には、ステップS112に進む。
ステップS112では、対象輝度値BVx[i]が、上限閾値BVupperよりも小さく、かつ、下限閾値BVlowerよりも大きいと判断されているため、カメラ制御部170により、この対象輝度値BVx[i]は外乱に基づくものではないものと判断され、下記式(8)に基づいて、対象輝度値BVx[i]に対する重み係数wt[i]が算出される。
wt[i]=S^(t−i+1) ・・・(8)
なお、上記式(8)中、Sは、0よりも大きく、1よりも小さい所定値であり、たとえば0.5とすることができる。また、「^」は累乗を表しており、S^(t−i+1)は、所定値S2の(t−i+1)乗であることを示している。このように、本実施形態では、最新の輝度値BVx[t]に近い対象輝度値BVx[i]に対する重み係数wt[i]ほど大きくなり、過去の対象輝度値BVx[i]に対する重み係数wt[i]ほど小さくなる。なお、上記式(8)中、iは、対象輝度値BVx[i]が対応する測光回数であり、t回目の測光結果に基づく対象輝度値BVx[t]ではtとなり、t−1回目の測光結果に基づく対象輝度値BVx[t−1]ではtとなる。
そして、ステップS114では、カメラ制御部170により、最新の現在輝度値BVx[t]を含む、現在から遡及して取得されたn個全ての対象輝度値BVx[i]について、重み係数wt[i]が算出されたか否かの判断が行われる。n個全ての対象輝度値BVx[i]について、重み係数wt[i]が算出されていない場合には、ステップS110に戻り、重み係数wt[i]が算出されていない対象輝度値BVx[i]について、重み係数wt[i]が算出される。
そして、ステップS115では、カメラ制御部170により、ステップS111またはステップS112で算出した対象輝度値BVx[i]の重み係数wt[i]を用いて、露出値BVexp[t]の算出が行われる。具体的には、カメラ制御部170は、下記式(9)に基づいて、露出値BVexp[t]を算出する。
BVexp[t]=Σ(BVx[i]×wt[i])/Σwt[i] ・・・(9)
なお、上記式(9)においても、Σはi=t〜(t−n+1)の総和を示す。
ステップS116では、カメラ制御部170により、操作部150に備えられたシャッターレリーズボタンの全押しがされたか否かの判断が行なわれる。シャッターレリーズボタンの全押しされていない場合には、ステップS101に戻り、シャッターレリーズボタンが全押しされるまで、露出値の演算が繰り返される。そして、シャッターレリーズボタンの全押しがされると、ステップS117に進む。
ステップS117では、カメラ制御部170により、ステップS115で算出された露出値BVexp[t]に基づいて露出制御が行われる。たとえば、カメラ制御部170は、適正露出が得られるように、露出値BVexp[t]に基づいて、絞り220の開口径、シャッター111のシャッタースピード、撮像素子110の受光感度を制御することで、撮像素子110に対する露出を制御する。そして、続くステップS118では、ステップS117で得られた適正露出で、画像の撮像が行われる。
以上のように、第1実施形態に係るカメラ1は動作する。
このように、第1実施形態では、対象輝度値BVx[i]の平均値Ave(BV)と、対象輝度値BVx[i]の標準偏差σ(BA)とを算出し、算出した平均値Ave(BV)と標準偏差σ(BA)とに基づいて、露出演算用の上限閾値BVupperおよび下限閾値BVlowerを算出する。そして、対象輝度値BVx[i]を用いて露出値BVexp[t]を算出する際に、上限閾値BVupper以上の対象輝度値BVx[i]および下限閾値BVlower以下の対象輝度値BVx[i]は、反射光などの外乱に基づくものであると判断し、このような対象輝度値BVx[i]に対する重み係数wt[i]を0とすることで、上限閾値BVupper以上の対象輝度値BVx[i]および下限閾値BVlower以下の対象輝度値BVx[i]を除外し、上限閾値BVupperと下限閾値BVlowerとの範囲内に存在する対象輝度値BVx[i]のみを用いて、露出値BVexp[t]の算出を行う。これにより、本実施形態では、たとえば、走行している車両を撮影している際に、太陽光が車両に反射した反射光や、車のヘッドライトなどの外乱により、対象輝度値BVx[i]が一瞬だけ大きく変動している場合に、このような外乱に基づく対象輝度値BVx[i]を、露出値の演算対象から除外することで、外乱による影響を有効に抑えて、適切な露出を得ることができる。特に、本実施形態では、太陽光が車両に反射した反射光や、車のヘッドライトなど、外乱が点光源に起因し、主要被写体(たとえば車)自体の輝度値は変動していない場合に、外乱により露出値が大きく変動することを有効に防止することができるため、主要被写体の輝度値に応じた露出で、画像を撮影することができる。
