(57)【要約】【課題】  撮影シーンに関わらず、応答性良く、且つ、微細な光量調整を行うこと。【解決手段】  光の透過率を変更可能な光量調整素子と、前記光量調整素子を通過した光を光電変換するとともに、各フレームにおいて予め決められた周期で間欠的に電荷蓄積を行うことにより露光量を変更することが可能な撮像素子と、予め設定された目標露光量となるように、前記光量調整素子の透過率と、前記撮像素子による露光量とを制御する制御手段と、を有する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の透過率を変更可能な光量調整素子と、
前記光量調整素子を通過した光を光電変換するとともに、各フレームにおいて予め決められた周期で間欠的に電荷蓄積を行うことにより露光量を変更することが可能な撮像素子と、
予め設定された目標露光量となるように、前記光量調整素子の透過率と、前記撮像素子による露光量とを制御する制御手段と
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
測光手段を更に有し、
前記制御手段は、前記測光手段による測光値と前記目標露光量とに基づく減光量が予め決められた値よりも大きい場合に、前記目標露光量となるように、前記光量調整素子の透過率と前記撮像素子による露光量とを決定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記目標露光量に基づいて、前記撮像素子が設定可能な露光量を決定するとともに、前記撮像素子による露光量と前記目標露光量との差に対応する減光量となるように、前記光量調整素子の透過率を決定することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記目標露光量以上であって、且つ、前記目標露光量に最も近い露光量となるように、前記撮像素子による露光量を決定することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記光量調整素子は、有機エレクトロクロミック素子であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記光量調整素子は、液晶素子であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記減光量が、前記光量調整素子の最大の透過率で透過できる光の減光量よりも小さい場合に、前記制御手段は、前記光量調整素子を光路から退避させるとともに、前記減光量に基づいた目標露光量となるように、前記撮像素子による露光量を決定することを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
減光量および当該減光量に達する速度を指定するための指定手段を更に有し、
前記制御手段は、前記減光量及び前記速度に応じて、前記光量調整素子の透過率と、前記撮像素子による露光量の少なくともいずれか一方を制御することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記速度が予め決められた速度よりも早く、且つ、前記減光量が前記光量調整素子の透過率により調整可能な範囲内である場合に、前記制御手段は、前記撮像素子による露光量を制御することを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記速度が予め決められた速度よりも遅く、且つ、前記減光量が前記光量調整素子の透過率により調整可能な範囲内である場合に、前記制御手段は、前記光量調整素子の透過率を制御することを特徴とする請求項８または９に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記減光量が、前記光量調整素子の透過率により調整可能な範囲外である場合に、前記制御手段は、前記光量調整素子の透過率と前記撮像素子による露光量とを制御することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記速度が第１の速度である場合に、前記第１の速度よりも早い第２の速度の場合よりも、フレーム間における前記撮像素子による露光量の変化を小さくすることを特徴とする請求項９または１１に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記光量調整素子は、有機エレクトロクロミック素子であることを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記光量調整素子は、液晶素子であることを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１５】
前記指定手段により前記減光量が指定されていない場合に、前記制御手段は、前記光量調整素子を光路から退避させることを特徴とする請求項１４に記載の撮像装置。
【請求項１６】
光の透過率を変更可能な光量調整素子と、前記光量調整素子を通過した光を光電変換するとともに、各フレームにおいて予め決められた周期で間欠的に電荷蓄積を行うことにより露光量を変更することが可能な撮像素子と、を有する撮像装置の制御方法であって、
取得手段が、減光量を取得する取得工程と、
制御手段が、前記減光量に基づく目標露光量となるように、前記光量調整素子の透過率と、前記撮像素子による露光量とを制御する制御工程と
を有することを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及びその制御方法に関し、更に詳しくは、光の透過率を変更な光量調整素子を有する撮像装置及びその制御方法及びレンズユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の撮像装置において、ＮＤフィルタなどの減光部材を用いて被写体光量を減光する技術が知られている。例えば、減光率に係る濃度が異なる可変ＮＤフィルタを用いて、撮影シーンの明るさに応じて適切な減光率を選択することで、ユーザーが所望する明るさの画像（または映像）を取得することができる。
【０００３】
この可変ＮＤフィルタとしては、例えば、液晶素子や無機エレクトロクロミック（ＥＣ）薄膜を用いた素子（以下、「ＥＣ素子」と呼ぶ。）などの光学的な可変減光手段が提案されている。特許文献１及び２では、ＥＣ素子材料などを用いた着色・消色技術を活用し、従来のＮＤフィルタと同様の効果を得る技術について提案されている。
【０００４】
一方、ＮＤフィルタなどの光学素子を用いずに、撮像素子における電荷蓄積を制御することで、撮影シーンの明るさを制御することができる。特許文献３には、光電変換部により変換された電荷を蓄積部に複数回転送し、複数回転送された電荷をまとめて蓄積することで、露光時間、露光量などの条件を高速かつ自在に変化させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４３８４７３０号公報
【特許文献２】特開平６−３０１０６５号公報
【特許文献３】特開２０１０−１５７８９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び２で提案されている技術では、ＥＣ素子におけるＥＣ層への通電駆動において、酸化還元反応の反応時間に応じた着色、消色完了までに所定の静定時間を要する。したがって、可変ＮＤフィルタとしてＥＣ素子を用いた場合は、所望の減光率になるまで時間がかかり、ユーザーやカメラからの指示に対して遅延時間が生じてしまい、輝度変化への対応が遅延するという問題がある。
【０００７】
一方、特許文献３で提案されている技術では、被写体輝度によっては、１フレーム期間に行われる複数回の電荷蓄積における一回当たりの蓄積時間が短くなる場合がある。そのような場合、撮像装置で制御可能な最短の露光時間の分解能との乖離が生じ、微細な光量調整ができない。
【０００８】
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、撮影シーンに関わらず、応答性良く、且つ、微細な光量調整を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、光の透過率を変更可能な光量調整素子と、前記光量調整素子を通過した光を光電変換するとともに、各フレームにおいて予め決められた周期で間欠的に電荷蓄積を行うことにより露光量を変更することが可能な撮像素子と、予め設定された目標露光量となるように、前記光量調整素子の透過率と、前記撮像素子による露光量とを制御する制御手段とを有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、撮影シーンに関わらず、応答性良く、且つ、微細な光量調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態における撮像装置の外観図。
【図２】第１の実施形態に係る撮像装置の概略機能構成を示すブロック図。
【図３】第１の実施形態における撮像素子の一部構成を示す回路図。
【図４】第１の実施形態における撮像素子の駆動シーケンスを示すタイミングチャート。
【図５】光量調整素子として用いるエレクトロクロミック素子の説明図。
【図６】エレクトロクロミック材料を用いた光量調整フィルタの応答時間と吸光度の関係を示す図である。
【図７】第１の実施形態におけるイメージャＮＤ機能と光量調整素子を併用した吸光度（減光量）の調整の効果を説明する図。
【図８】第１の実施形態における減光量を制御する手順を示すフローチャート。
【図９】第２の実施形態における光量調整フィルタの構成概略と印加電圧に対する透過率の特性を示す図。
【図１０】第２の実施形態における撮像装置の概略機能構成を示すブロック図。
【図１１】第３の実施形態における撮像装置の外観図。
【図１２】第３の実施形態における撮像装置の概略機能構成を示すブロック図。
【図１３】第３の実施形態における撮像素子の一部構成を示す回路図。
【図１４】第３の実施形態における撮像素子の駆動シーケンスを示すタイミングチャート。
【図１５】第３の実施形態における撮像素子の駆動制御パルスに対応するポテンシャル状態を示す図。
【図１６】第３の実施形態における撮像素子の駆動制御パルスφＴＸ１Ａ（ｎ）、φＴＸ１Ａ（ｎ＋１）の詳細を説明するタイミングチャート。
【図１７Ａ】、
【図１７Ｂ】、
【図１７Ｃ】第３の実施形態における減光量を制御する手順を示すフローチャート。
【図１８】第４の実施形態における撮像装置の概略機能構成を示すブロック図。
【図１９Ａ】、
【図１９Ｂ】第４の実施形態における減光量を制御する手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態を詳細に説明する。ただし、本形態において例示される構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、本発明がそれらの例示に限定されるものではない。
【００１３】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態における撮像装置１００の外観図であり、図１（ａ）は撮像装置１００の正面図、図１（ｂ）は撮像装置１００の背面図を示している。撮像装置１００は、内部に撮像素子やシャッター装置を収納した撮像装置本体１５１と、内部に絞りを有した撮影光学系１５２を有する。また、その背面及び上面には、撮影情報や映像を表示するため表示部１５３や、各種スイッチが配置されている。
【００１４】
スイッチとしては、主に静止画の撮影を行うために使用するスイッチ１５４、動画撮影を開始／停止するための釦であるスイッチ１５５、撮影モードを選択するための撮影モード選択レバー１５６を有する。更に、撮像装置１００の機能設定を行う機能設定モードへ移行するためのメニューボタン１５７、各種の設定値を変更するためのアップスイッチ１５８とダウンスイッチ１５９、各種の設定値を変更するためのダイアル１６０を有する。また、撮像装置本体１５１内に収納されている記録媒体に記録されている映像を表示部１５３上で再生する再生モードへ移行するための再生ボタン１６１を有する。
【００１５】
図２は、図１に示す撮像装置１００の概略機能構成を示すブロック図である。撮影光学系１５２は、レンズ１８０及び光量を調節するための絞り１８１を有する。なお、レンズ１８０は、図２では１枚のレンズとして表しているが、通常、フォーカスレンズやズームレンズなどの複数のレンズにより構成されている。光学フィルタ１８３及び光量調整素子１８５Ａは、絞り１８１と撮像素子１８４との間に設置される。絞り１８１は、測光部１７０により得られた測光値に基づいて、システム制御ＣＰＵ１７８により求められた露出値に基づいて、その開口が制御される。なお、当該露出値は、測光部１７０により得られた測光値に基づいて、システム制御ＣＰＵ１７８により算出される。
【００１６】
光学フィルタ１８３は、撮像素子１８４に入射する光の波長、及び、撮像素子１８４に伝達する空間周波数を制限する。光量調整素子１８５Ａは、透過率が変更可能であって、撮像素子１８４に入射する光量を減衰させるが、その透過率は光量調整素子制御部１８６から印加される駆動電圧により制御される。
【００１７】
撮影光学系１５２により結像された被写体の光学像は、光学フィルタ１８３及び光量調整素子１８５Ａを通過して撮像素子１８４に入射し、電気的な画像信号に変換される。撮像素子１８４は、例えば、Ultra High Definition Televisionの規格を満たすのに十分な画素数、信号読み出し速度、色域、ダイナミックレンジを有する。また、本第１の実施形態の撮像素子１８４は、画像信号をデジタル画像データに変換して出力するものとするが、デジタル画像データへの変換は、撮像素子１８４の外部で行っても構わない。
【００１８】
デジタル信号処理部１８７は、撮像素子１８４から出力されたデジタル画像データに各種の補正を行った後、画像データを圧縮する。光量調整素子制御部１８６は、光量調整素子１８５Ａに信号を送り、適切な減光量となるよう制御する。タイミング発生部１８９は、撮像素子１８４、デジタル信号処理部１８７に各種タイミング信号を出力する。システム制御ＣＰＵ１７８は、各種演算を行い、撮像装置１００全体を制御する。
【００１９】
メモリ部１９０は、デジタル信号処理部１８７からシステム制御ＣＰＵ１７８を介して出力されたデジタル画像データ等を一時的に記憶するために用いられる。表示部１５３は、表示インターフェース（Ｉ／Ｆ）部１９１を介して撮影された画像を表示する。記録媒体１９３は、着脱可能な半導体メモリ等から構成され、画像データや付加データ等を記録するために用いられ、記録インターフェース（Ｉ／Ｆ）部１９２を介して、記録または読み出しが行われる。外部インターフェース部１９６は、外部コンピュータ１９７等と通信するために用いられる。また、プリンタ１９５は小型インクジェットプリンタ等のプリンタであって、プリントインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１９４を介して、撮影された画像がプリンタ１９５に出力される。更に、撮像装置１００は、無線インターフェース部１９８を介して、インターネットなどのコンピュータネットワーク１９９と通信することができる。スイッチ入力部１７９は、スイッチ１５４、スイッチ１５５、及び各種モードの切り替えを行う複数のスイッチを含む。
【００２０】
●画素部の構成
図３は、撮像素子１８４の一部を示す回路図である。図３では、撮像素子１８４の多数の画素のうち、１行１列目（１，１）の画素１３０と任意のｍ行１列目（ｍ，１）の画素１３１を示している。なお、画素１３０と画素１３１の構成は同様であるため、同じ構成要素には同じ参照番号を付している。
【００２１】
画素１３０，１３１は、それぞれ、フォトダイオード（ＰＤ）５００光電変換部、第１の転送トランジスタ５０１Ａ、信号保持部５０７Ａ（蓄積部）、第２の転送トランジスタ５０２Ａ、第３の転送トランジスタ５０３を有する。更に、フローティングディフュージョン（ＦＤ）領域５０８、リセットトランジスタ５０４、増幅トランジスタ５０５、選択トランジスタ５０６を有する。
【００２２】
第１の転送トランジスタ５０１Ａは転送パルスφＴＸ１Ａにより制御され、第２の転送トランジスタ５０２Ａは転送パルスφＴＸ２Ａにより制御される。また、リセットトランジスタ５０４はリセットパルスφＲＥＳにより制御され、選択トランジスタ５０６は選択パルスφＳＥＬにより制御される。さらに第３の転送トランジスタ５０３は転送パルスφＴＸ３により制御される。各制御パルスは、不図示の垂直走査回路から送出される。５２０，５２１は電源線、５２３は画素１３０，１３１からの信号を出力する信号出力線である。
【００２３】
●イメージャＮＤ機能
本実施形態においては、撮像素子１８４の電荷蓄積のタイミングを制御することにより、入射した光の減光量を制御することができる。以下、撮像素子１８４の電荷蓄積のタイミングを制御するにより減光する機能を、「イメージャＮＤ機能」と呼ぶ。
【００２４】
図４は、撮像素子１８４のイメージャＮＤ機能を実現するように電荷蓄積及び読み出しを制御する際の動作を説明するためのタイミングチャートであり、転送部やリセットトランジスタの制御信号等を示している。ここでは、一例として、３０ｆｐｓで動画撮影を行い、１フレーム期間である１／３０秒の間に、１／４８０秒の蓄積を４回行って加算することにより、画像信号を得る場合について説明する。
【００２５】
なお、撮像素子１８４は、垂直方向に多数行の画素列があり、図４では第１行目のタイミングを示しており、各信号の後に付した添え字の（１）は１行目を表している。そして、この１行目の制御を水平同期信号により順次タイミングをずらしながら垂直方向に順に実行することで、所謂、ローリングシャッター駆動による撮像素子１８４の全画素の電荷蓄積及び読み出し動作が行われる。