ここで、図5〜図7は、露出演算により算出された露出値の一例を示すグラフである。なお、図5〜図7では、実際に算出された輝度値を、輝度値BVxとして実線で表しており、実線で示す輝度値BVxに基づいて、本実施形態で算出された露出値BVexp[t]を「▲」で表している。また、実線で示す輝度値BVxに基づいて、特開2006−106617号公報に記載された方法で算出された露出値を、従来例1として「×」で表している。さらに、外乱の影響を抑えるために、実線で示す輝度値BVxに基づいて、下記式(10)に従って、対数平均値BVave_logを露出値として算出した従来例2を「○」で表している。
BVave_log[t]=β×BV+(1−β)×BVave_log[t−1] ・・・(10)
なお、下記式(10)中、βは、所定の重み係数(0≦β≦1)である。
たとえば、図5では、走行している車両を連写撮影している際に、車両に太陽光が反射した反射光や、車両のヘッドライトなどの外乱により、輝度値が一瞬だけ大きく変動した場面を例示している。図5に示すように、従来例1(図5中「×」で表す。)では、外乱により輝度値が大きく変動した際に、露出値が、輝度値に追従して大きく変動してしまい、撮影した画像が暗くなってしまう。これに対して、本実施形態(図5中「▲」で表す。)では、上限閾値BVupperおよび下限閾値BVlowerにより外乱に基づく輝度値BVx[t]を露出演算から除外できるため、従来例1と比べて、外乱による一時的な輝度値BVx[t]の変動による影響を抑制することができ、安定した露出で、画像の撮影を行うことができる。また、図5に示すように、本実施形態では、従来例2(図5中「○」で表す。)よりも、外乱による一時的な輝度値の変動に対して、露出が安定している。
また、図6は、たとえば、被写体が日陰から日向に移動したことにより、被写体の輝度値が高くなった場面を例示している。図6に示すように、本実施形態(図6中「▲」で表す。)では、従来例1(図6中「×」で表す。)および従来例2(図6中「○」で表す。)と同様に、連続的に被写体の輝度値が変動した場合には、露出値が、輝度値に追従するように変動するため、被写体の輝度値に応じた適切な露出で、画像を撮影することができる。また、本実施形態では、露出の安定性を重視した従来例2と比較すると、輝度値に対する露出値の追従性が高いため、被写体の輝度値が安定してから、被写体の輝度値に追従して露出値が安定するまでの時間を短くすることができる。
同様に、図7は、被写体が日向から日陰に移動したことにより輝度値が低下した場面を例示している。図7に示す例でも、図6に示す例と同様に、本実施形態(図7中「▲」で表す。)では、従来例1(図7中「×」で表す。)および従来例2(図7中「○」で表す。)と同じように、連続的に輝度値が変動した場合には、露出値が追従するように変動するため、被写体の輝度値に応じた適切な露出で、被写体を撮影することができる。また、図7に示す例でも、図6に示す例と同様に、本実施形態では、露出の安定性を重視した従来例2と比較すると、輝度値に対する露出値の追従性が高いため、被写体の輝度値が安定してから、被写体の輝度値に追従して、露出値が安定するまでの時間を短くすることができる。
このように、本実施形態によれば、外乱により輝度値が一時的に大きく変動した場合に、輝度値に追従して露出値が大きく変動してしまうことを有効に抑制することができるため、たとえば、外乱により撮影画像が暗くなってしまうことを有効に防止することができるとともに、構図の変更などにより、輝度値が連続的に変動している場合には、被写体の輝度値に追従して露出値が変動するため、被写体の輝度値に応じた適切な露出で、画像を撮影することができる。
≪第2実施形態≫
次に、本発明の第2実施形態を図面に基づいて説明する。第2実施形態では、図1に示すカメラ1において、図8に示すように、カメラ1が動作すること以外は、第1実施形態と同様である。以下において、図8を参照して、第2実施形態に係るカメラ1の動作について説明する。なお、図8は、第2実施形態に係るカメラ1の動作を示すフローチャートである。