【００２６】
図４において、垂直同期信号φＶの立ち上がり時刻ｔ１及びｔ６は、１フレーム期間が始まることを示す垂直同期信号で、ｔ１からｔ６までの時間が１フレーム期間（１／３０秒）に対応している。また、撮影条件としては、１／３０秒の間に１／４８０秒の蓄積を４回加算することにより、１／１２０秒の露光１回分と等価な露光量を得る場合を示している。
【００２７】
まず、時刻ｔ１において、タイミング発生部１８９にて垂直同期信号φＶがハイレベルになると同時に、水平同期信号φＨがハイレベルになる。垂直同期信号φＶ及び水平同期信号φＨがハイレベルになる時刻ｔ１に同期して、第１行目のリセットパルスφＲＥＳ（１）がローレベルとなると、第１行目のリセットトランジスタ５０４がオフとなる。これにより、ＦＤ領域５０８のリセット状態が解除される。同時に、第１行目の選択パルスφＳＥＬ（１）がハイレベルとなると第１行目の選択トランジスタ５０６がオンとなって、第１行目の画像信号の読み出しが開始される。
【００２８】
そして、ＦＤ領域５０８の電位の変化に応じた出力が増幅トランジスタ５０５及び選択トランジスタ５０６を介して信号出力線５２３に読み出される。そして、不図示の読み出し回路に供給されて、前フレームで蓄積された第１行目の画像信号（動画）として外部に出力される。
【００２９】
時刻ｔ２において、第１行目の転送パルスφＴＸ２（１）がハイレベルとなると、第１行目の第２の転送トランジスタ５０２Ａがオンとなる。このとき、リセットパルスφＲＥＳ（１）がハイレベルになりリセットトランジスタ５０４がオン状態になっているため、第１行目のＦＤ領域５０８及び第１の信号保持部５０７Ａが電源電圧にリセットされる。なお、時刻ｔ２には、第１行目の選択パルスφＳＥＬ（１）はローレベルになっている。
【００３０】
時刻ｔ３において、第１行目の転送パルスφＴＸ３（１）がローレベルとなると、第３の転送トランジスタ５０３がオフとなり、第１行目のＰＤ５００のリセットが解除され、ＰＤ５００での動画用としての信号電荷の蓄積が開始される。なお、第３の転送トランジスタ５０３がオンの間は、ＰＤ５００に蓄積された電荷は、電源線５２１を介して排出される（電荷排出領域）。
【００３１】
時刻ｔ４において、第１行目の転送パルスφＴＸ１（１）がハイレベルとなると、第１の転送トランジスタ５０１Ａがオンとなり、ＰＤ５００に蓄積された電荷は、信号保持部５０７Ａに転送される。
【００３２】
時刻ｔ５において、第１行目の転送パルスφＴＸ１（１）がローレベルになると、第１の転送トランジスタ５０１Ａがオフとなり、ＰＤ５００に蓄積された電荷の信号保持部５０７Ａへの転送が終了する。
【００３３】
ここで、時刻ｔ３から時刻ｔ５が、１フレーム期間における動画の１回の蓄積時間１／４８０秒に相当し、斜線部領域の蓄積時間６０２−１として示している。このような蓄積動作を離散的に４回行い、斜線部領域の蓄積時間６０２−１，６０２−２，６０２−３，６０２−４として示している。そして、これら４回の蓄積時間に得られた電荷を加算することで、合計の蓄積時間（１／４８０秒×４回＝１／１２０秒）に得られた電荷を得る。なお、蓄積時間６０２−２，６０２−３，６０２−４における制御動作は、蓄積時間６０２−１と同様であるため、説明を省略する。
【００３４】
次に、時刻ｔ６において、タイミング発生部１８９の制御により、垂直同期信号φＶがハイレベルになると同時に、水平同期信号φＨがハイレベルになり、次の撮影周期が開始される。そして、時刻ｔ１からｔ６の間の、蓄積時間６０２−１，６０２−２，６０２−３，６０２−４に得られた電荷を加算した第Ｎフレームの第１行目の画像信号が、時刻ｔ６以降に画像信号（動画）としてデジタル信号処理部１８７に出力される。
【００３５】
なお、第２行目以降は、時刻ｔ１直後の水平同期振動φＨに同期して実行される。すなわち時刻ｔ１から時刻ｔ６の間に、順次、各行における電荷の蓄積及び読み出しが開始される。
【００３６】
以上のようなタイミングチャートに示す駆動により、１／３０秒の１フレーム期間中に１／４８０秒の蓄積を４回加算することにより１／１２０秒の露光一回分と等価な露光量を得ることができる。この露光量は、１フレーム期間である１／３０秒間フルに露光した場合と比べて、１／４の露光量となる。従って、ＮＤフィルタの減光量に換算すると、総露光量が１／４となる、ＮＤ２段分の減光効果が発揮されることになる。
【００３７】
なお、図４に示すフローチャートによる駆動はＮＤ２段分の効果を発揮する例であるが、一回あたりの電荷蓄積時間を適宜設定することによって、総露光量を制御し、減光効果を任意に調整することができる。
【００３８】
例えば、１／３０秒の１フレーム期間中に４回、電荷蓄積及び転送動作を繰り返す場合、１回あたりの設定可能な電荷蓄積時間は、最大で１フレーム期間である１／３０秒の１／４にあたる１／１２０秒となる。このとき、電荷蓄積時間の合計は１／１２０秒露光を４回繰り返すため、４倍すると１／３０秒となり、１フレーム期間である１／３０秒に等しくなる。これが減光効果が無い状態に相当する。
【００３９】
また１／３０秒の撮影周期中に、４回、電荷蓄積及び転送動作を繰り返し、１回あたりの電荷蓄積時間が図４に示す例の半分の１／２４０秒である場合、電荷蓄積時間の合計は１／２４０秒を４倍した１／６０秒となる。これは１フレーム期間である１／３０秒の１／２なので、１／３０秒間フルに露光した場合に比べて１／２の露光量となる。つまり、光量を１／２にする、ＮＤ１段分の減光効果となる。
【００４０】
同様に、１回あたりの電荷蓄積時間が１／９６０秒である場合、露光量が１／８となるＮＤ３段分の減光効果、さらには一回当たりの露光時間が１／１９２０秒である場合、露光量が１／１６となるＮＤ４段分の減光効果が発揮される。このように、１回あたりの電荷蓄積時間を調整することで、減光量を調整することができる。
【００４１】
上記制御では、１／３０秒のフレーム期間中に略等間隔で設定された複数回の短い電荷蓄積時間を加算することによって１つの画像信号を得ているため、コマ送り的なパラパラ感の少ない、高品位な動画を得ることができる。
【００４２】
なお、上述した説明では、説明を分かり易くするために、電荷蓄積回数が４回であるものとして説明したが、例えば８回、１６回、３２回、６４回等の場合でも良く、本願発明は電荷蓄積回数により制限されるものでは無い。ただし、コマ送り的なパラパラ感がより少ない高品位な動画は、分割回数をより多くすることで得ることができる。
【００４３】
●高照度下撮影時のイメージャＮＤ機能の問題点
１フレーム期間中に複数回の電荷蓄積を行って画像信号を得るイメージャＮＤ機能を利用して動画撮影を行う際に、被写体の照度が高く、光量適正化のために減光量を大きくする必要がある環境下では、一回当たりの電荷蓄積時間がごく短時間となることがある。この時、パルス信号を用いて撮像素子１８４の駆動制御を行う撮像装置１００において、パルス信号の１パルスの時間分の誤差を無視できないほど電荷蓄積時間が短くなっている場合、総露光量の誤差が大きくなるという問題がある。
【００４４】
例えば、３０ｆｐｓの動画を撮影する場合、１コマの撮影周期は１／３０秒である。この時、被写体の照度が高く、６段分のＮＤ（減光）効果を発揮させると適正露光量になる場合、適正な１コマの総電荷蓄積時間は、１／３０秒を６４（２の６乗）で割った、１／１９２０秒となる。ここで、高品位な動画を得るために、１フレーム期間中に６４回に分けて電荷蓄積を行うとすると、６４回の内の１回あたりの適正な電荷蓄積時間は、１コマ中の総電荷蓄積時間である１／１９２０秒を分割回数の６４回で割った、１／１２２８８０秒となる。
【００４５】
図４のタイミングチャートを用いて前述したように、各電荷蓄積タイミングはパルス信号によって制御されており、パルス信号が３００ｋＨｚで発せられている場合、１パルス当たりの時間は１／３０万秒となる。電荷蓄積の開始、終了タイミングは各パルスが発せれるタイミングで行われるため、電荷蓄積時間は開始から終了まで何パルス分かの時間で行われるパルス駆動方式で制御されている。つまり、電荷蓄積時間は１パルスの時間である１／３０万秒を最小単位として、その整数倍でしか設定できない。
【００４６】
被写体の照度が高くなく、２段分のＮＤ効果（１／４）でよい場合には、適正な１コマの総電荷蓄積時間は、１／３０秒を４で割った１／１２０秒である。そのため、電荷蓄積を６４回に分割したとしても、１／７６８０秒であり、１／３０万秒の３９．０６倍となる。この時、１／３０万秒の整数倍の中で、これに最も近い時間となるのは３９パルス分の時間の露光である３９／３０万秒となるので、この時間の電荷蓄積が行われる。この場合、適正露光時間である１／７６８０秒に対し、設定可能な３９／３０万秒の電荷蓄積時間は、適正露光時間と比較しても約０．１６％程度短くなるだけである。
【００４７】
これに対し、被写体の照度が高く、１コマ１／３０秒で、６段分のＮＤ効果を６４回に分割された電荷蓄積時間で制御した場合、分割された１回あたりの適正露光時間である１／１２２８８０秒は、およそ１／３０万秒の２．４４倍となる。この時、１／３０万秒の整数倍の中で、これに最も近い時間となるのは２パルス分の時間の露光である２／３０万秒となるので、この時間の電荷蓄積が行われる。しかし、適正露光時間である１／１２２８８０秒（１／３０万秒の２．４４倍）に対し設定可能な２／３０万秒は、適正量から約１８％程度、電荷蓄積時間が短く（暗く）なってしまうことになり、露光量に誤差が生じてしまうという問題が生じる。
【００４８】
●光量調整素子の構成
図５は、光量調整素子１８５Ａの構成を説明する断面模式図である。本実施形態においては、光量調整素子１８５Ａは、エレクトロクロミック（ＥＣ）材料を用いて透過する光の量を調整するＮＤフィルタであるものとする。
【００４９】
光量調整素子１８５Ａは、一対の透明電極を形成した基板間に少なくとも一種類のエレクトロクロミック材料を含有する溶媒からなるエレクトロクロミック媒体を有し、一対の透明電極基板にはそれぞれ少なくとも二つ以上の給電端子が設置されている。光学濃度遷移過程、あるいは光学濃度維持過程において、有効光線領域を挟んで互いに対向する位置に設置された一対の給電端子間に駆動電源から順繰りに電圧パルスを印加する。
【００５０】
図５において、ガラス基板１１ａ，１１ｂには、それぞれ透明電極１２ａ，１２ｂが形成され、一対の透明電極基板はギャップ制御粒子（不図示）を含むシール１３を介して貼り合わされる。このとき、ガラス基板１１ａ，１１ｂと透明電極１２ａ，１２ｂからなる一対の透明電極基板間には、少なくとも一種類のエレクトロクロミック材料を含有する溶媒からなるエレクトロクロミック媒体が充填され、有機ＥＣ層１４を成している。
【００５１】
また、一対の透明電極基板には、それぞれ少なくとも２つ以上の給電端子Ａ１，Ａ２，…，Ａｎ−１，Ａｎ（アノード）とＣ１，Ｃ２，…，Ｃｎ−１，Ｃｎ（カソード）（ｎ≧２）が設置されている。そして、各給電端子は、有効光線領域外の透明電極上に形成された低抵抗配線１５と接続している。
【００５２】
給電端子Ａ１，Ａ２，…，Ａｎ−１，ＡｎとＣ１，Ｃ２，…，Ｃｎ−１，Ｃｎ（ｎ≧２）はそれぞれ駆動回路基板を含む駆動電源１６に接続され、Ａ１−Ｃ１端子間からＡｎ−Ｃｎ端子間まで順繰りに電圧パルスが印加されることによって素子の駆動が行われる。
【００５３】
有機ＥＣ層１４の充填方法としては、ガラス基板１１ａ，１１ｂに一対の孔を形成して充填する方法、シールパターンによって形成した有機ＥＣ素子側面の充填孔からから真空注入する方法がある。更に、一対の透明電極基板の貼り合わせと同時に真空中で充填する方法等があり、何れも好適に使用することができる。
【００５４】
ガラス基板１１ａ，１１ｂとしては、光学ガラス、石英ガラス、白板ガラス、青板ガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス、化学強化ガラス等を用いることができ、特に透明性や耐久性の点から無アルカリガラスを好適に使用することができる。
【００５５】
ガラス基板１１ａ，１１ｂには透明電極１２ａ，１２ｂの他に、ガラス基板表面、ガラス基板−透明電極界面、及び透明電極−エレクトロクロミック媒体界面の反射を低減して光量調整素子１８５Ａの透過率を向上する不図示の反射防止層やインデックスマッチング層を好適に使用することができる。
【００５６】
また、プラスチックやセラミック等の材料としては透明性があれば適宜使用が可能である。透明基板は変化機構から力を直接受けるため、剛性で歪みを生じることが少ない材料が好ましい。また、基板として可撓性が少ないことがより好ましい。透明基板の厚みは、数十μｍから数ｍｍである。
【００５７】
透明電極１２ａ，１２ｂとしては、いわゆる透明導電性酸化物であるスズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、酸化亜鉛、ガリウムドープ酸化亜鉛（ＧＺＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、酸化スズ（ＮＥＳＡ）、アンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、ニオビウムドープ酸化チタン（ＴＮＯ）等を用いることができる。また、ドーピング処理などで導電率を向上させた導電性ポリマー（例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）とポリスチレンスルホン酸の錯体など）も好適に用いられる。本実施形態の光量調整素子１８５Ａにおいては、消色状態で高い透過率を有することが好ましいため、可視光領域に光吸収を示さないＩＴＯ、ＩＺＯ、ＮＥＳＡ、導電率を向上させた導電性ポリマーが特に好ましく用いられる。これらはバルク状、微粒子状など様々な形態で使用できる。なお、これらの電極材料は、単独で使用してもよく、あるいは複数併用してもよい。
【００５８】
シール１３としては、熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂を用いることができるが、前述した有機ＥＣ層１４の充填法、すなわち素子製作プロセスによって適宜好適な材料が選択される。また、シール１３には一対の透明電極基板間隔を規定するセルギャップ制御粒子を混練しておくのが好ましい。
【００５９】
有機ＥＣ層１４は、１種類以上のエレクトロクロミック（ＥＣ）材料と、溶媒とからなり、さらに支持電解質や増粘剤等他の有益剤を添加してもよい。
【００６０】
ＥＣ材料としては、酸化還元により可視光透過率が変化する化合物を好適に使用することができ、中でもチオフェン類化合物、フェナジン類化合物、ビピリジニウム塩類化合物等の有機化合物を好適に用いることができる。
【００６１】
溶媒としては、ＥＣ材料や支持電解質等の有益剤を溶解するものであれば特に限定されないが、極性が大きいものを好ましく用いることができる。具体的には水や、メタノール、エタノール、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルスルホキシド、ジメトキシエタン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、スルホラン、ジメチルホルムアミド、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、アセトニトリル、プロピオンニトリル、ベンゾニトリル、ジメチルアセトアミド、メチルピロリジノン、ジオキソラン等の有機極性溶媒が挙げられる。
【００６２】
支持電解質としては、イオン解離性の塩で、かつ溶媒に対して良好な溶解性を示すものであれば限定されないが、電子供与性を有する電解質を好ましく用いることができる。例えば、各種のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩などの無機イオン塩や４級アンモニウム塩や環状４級アンモニウム塩などがあげられる。具体的にはＬｉＣｌＯ4、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＢＦ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＰＦ6、ＬｉＩ、ＮａＩ、ＮａＳＣＮ、ＮａＣｌＯ4、ＮａＢＦ4、ＮａＡｓＦ6、ＫＳＣＮ、ＫＣｌ等のＬｉ、Ｎａ、Ｋのアルカリ金属塩等や、（ＣＨ3）4ＮＢＦ4、（Ｃ2Ｈ5）4ＮＢＦ4、（ｎ−Ｃ4Ｈ9）4ＮＢＦ4、（ｎ−Ｃ4Ｈ9）4ＮＰＦ6、（Ｃ2Ｈ5）4ＮＢｒ、（Ｃ2Ｈ5）4ＮＣｌＯ4、（ｎ−Ｃ4Ｈ9）4ＮＣｌＯ4等の４級アンモニウム塩及び環状４級アンモニウム塩等が挙げられる。
【００６３】
増粘剤としては、例えばシアノエチルポリビニルアルコール、シアノエチルプルラン、及びシアノエチルセルロースから選ばれる少なくとも１種を好適に使用することができる。これらは、ＣＲ−Ｖ（シアノエチルポリビニルアルコール：軟化温度２０〜４０℃、誘電率１８．９）、ＣＲ−Ｓ（シアノエチルプルラン：軟化温度９０〜１００℃、誘電率１８．９）、ＣＲ−Ｃ（シアノエチルセルロース：軟化温度２００℃以上、誘電率１６）、ＣＲ−Ｍ（シアノエチルプルランとシアノエチルポリビニルアルコールの混合物：軟化温度４０〜７０℃、誘電率１８．９）として、信越化学工業製から入手することが可能であり、広い温度範囲にわたる高粘性と高イオン導電性という、相反する課題を良好なバランスで解決する添加剤である。
【００６４】