まず、図8に示すステップS201〜S209では、第1実施形態のステップS101〜S109と同様に、測光結果に基づいて、対象輝度値BVx[i]の平均値Ave(BV)および標準偏差σ(BV)が算出され(ステップS201〜S205)、算出された対象輝度値BVx[i]の平均値Ave(BV)および標準偏差σ(BV)に基づいて、上限閾値BVupperおよび下限閾値BVlowerの算出が行われる(ステップS206〜S209)。
そして、ステップS210〜S215では、カメラ制御部170により、対象輝度値BVx[i]に対する重み係数wt[i]の算出が行われる。ここで、第2実施形態では、対象輝度値BVx[i]が上限閾値BVupper以上である場合に(ステップS210=Yes)、ステップS211に進み、カメラ制御部170により、対象輝度値BVx[i]が上限閾値BVupperと等しい値に設定される。また、対象輝度値BVx[i]が下限閾値BVlower以下である場合に(ステップS212=Yes)、ステップS213に進み、カメラ制御部170により、対象輝度値BVx[i]が下限閾値BVlowerと等しい値に設定される。このように、第2実施形態では、外乱により対象輝度値BVx[i]が大きく変動した場合でも、外乱に基づく対象輝度値BVx[i]が、上限閾値BVupperおよび下限閾値BVlowerで制限されるため、外乱による影響を有効に抑えることができる。
そして、ステップS214では、第1実施形態のステップS112と同様に、対象輝度値BVx[i]に対する重み係数wt[i]の算出が行われ、n個全ての対象輝度値BVx[i]について重み係数wt[i]が算出された場合に(ステップS215=Yes)、ステップS216に進み、第1実施形のステップS115と同様に、露出値BVexp[t]の算出が行われる。なお、第2実施形態で露出値BVexp[t]の算出する際には、上限閾値BVupper以上である対象輝度値BVx[i]、および、下限閾値BVlower以下である対象輝度値BVx[i]についても、最新の対象輝度値BVx[t]に近い直近の対象輝度値BVx[i]に対する重み係数wt[i]ほど大きく、過去の対象輝度値BVx[i]に対する重み係数wt[i]ほど小さくなるように、対象輝度値BVx[i]に対する重み付けが行われる。
ステップS217〜S219では、第1実施形態のステップS116〜S118と同様に、シャッターレリーズボタンが全押しされたら(ステップS116=Yes)、ステップS216で算出された露出値BVexp[t]に基づいて、露出制御が行われ(ステップS218)、得られた露出で画像撮影が行われる(ステップS219)。
以上のように、第2実施形態では、対象輝度値BVx[i]が上限閾値BVupper以上である場合に、対象輝度値BVx[i]を上限閾値BVupperと等しい値に設定し、あるいは、対象輝度値BVx[i]が下限閾値BVlower以下である場合に、対象輝度値BVx[i]を下限閾値BVlowerと等しい値に設定する。これにより、第2実施形態では、第1実施形態の効果に加えて、外乱により対象輝度値BVx[i]が大きく変動した場合でも、外乱に基づく対象輝度値BVx[i]を、上限閾値BVupperまたは下限閾値BVlowerで制限することができるため、外乱の影響を有効に抑えることができ、外乱に対して安定した露出を得ることができる。
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
たとえば、上述した実施形態では、対象輝度値BVx[i]の平均値Ave(BV)および標準偏差σ(BV)を、現在輝度値BVx[t]を含む対象輝度値BVx[i]に基づいて算出する構成を例示したが、この構成に限定されるものではなく、たとえば、対象輝度値BVx[i]の平均値Ave(BV)および標準偏差σ(BV)を、現在輝度値BVx[t]を除いた、現在から遡って取得されるn個の輝度値に基づいて算出する構成としてもよい。この場合、たとえば、現在輝度値が外乱に基づくものである場合には、過去の測光結果から、最新の現在輝度値BVx[t]が外乱に基づくものであるか否かを判断することができるため、最新の現在輝度値BVx[t]が外乱に基づくものであるか否かをより適切に判断することができる。
また、上述した実施形態では、測光センサ137により測光を行う構成を例示したが、この構成に限定されるものではなく、たとえば、撮像素子110により測光を行う構成としてもよい。