有機ＥＣ層１４は液体またはゲルであることが好ましい。有機ＥＣ層１４は、好適には上記からなる溶液状態として用いられるが、ゲル状の状態で用いることも可能である。ゲル化には、溶液にさらにポリマーやゲル化剤を含有させる。ポリマー（ゲル化剤）としては、特に限定されず、例えばポリアクリロニトリル、カルボキシメチルセルロース、ポリ塩化ビニル、ポリ臭化ビニル、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリウレタン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリアミド、ポリアクリルアミド、ポリエステル、ポリフッ化ビニリデン、ナフィオンなどが挙げられる。このように有機ＥＣ層１４として粘稠若しくはゲル状としたもの等を用いることができる。
【００６５】
また、上記のような混合状態で使用する他、透明かつ柔軟な網目構造を有した構造体（例えばスポンジ状のもの）にこれら溶液を担持させても良い。
【００６６】
つまり、本発明の光量調整素子１８５Ａは、一対の電極と、一対の電極の間に設けられた電解質及びＥＣ材料を有するエレクトロクロミック層と、一対の電極の間に配置されている部材とを有する有機エレクトロクロミック素子（有機ＥＣ素子）である。
【００６７】
また、本発明に係る有機ＥＣ素子である光量調整素子１８５Ａの駆動方法は、駆動電源１６に接続された透明電極１２ａ，１２ｂの両電極間に電圧を印加することで、有機ＥＣ材料が電気化学的反応を起こすことによって行われる。
【００６８】
有機ＥＣ材料は、電圧未印加の状態で中性状態を取り、可視光領域の光を吸収しない。このような消色状態において、光量調整素子１８５Ａは高い透過率を示す。透明電極１２ａ，１２ｂ間に電圧を印加することで、有機ＥＣ材料中で電気化学反応が起き、中性状態から酸化状態あるいは還元状態となる。有機ＥＣ材料は酸化・還元状態で可視光領域の光を吸収するようになり、着色する。このような着色状態においては、光量調整素子１８５Ａの透過率は低くなる。
【００６９】
光量調整素子１８５Ａが、複数種のＥＣ材料を有するエレクトロクロミック層を有する場合でも、中間状態の階調を適切に表現することができる。
【００７０】
なお、本第１の実施形態では、上述した構成を有する光量調整素子１８５Ａと、光量調整素子１８５Ａに接続されている不図示の能動素子とを有することを特徴とする。本実施形態において、能動素子とは、トランジスタやＭＩＭ素子等が挙げられる。トランジスタは活性層として単結晶シリコン、アモルファスシリコン、微結晶シリコンなどの非単結晶シリコン、インジウム亜鉛酸化物、インジウムガリウム亜鉛酸化物等の非単結晶酸化物半導体が挙げられる。トランジスタは、薄膜トランジスタであってもよい。薄膜トランジスタはＴＦＴ素子とも呼ばれる。
【００７１】
●ＥＣ材料を用いた光量調整素子の動作の問題点
前述の通り、ＥＣ材料を用いた光量調整素子１８５Ａに用いられるＥＣ材料は、ＥＣ分子に電圧を印加することによって、酸化還元反応が発生し、ＥＣ分子が持つ光線の吸収率がＥＣ分子の特性に応じて変化することを利用する。印加電圧や環境温度、ＥＣ分子の組成などにも依るが、酸化還元反応の反応時間は、所定の反応時間を要するものであり、光量調整素子１８５Ａとしての静定時間を規定する。
【００７２】
図６は、光量調整素子１８５Ａに所定の電圧を印加してからの経過時間と光量調整素子１８５Ａによる光線の吸収率を示す吸光度（減光量）の関係を示すグラフである。電圧が印加されると、吸光度は時間の経過に伴って単純上昇し、時刻ｔ６１から時刻ｔ６３に進むに従って、吸光度はＡ１からＡ２を経てＡ３に上昇しながら移り変わっている。この時、グラフの傾きは最初が最も大きく、時間が進むにつれて傾きが減少する、左上に凸の弧を描く曲線となる。図６のグラフから、高い吸光度を求めるほど、酸化還元反応が進み所望の吸光度になるまでの静定時間が長くかかることが分かる。
【００７３】
すなわち、ＥＣ材料における有機ＥＣ層１４への通電駆動には、酸化還元反応の反応時間に応じた着色や消色の完了までに所定の静定時間を要し、ユーザーやカメラからの指示に対して、所定の遅延時間を伴ってしまう。このことは、急激な輝度変化へのＮＤ機能の対応の遅れなどの問題を生じることとなる。また、高い減光量（ＮＤ段数）を求めるほど、遅延時間が長くなってしまう。
【００７４】
●制御方法
上述したように、高照度環境下では、撮像素子１８４によるイメージャＮＤ機能では露光量調整誤差の問題が発生する一方、光量調整素子１８５Ａでは、所望の吸光度になるまでの遅延の問題が発生する。そこで、本実施形態では、イメージャＮＤ機能と光量調整素子１８５Ａとを併用することにより、問題を軽減する。
【００７５】
図７（ａ）は、イメージャＮＤ機能または光量調整素子１８５Ａを単独で制御して吸光度（減光量）の調整を行う、従来方式の場合の吸光度と静定時間の関係を表した図である。
【００７６】
図７（ａ）において、実線で示された曲線Ｋは、光量調整素子１８５Ａ単独で吸光度を調整した場合のグラフであり、吸光度０の開始点から、曲線Ｋに沿って目標とする吸光度Ａ３に向かって単調増加するグラフとなる。点βにおいて目標とする吸光度Ａ３に誤差なく到達しているが、吸光度０からＡ３に至るまでの経過時間はｔ７３と、開始してから吸光度が目標値に到達するまでには大きな静定時間（Δｔ1）がかかっている。この静定時間Δｔ1は、前述のように吸光度を変化させる幅が大きくなるほど多くなる特徴を持っている。つまり、ＥＣ材料による光量調整素子１８５Ａでは、誤差なく微細な吸光度の調整が可能だが、入射光の光量を大きく減じる場合（吸光度の変化幅が大きい場合）、その減光量が多いほど静定時間が長くなる。
【００７７】
また、図７（ａ）において一点鎖線で示された線Ｉは、撮像素子１８４のイメージャＮＤ機能単独で露光量（吸光度に換算）を調整した場合のグラフである。吸光度０の開始点からわずかな応答時間を経て、時刻ｔ７０には点αで示した、設定可能な吸光度の中で最も目標値に近接する値（目標吸光度Ａ３−ΔＡ）まで到達している。イメージャＮＤ機能による静定時間は撮像素子１８４の露光時間の切り替えに要する、電子デバイスのスイッチングにかかるわずかな時間である。そのため、光量調整素子１８５ＡのＥＣ材料に起因する静定時間に比べれば、イメージャＮＤ機能による静定時間はほぼ０とみなしてよい。
【００７８】
しかし、前述のように、撮影環境の照度が高く、減光量を大きくとる必要がある場合には、図７（ａ）に示すように目標吸光度Ａ３から大きな吸光度誤差ΔＡが生じてしまう問題がある。つまり、イメージャＮＤ機能単独では、応答時間が短く、高速に吸光度の調整を行うことができるが、減光量が大きい場合には大きな誤差ΔＡが生じ、微細な光量調整ができない。
【００７９】
これに対し、図７（ｂ）は、本第１の実施形態におけるイメージャＮＤ機能と光量調整素子１８５Ａを併用して吸光度を調整した場合のグラフを示す。吸光度０の開始点から、イメージャＮＤ機能を利用し、時刻ｔ７０において、点α’で示すイメージャＮＤ機能で設定が可能な吸光度の内、目標より吸光度（減光量）が少ないが、最も目標に近い値（Ａ３−ΔＡ）まで吸光度を調整する。そして、この時に生じる吸光度誤差ΔＡの幅だけ、光量調整素子１８５Ａにより吸光度を調整し、時刻ｔ７４において点β’で示す目標の吸光度Ａ３に誤差なく到達する制御を行う。
【００８０】
このとき、図７（ｂ）で示す、第１の実施形態における制御により目標吸光度に到達する時刻ｔ７４は、図７（ａ）に示す光量調整素子１８５Ａ単独による目標吸光度に到達する時刻ｔ７３より、大幅に早くなっていることが分かる（Δｔ2）。また、前述したイメージャＮＤ機能単独での吸光度調整では目標吸光度に対して誤差ΔＡが生じていたのに対し、図７（ｂ）に示す制御では吸光度誤差を無くすことができていることが分かる。
【００８１】
このように、第１の実施形態では、減光量が増すほど応答時間が増す光量調整素子１８５Ａに対して、目標までの吸光度変化幅の大半を応答時間の短いイメージャＮＤ機能に受け持たせる。そして、光量調整素子１８５Ａが受け持たねばならない吸光度変化幅を少なくする。これにより、光量調整素子１８５Ａ単独で全ての減光量を受け持つ場合に比べて担当する減光量が格段に少なくなり、それに伴って応答時間を大幅に短縮することができる。また、イメージャＮＤ機能単独では成しえなかった微細な光量調整も、光量調整素子１８５Ａを上記のように併用することで行うことが可能となる。
【００８２】
ここで、図７（ｂ）に示す制御による、イメージャＮＤ機能と光量調整素子１８５Ａの制御の一例について説明する。ここでは、高照度環境下で大きな割合の減光が求められ、イメージャＮＤ機能による１回当たりの適正な電荷蓄積時間が、１／２０万秒（＝３／６０万秒）であるものとする。また、パルス駆動が行われる撮像装置１００のパルス周期が３００ｋＨｚ、つまり電荷蓄積時間設定の最小単位が１／３０万秒であるものとする。この場合、イメージャＮＤ機能では１回あたりの電荷蓄積時間は最小単位の２倍である、２／３０万秒（＝４／６０万秒）が設定可能で、且つ、適正な露光量より明るく（目標露光量以上）、最も近接する電荷蓄積時間になる。この場合に行われる２／３０万秒（＝４／６０万秒）の露光は、適正な露光量１／２０万秒（＝３／６０万秒）の４／３倍の時間の電荷蓄積となり、露光量過多となってしまう。
【００８３】
このようにイメージャＮＤ機能による減光で、４／３倍の露光量過多が予想される状況においては、撮像素子１８４に光束が入射する前に、光量調整素子１８５Ａにより、入射光をその逆数の３／４倍の光量となるように減光し、露光量誤差の補正を行う。具体的には、所定の電圧を光量調整素子１８５Ａに与えて、着色を行い、入射光に対する透過後の光の光量が３／４倍となるよう吸光度の調整を行う。
【００８４】
上記のように、光量調整素子１８５Ａによる補正（光量を３／４倍にする）が行われた後の光束が撮像素子１８４に入射するとともに、イメージャＮＤ機能による減光が重ねて行われ、適正な露光量が得られることになる。
【００８５】
図８は、図７（ｂ）を参照して説明した駆動方法を用いて、減光量を制御する手順を示すフローチャートである。なお、図８に示す処理は、動画撮影中や静止画の撮影時に、予め決められたタイミングで繰り返し行われる。まず、システム制御ＣＰＵ１７８は、Ｓ１０１において、測光部１７０から測光値を取得する。そして、Ｓ１０２において、取得した測光値に基づいて、イメージャＮＤ機能及び光量調整素子１８５Ａによる減光制御が必要であるかどうかを判断する。ここでは、例えば、得られた測光値が予め決められた値以上である場合に、減光制御が必要であると判断する。なお、指定された被写界深度で撮影を行いたい場合等、絞り１８１に設定する絞り値が予め決められている場合には、測光値を、絞り値に応じて設定された予め決められた値と比較する。判断の結果、減光制御が必要でなければ、処理を終了する。
【００８６】
一方、減光制御が必要であると判断した場合、まず、Ｓ１０３において、測光値に応じて、絞り値と、イメージャＮＤ機能による各フレームにおける複数回の電荷蓄積期間のうち、１回あたりの電荷蓄積時間を取得する。そして、Ｓ１０４において、イメージャＮＤ機能で超過した露光量に応じて、光量調整素子１８５Ａの減光量を取得する。このように、光量調整素子１８５Ａの減光量は、測光値、絞り値、及び１回あたりの電荷蓄積時間が決まると、それに応じた値に定まる。従って、測光値と絞り値に応じたイメージャＮＤ機能による減光量（１回当たりの電荷蓄積時間）と光量調整素子１８５Ａの減光量（印加する電圧値で記憶）を定めたテーブルを、予めメモリ部１９０に記憶しておくとよい。もちろん、システム制御ＣＰＵ１７８により、その都度演算して求めても構わない。
【００８７】
そして、Ｓ１０５において、Ｓ１０３で取得した絞り値により絞り１８１を制御し、撮像素子１８４によりＳ１０３で取得した電荷蓄積時間での撮影を開始するとともに、光量調整素子１８５Ａへの印加電圧を制御して、透過率を制御する。
【００８８】
上記の通り本第１の実施形態によれば、イメージャＮＤ機能と可変減光素子とを併用することで、応答性良く、撮影シーンに依らずに微細な光量調整を行うことが可能となる。
【００８９】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。上述した第１の実施形態では、光量調整素子１８５ＡとしてＥＣ材料を用いたが、二色性色素を含むゲスト−ホスト型液晶を用いた電気式の光量調整素子を用いてもよい。
【００９０】
図９は上記の二色性色素を含むゲスト−ホスト型液晶を用いた電気式の光量調整素子１８５Ｂの断面概略図である。光量調整素子１８５Ｂは、互いに向き合って配置された透明基板２０１ａと透明基板２０１ｂの間に液晶分子２１０と二色性色素２１１が混合されて満たされ、周囲を封止材２０３によって密閉した構成をとっている。透明基板２０１ａ，２０１ｂには密閉空間の内側の面に透明電極２０２ａ、透明電極２０２ｂが設けられており、これらの電極を通じて外部から液晶分子２１０及び二色性色素２１１に駆動電圧Ｖが印加されるよう構成されている。
【００９１】
図９に示すように、上述の密閉空間内部に充填されている液晶分子２１０（ホスト）は棒状の形状をしている。また、密閉空間内部には液晶分子２１０と共に、同じく棒状の二色性色素２１１（ゲスト）が混入されている。この時、ゲストである二色性色素２１１はホストである液晶分子２１０に沿って同方向に配向される。ここで、液晶分子２１０（ホスト）は電圧が印加されるとその配向を変化させる性質を持ち、二色性色素２１１（ゲスト）もそれに沿って配向が変わる。
【００９２】
図９（ａ）は、駆動電圧Ｖがかからない状態を示した図で、液晶分子２１０及び二色性色素２１１はその長手方向を紙面左右方向に向けている。また、図９（ｂ）は、駆動電圧Ｖが透明電極２０２ａ，２０２ｂを通して印加された場合の状態を示し、液晶分子２１０はその配向を変えて長手方向を紙面上下方向に向けた状態に遷移し、また二色性色素２１１もそれに沿って同方向に向きを変えている。ここで、二色性色素２１１は入射光に対する棒状の分子の配向によって透過率が変化する性質を有している。そのため、上記のようにデバイスに駆動電圧Ｖを印加し、二色性色素２１１の配向が変化すると、光量調整素子１８５Ｂの透過率を変化させることができる。
【００９３】
図９（ｃ）は、印加電圧の値に対する透過率の変化を表すグラフである。印加される駆動電圧が０の状態から、電圧が上昇するにつれ、透過率が非線形曲線を描いて単調増加する様子を表している。ここで、点ｓは前述の駆動電圧Ｖが印加されない（電圧が０である）状態を表し、透過率が最も低い値Ｔ４をとる。この時、液晶分子２１０及び二色性色素２１１は、図９（ａ）のように分子の長手方向を入射光Ｌｉの進行方向に対し、垂直な方向を向いた配向状態にある。また、図９（ｃ）で示す点ｅは、駆動電圧Ｖ２が印加された状態を示し、透過率が最も上昇した値Ｔ５をとる。この時、液晶分子２１０及び二色性色素２１１は、図９（ｂ）のように分子の長手方向を入射光Ｌｉの進行方向に対し、並行に配向した状態にある。
【００９４】
図１０は、第２の実施形態における撮像装置２００の概略機能構成を示すブロック図である。図１０に示す撮像装置２００は、第１の実施形態で説明した図２に示す撮像装置１００と比較して、光量調整素子１８５Ａが無く、図９に示す構成を有する光量調整素子１８５Ｂと、退避用アクチュエータ１８８が追加された点が異なる。それ以外の構成は図２に示すものと同様であるため、同じ構成には同じ参照番号を付し、説明を省略する。
【００９５】
なお、本第２の実施形態における光量調整素子制御部１８６は、光量調整素子１８５Ｂに含まれる上述の液晶分子２１０及び二色性色素２１１に対して駆動電圧を印加する。この駆動電圧の印加により、透過率変化を引き起こし、光量調整素子１８５Ｂを透過する光束の減光量の制御を行う。
【００９６】
●液晶調光素子を用いた光量調整素子の動作の問題点
二色性色素を用いたゲスト−ホスト型液晶においては液晶分子自体の透過率が低いため、図９（ｃ）の点ｅで表したように、最大限に透過する状態においても、入射光Ｌｉに対して出射光Ｌｏが減光する割合ΔＴが高い（透過率Ｔ５）。従って、透過率Ｔ４〜Ｔ５の間でしか調整することができず、透過率がＴ５より大きい範囲では、上述の液晶を透過させた状態では実現ができない。そのため、目標露光量に対して必要となる減光量が低く、Ｔ５を超える透過率を必要とする場合においては、光量調整素子１８５Ｂ自体をアクチュエータによって撮像素子１８４の前から退避させる構成をとって対応する。しかし、この場合、撮像装置２００の透過率は、光量調整素子１８５Ｂが撮像素子１８４の前にある状態（透過率Ｔ５）と退避された状態（透過率１００％）の２段階でしか調整できない。そのため、両者の間の、透過率がＴ５より高く、１００%を下回る範囲においては光量調整ができないという問題がある。
【００９７】
第２の実施形態では、上記のように低照度下において微細な光量調整ができない問題を、後述のようにイメージャＮＤ機能を併用することにより解消する。
【００９８】
●制御方法
第２の実施形態における撮像装置２００は、図１０に示すように、撮像素子１８４の前面に光量調整素子１８５Ｂが配置され、そこを透過して光量調整された光束が撮像素子１８４に入射する。光量調整素子１８５Ｂは退避用アクチュエータ１８８によって撮像素子１８４の前面から退避させることができる。また、光量調整素子制御部１８６は、撮影対象の照度によって退避用アクチュエータ１８８に信号を送り、光量調整素子１８５Ｂの進退を制御する。
【００９９】
本実施形態においては、高照度下の、目標露光量に対して必要となる減光量が高い場合の撮影においては、光量調整素子１８５Ｂは退避させずに撮像素子１８４の前に配置させたままとし、光量調整素子１８５Ｂを機能させる。その上で、イメージャＮＤ機能と併用して、上述した第１の実施形態と同様に入射した光束の光量を調整する。
【０１００】