なお、上述した実施形態のカメラ1は特に限定されず、例えば、デジタルビデオカメラ、レンズ交換式のデジタルカメラ、レンズ一体型のデジタルカメラ、携帯電話用のカメラなどのその他の光学機器に本発明を適用してもよい。
1…一眼レフデジタルカメラ
100…カメラボディ
110…撮像素子
137…測光センサ
150…操作部
161…焦点検出モジュール
170…カメラ制御部
200…レンズ鏡筒

Claims (9)

  1. 被写体からの光束を繰り返し測光する測光部から測光値を取得する第1ステップと、
    前記測光値の分布に基づいて、上限閾値および下限閾値を設定する第2ステップと、
    前記測光部から取得された前記測光値と、前記上限閾値および前記下限閾値とに基づいて、前記光束に対する露出値を演算する第3ステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とする露出演算用プログラム。
  2. 請求項1に記載の露出演算用プログラムであって、
    前記第2ステップにおいて、前記測光値の分布として、前記測光部により繰り返し測光された前記測光値の標準偏差を算出するとともに、前記測光部により繰り返し測光された前記測光値の平均値を算出し、算出した前記測光値の標準偏差および平均値に基づいて、前記上限閾値および前記下限閾値を算出することを特徴とする露出演算用プログラム。
  3. 請求項2に記載の露出演算用プログラムであって、
    前記第2ステップにおいて、前記測光部により繰り返し測光された測光値のうち、最新の測光値を含む所定数の測光値を現在から遡って取得し、取得した前記最新の測光値を含む所定数の測光値に基づいて、前記測光値の平均値を算出することを特徴とする露出演算用プログラム。
  4. 請求項2に記載の露出演算用プログラムであって、
    前記第2ステップにおいて、前記測光部により繰り返し測光された前記測光値のうち、最新の測光値を除いた所定数の測光値を現在から遡って取得し、取得した前記最新の測光値を除いた所定数の測光値に基づいて、前記測光値の平均値を算出することを特徴とする露出演算用プログラム。
  5. 請求項3または4に記載の露出演算用プログラムであって、
    前記第2ステップにおいて、前記上限閾値を下記式(1)に基づいて決定し、前記下限閾値を下記式(2)に基づいて決定することを特徴とする露出演算用プログラム。
    上限閾値=AveBV+(σ×rs) ・・・(1)
    下限閾値=AveBV−(σ×rs) ・・・(2)
    (なお、上記式(1)、(2)中、AveBVは測光値の平均値であり、σは測光値の標準偏差であり、rsは所定の係数である。)
  6. 請求項1〜5のいずれかに記載の露出演算用プログラムであって、
    前記第3ステップにおいて、前記測光部により繰り返し測光された前記測光値に基づいて前記光束に対する露出値を算出する際に、前記測光部により繰り返し測光された前記測光値のうち、前記上限閾値よりも大きい測光値および前記下限閾値より小さい測光値を除き、前記上限閾値から前記下限閾値までの範囲内に存在する測光値に基づいて、前記光束に対する露出値を算出することを特徴とする露出演算用プログラム。
  7. 請求項1〜5のいずれかに記載の露出演算用プログラムであって、
    前記第3ステップにおいて、前記測光部により繰り返し測光された前記測光値に基づいて前記光束に対する露出値を算出する際に、前記測光部により繰り返し測光された前記測光値のうち、前記上限閾値よりも大きい前記測光値を、前記上限閾値と等しい値として扱い、前記下限閾値よりも小さい前記測光値を、前記下限閾値と等しい値として扱って、前記光束に対する露出値を算出することを特徴とする露出演算用プログラム。
  8. 被写体からの光束を繰り返し測光する測光部と、
    前記測光部から測光値を取得する取得部と、
    前記取得部により取得した前記測光値の分布に基づいて、上限閾値および下限閾値を算出する閾値算出部と、
    前記取得部により取得した前記測光値と、前記上限閾値および前記下限閾値とに基づいて、前記光束に対する露出値を演算する露出値演算部と、を備える露出演算装置。
  9. 請求項8に記載の露出演算装置を備える撮像装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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