また、照度がそれほど高くなく、目標露光量に対して必要となる減光量が小さい場合においては、光量調整素子制御部１８６からの信号を受け、退避用アクチュエータ１８８が動作して、光量調整素子１８５Ｂを撮像素子１８４の前面から退避させる。そうすることで、外部からの光束は光量調整素子１８５Ｂを透過せずに撮像素子１８４に入射させる。また、入射した光束に対し、複数回の電荷蓄積が行われ、この際に電荷蓄積時間を調整するイメージャＮＤ機能による光量調整が行われる。このように、低照度下においてイメージャＮＤ機能のみを用いて光量調整を行う。
【０１０１】
前述のように、イメージャＮＤ機能は高照度下で目標露光量に対して必要となる減光量が高い場合では光量の誤差が大きくなるが、それ以外では微細な光量調整が可能である。逆に液晶素子を用いた光量調整素子１８５Ｂは、高照度下では微細な光量調整が可能だが、照度がそれほど高くなく目標露光量に対して必要となる減光量が小さい場合では、最大透過率が１００％ではないため、微細な光量調整ができないという特徴を持つ。
【０１０２】
そのため、高照度下の目標露光量に対して必要となる減光量が高い場合の撮影ではイメージャＮＤ機能と光量調整素子１８５Ｂを併用して光量調節を行う。一方、照度がそれほど高くなく、目標露光量に対して必要となる減光量が低い場合の撮影ではイメージャＮＤ機能のみを用いて光量調整を行う。これにより、それぞれの弱点となる範囲を補い、どのような照度環境下においても微細な光量調整が可能となる。
【０１０３】
上記の通り第２の実施形態によれば、光量調整素子１８５Ｂとして液晶を用いた場合にも、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０４】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図１１は、第３の実施形態における撮像装置３００の外観図である。同図において、撮像装置３００の外装部には、撮影を開始及び停止させるための操作部材である撮影ボタン３０２と、撮影時に撮影光学系３０１から入射する被写体の撮影光束の露光量を調整するための操作部材であるＮＤ効果設定部３０３が設けられている。ユーザーは、ＮＤ効果設定部３０３を操作することによって後述の光量調整素子を機能させることにより、被写体の撮影光束の露光量を任意に設定することが可能になっている。また撮像装置３００には、撮影時の被写体像や撮影条件などを表示する表示部３０４が設けられている。表示部３０４には、後述するように、画像処理部７にて現像処理された撮影プレビュー画像や撮影中の撮影画像が表示される。
【０１０５】
図１２は、本発明の第３の実施形態における撮像装置３００の概略機能構成を示すブロック図である。撮影光束は、撮影光学系３０１を透過し、撮像素子３に結像される。詳細は後述するが、撮像素子３は、上述した第１の実施形態における撮像素子１８４と同様に、イメージャＮＤ機能を有し、蓄積時間及び蓄積回数の制御によって露光量を調整することができる。なお、第３の実施形態におけるイメージャＮＤ機能を実現するための撮像素子３の駆動方法については、図１４を参照して後述する。撮像素子３による露光量調整は、撮像素子駆動制御部４により実施される。
【０１０６】
撮影光学系３０１と撮像素子３との間には、光量調整素子３２０が配設されている。なお、光量調整素子３２０は、図３を参照して説明した光量調整素子１８５Ａと同様の構成を有するため、説明を省略する。光量調整素子３２０は、撮像素子３に結像される撮影光束の露光量を、光量調整素子３２０に組み込まれたＥＣ材料の着色駆動制御によって調整することができる。光量調整素子３２０による露光量制御はＥＣＮＤ制御部５によって実施される。撮像素子３による露光量調整を制御する撮像素子駆動制御部４と、光量調整素子３２０の露光量調整を制御するＥＣＮＤ制御部５は、それら両者を制御するＮＤ制御ユニット９を構成する。第３の実施形態においては、ＮＤ制御ユニット９は撮像装置３００内のメインＣＰＵ３０（後述）とは別に配設されているが、これには限定されず、メインＣＰＵ３０内に配設されていても良い。また、撮像素子３及び光量調整素子３２０それぞれのユニット部品の一部として配設されていてもよい。
【０１０７】
撮像素子駆動制御部４は、光量調整素子３２０のＥＣ材料の着色状態を検出する不図示のＥＣ着色検出部の検出結果及び撮像装置３００の記憶部６に記憶された光量調整素子３２０の特性値を元に、撮像素子３のイメージャＮＤ機能を制御する。撮像素子３に結像された撮影光束は、光電変換されて画像信号となり、画像処理部７にて現像処理がなされ、メモリ８に保存される。
【０１０８】
メインＣＰＵ３０は、撮像装置３００全体の種々の制御を行う中央処理部である。メインＣＰＵ３０は、撮影ボタン３０２やＮＤ効果設定部３０３が操作されたことを検知することができる。メインＣＰＵ３０は、撮影ボタン３０２が操作された時には撮像装置３００の撮影動作を行い、撮像素子３に結像された撮影光束の記録を行ったり、その撮影動作を停止したりする。
【０１０９】
また、ＮＤ効果設定部３０３の操作が行われた時、メインＣＰＵ３０は、ＮＤ効果設定部３０３の操作量や操作速度を、例えば、不図示のロータリーエンコーダーなどを介して検知する。そして、メインＣＰＵ３０は、検知した操作量からユーザーが設定するＮＤ効果段数を演算する。つまり、ＮＤ効果設定部３０３の操作量が大きければ、ＮＤ効果段数を大きく、操作量が小さければ、ＮＤ効果段数を小さくして、イメージャＮＤ機能や光量調整素子３２０による露光量調整を、ＮＤ制御ユニット９を介して行う。また、検知した操作速度からユーザーが希望するＮＤ効果段数の変化速度の演算を行う。つまり、ＮＤ効果設定部３０３の操作速度が速い時にはＮＤ効果段数の変化速度を速くし、操作速度が遅い時にはＮＤ効果段数の変化速度を遅くするように、イメージャＮＤ機能や光量調整素子３２０による露光量調整を、ＮＤ制御ユニット９を介して行う。
【０１１０】
●画素部の構成
図１３は、撮像素子３の一部を示す回路図である。撮像素子３はＣＭＯＳ型で、図１３においては、撮像素子３の多数の画素のうち、１行１列目（１，１）の画素と最終行であるｎ行１列目（ｎ，１）の画素を示している。１行１列目（１，１）の画素要素とｎ行１列目（ｎ，１）の画素の構成は同様であるため、同じ構成要素は同じ参照番号を付している。
【０１１１】
撮像素子３の各画素は、図３を参照して第１の実施形態で説明した撮像素子１８４の構成に加えて、第４の転送トランジスタ５０１Ｂ、第２の信号保持部５０７Ｂ、第５の転送トランジスタ５０２Ｂを有しているところが異なる。それ以外の構成要素は図３と同様であるため、同じ参照番号を付して説明を省略する。第４の転送トランジスタ５０１Ｂは転送パルスφＴＸ１Ｂにより制御され、第５の転送トランジスタ５０２Ｂは転送パルスφＴＸ２Ｂにより制御される。また、第２の信号保持部５０７Ｂと区別するために、以下の記載では、信号保持部５０７Ａを第１の信号保持部５０７Ａと呼ぶ。
【０１１２】
図１３に示すように、本発明の撮像素子３の各画素は、１つのＰＤ５００に対して２つの第１及び第２の信号保持部５０７Ａ，５０７Ｂを有している。このような２つの信号保持部を有するＣＭＯＳ型撮像素子３の基本構造は、本出願人により特開２０１３−１７２２１０号公報にて開示されているので、説明は省略する。
【０１１３】
第３の実施形態における撮像素子３は、１つのＰＤ５００に対して、２つの第１及び第２の信号保持部５０７Ａ，５０７Ｂを有しているため、例えば、静止画と動画とを同時に撮影することが可能となっている。また、詳細なシーケンスは後述するが、２つの信号保持部５０７Ａ，５０７Ｂには、第１及び第４の転送トランジスタ５０１Ａ，５０１Ｂを介してＰＤ５００から電荷が転送される。この際、第１及び第４の転送トランジスタ５０１Ａ，５０１Ｂの転送パルスの幅や転送パルスの回数によって、各フレームにおける総蓄積時間の調整が可能となっている。すなわち、この総蓄積時間の調整によって、撮像素子３のイメージャＮＤ機能を実現する。
【０１１４】
なお、第３の実施形態においては、信号保持部が２つ配設された撮像素子を一例として示しているが、本発明はこれには限定されるものでは無く、イメージャＮＤ機能を有する撮像素子であればよい。
【０１１５】
●イメージャＮＤ機能
次に、図１４及び図１５を参照して、撮像素子３が実施するイメージャＮＤ機能について説明する。第３の実施形態では、指定された露光時間を複数回に分割して所定の間隔で間欠的に電荷蓄積を行い、複数回の電荷蓄積時間に得られた電荷を一括して読み出すことで、イメージャＮＤ機能を実現する駆動制御について説明する。なお、第３の実施形態においては、図４を参照して上述した所謂ローリングシャッタ制御に対し、全画素における電荷を同時にＦＤ領域５０８に移すことで同じタイミングで撮影を行う、面内同期型電子シャッタ動作を行う。
【０１１６】
図１４は、撮像素子３のイメージャＮＤ機能を実現するように電荷蓄積及び読み出しを制御する際の動作を説明するためのタイミングチャートであり、転送部やリセットトランジスタの制御信号等を示している。図１５は、図１４に示すタイミングのうち、時刻ｔ１４０の直前から蓄積時間の終了までの各タイミングにおける画素のポテンシャル状態を示す図である。なお、ここでは説明を容易にするために、ＰＤ５００、第１の転送トランジスタ５０１Ａ、第１の信号保持部５０７Ａ、第２の転送トランジスタ５０２Ａを用いて電荷蓄積及び信号保持部への転送を行う場合について説明する。さらに、第３の転送トランジスタ５０３と、ＦＤ領域５０８と、リセットトランジスタ５０４と、増幅トランジスタ５０５と、選択トランジスタ５０６を用いて、読み出しまでの動作を実施するものである。なお、第１の転送トランジスタ５０１Ａ、第１の信号保持部５０７、第２の転送トランジスタ５０２Ａの代わりに、第４の転送トランジスタ５０１Ｂ、第２の信号保持部５０７Ｂと、第５の転送トランジスタ５０２Ｂを用いて、同様に駆動してもよい。
【０１１７】
図１４には、各転送トランジスタ５０１Ａ、５０２Ａ、５０３の制御電極に与えられるパルスφＴＸ１Ａ〜φＴＸ３と、リセットトランジスタ５０４の制御電極に与えられるパルスφＲＥＳの変遷を示している。各信号の後に付した添え字の（ｎ）、（ｎ＋１）、（ｎ＋２）は、撮像素子３の撮像領域における行の番号を表し、例えばφＴＸ１Ａ（ｎ）はｎ行目の画素の第１の転送トランジスタ５０１Ａに与えられるパルスを意味している。
【０１１８】
まず、時刻ｔ１４０以前の初期状態では、パルスφＴＸ１Ａ、パルスφＴＸＡ２がローレベルであり、パルスφＴＸ３及びパルスφＲＥＳがハイレベルである。このときの画素のポテンシャル状態を図１５（ａ）に示す。この期間では、第１の信号保持部５０７Ａに蓄積される電荷に対して、第１の転送トランジスタ５０１Ａ（φＴＸ１Ａ）に形成されたポテンシャル障壁が存在する。その一方で、第３の転送トランジスタ５０３（φＴＸ３）にはポテンシャル障壁が存在しない。このため、ＰＤ５００（ＰＤ）で発生した電荷（図中の黒丸）は、第１の信号保持部５０７Ａ（ＭＥＭ）に移動することなく、第３の転送トランジスタ５０３（φＴＸ３）を介して、オーバーフロードレイン（ＯＦＤ）へと排出される（電荷排出領域）。ここで、第１の転送トランジスタ５０１Ａ（φＴＸ１Ａ）に形成されるポテンシャル障壁が第２の転送トランジスタ５０２Ａ（φＴＸ２Ａ）に形成されるポテンシャル障壁よりも低い。そのようにする理由は、ＰＤ５００、第１の転送トランジスタ５０１Ａ（φＴＸ１Ａ）、第１の信号保持部５０７Ａ（ＭＥＭ）で構成されるトランジスタが埋め込みチャネル型である例を考えているためである。
【０１１９】
時刻ｔ１４０から時刻ｔ１４１までの期間では、パルスφＴＸ２Ａ（ｎ）〜φＴＸ２Ａ（ｎ＋２）がハイレベルになる。このため、第１の信号保持部５０７Ａ（ＭＥＭ）とＦＤ領域５０８との間の第２の転送トランジスタ５０２Ａ（φＴＸ２Ａ）に形成されるポテンシャル障壁がなくなる。これにより、時刻ｔ１４０以前に第１の信号保持部５０７Ａ（ＭＥＭ）に保持されていた電荷がＦＤ領域５０８に転送される。この期間における画素のポテンシャル状態を図１５（ｂ）に示す。この期間ではパルスφＴＸ１Ａ（ｎ）〜φＴＸ１Ａ（ｎ＋２）はローレベルであり、パルスφＴＸ３（ｎ）〜φＴＸ３（ｎ＋２）がハイレベルであるため、ＰＤ５００で発生した電荷は第３の転送トランジスタ５０３（ＴＸ３）を介してＯＦＤへと排出される。したがって、この時点における第１の信号保持部５０７Ａ（ＭＥＭ）には、ＰＤ５００で発生した電荷が理想的には存在しないことになる。
【０１２０】
時刻ｔ１４１に、パルスφＴＸ２Ａ（ｎ）〜φＴＸ２Ａ（ｎ＋２）がローレベルになると、画素のポテンシャル状態は図１５（ｃ）に示すようなものになる。これは、図１５（ａ）に示した状態と同様である。この期間においても第１の転送トランジスタ５０１Ａ（φＴＸ１Ａ）に形成されたポテンシャル障壁が存在する一方で、第３の転送トランジスタ５０３（φＴＸ３）にはポテンシャル障壁が存在しない。そのため、ＰＤ５００で発生した電荷は第１の信号保持部５０７Ａ（ＭＥＭ）に移動することなく、第３の転送トランジスタ５０３（φＴＸ３）を介してＯＦＤへと排出される。
【０１２１】
次に、時刻ｔ１４３において、パルスφＴＸ３（ｎ）〜φＴＸ３（ｎ＋２）がローレベルに遷移すると、画素のポテンシャル状態は図１５（ｄ）に示すようなものになる。この期間では、第１の信号保持部５０７Ａ（ＭＥＭ）に蓄積される電荷に対するポテンシャル障壁は、第１の転送トランジスタ５０１Ａ（φＴＸ１Ａ）よりも第３の転送トランジスタ５０３（φＴＸ３）の方が高い。そして、パルスφＴＸ２Ａ（ｎ）〜φＴＸ２Ａ（ｎ＋２）がローレベルである。このことから、この期間にＰＤ５００で発生した電荷のうち、第１の転送トランジスタ５０１Ａ（φＴＸ１Ａ）のポテンシャル障壁を超えた電荷は、ＰＤ５００または第１の信号保持部５０７Ａ（ＭＥＭ）に留まることになる。したがって、時刻ｔ１４３にパルスφＴＸ３（ｎ）〜φＴＸ３（ｎ＋２）がローレベルに遷移したタイミングから、第Ｎフレームにおける各画素の蓄積時間が開始される。
【０１２２】
時刻ｔ１４３から時刻ｔ１４４までの期間にパルスφＴＸ１Ａ（ｎ）〜φＴＸ１Ａ（ｎ＋２）がハイレベルになると、第１の転送トランジスタ５０１Ａに形成されたポテンシャル障壁がなくなる。これにより、ＰＤ５００で発生した電荷が第１の信号保持部５０７Ａ（ＭＥＭ）に転送される（図１５（ｅ））。以降、時刻ｔ１４５までにパルスφＴＸ１Ａ（ｎ）〜φＴＸ１Ａ（ｎ＋２）がローレベルになる期間とハイレベルになる期間が複数回繰り返される。また、時刻ｔ１４３から時刻ｔ１４５の間、パルスφＴＸ３Ａ（ｎ）〜φＴＸ３Ａ（ｎ＋２）は、パルスφＴＸ１Ａ（ｎ）〜φＴＸ１Ａ（ｎ＋２）とハイ・ローが逆転した駆動を行う。これにより、パルスφＴＸ１Ａ（ｎ）〜φＴＸ１Ａ（ｎ＋２）がハイレベルの期間以外の期間にＰＤ５００で発生した電荷が、第３の転送トランジスタ５０３（ＴＸ３）を介してＯＦＤへと排出されることとなる。転送する回数は特に限定されない。
【０１２３】
このような駆動方法を採用することで、ＰＤ５００に蓄積している電荷を定期的に第１の信号保持部５０７Ａ（ＭＥＭ）に転送することができる。また、通常の駆動方法であれば所定時間の蓄積を時間連続的に実施するのに対して、第３の実施形態における駆動方法では所定時間内に複数の蓄積している時間と蓄積していない時間を有している。この蓄積及び非蓄積の時間関係を利用して、撮像素子３はｔ１４３からｔ１４５までの露光時間内に取得される光電変換される光量のうち、所望の割合だけを時間方向に分けて取得することが可能である。
【０１２４】
時刻ｔ１４５に、パルスφＴＸ１Ａ（ｎ）〜φＴＸ１Ａ（ｎ＋２）がローレベルに遷移するのと入れ替わりにパルスφＴＸ３（ｎ）〜φＴＸ３（ｎ＋２）がハイレベルになると、画素のポテンシャル状態は図５（ｆ）に示すようなものになる。時刻ｔ１４５以降にＰＤ５００で発生した電荷は第３の転送トランジスタ５０３を介してＯＦＤへと排出されるので、全画素の電荷蓄積時間は時刻ｔ５を以って終了する。
【０１２５】
そして、全画素同時にＰＤ５００から第１の信号保持部５０７Ａ（ＭＥＭ）に電荷を転送することで、全画素の蓄積開始及び終了時刻を合わせることができ、面内同期型電子シャッタ動作を実現できる。
【０１２６】
次に、時刻ｔ１４６から時刻ｔ１４８までのパルスφＲＥＳ１（ｎ）がローレベルとなっている期間に、パルスφＴＸ２Ａ（ｎ）が時刻ｔ１４６にハイレベルになる。これにより、ｎ行目の各画素の第１の信号保持部５０７Ａ（ＭＥＭ）に保持された電荷が第２の転送トランジスタ５０２Ａ（ＴＸ２Ａ）を介してＦＤ領域５０８へと転送される。少なくともこのタイミングでは選択トランジスタ５０６がオン状態になっており、増幅トランジスタ５０５と定電流源とで形成されるソースフォロワ回路によって、ＦＤ領域５０８に転送された電荷量に応じたレベルが垂直信号出力線５２３に現れる。垂直信号出力線５２３に現れたレベルに応じた信号は不図示の出力回路を介して、撮像素子３から出力される。
【０１２７】
ｎ＋１行目及びｎ＋２行目の画素についても同様の動作が行われ、それぞれの行の画素に応じた信号が出力回路から出力される。以上で１フレーム分の動作が完了する。
【０１２８】
なお、第３の実施形態では電荷排出領域としてＯＦＤを使用しているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、第３の転送トランジスタ５０３がＦＤ領域５０８に接続されていて、第２の転送トランジスタ５０２Ａが第１の信号保持部５０７Ａから電荷をＦＤ領域５０８へと転送する前に電源線へと排出される構成であっても良い。この方法であっても、ＰＤ５００で光電変換された電荷の一部が第１の信号保持部５０７Ａへ、一部がＦＤ領域５０８を経て排出され、露光量調整動作が可能となる。
【０１２９】
図１６は、図１４のパルスφＴＸ１Ａ（ｎ）とφＴＸ１Ａ（ｎ＋１）のｔ１４３からｔ１４５までをより詳細に示したタイミングチャートである。前述の通り、この期間ではパルスφＴＸ１Ａがローレベルとハイレベルを複数回繰り返し、結果としてイメージャＮＤ機能を発揮するが、  さらに行に応じて電荷蓄積時間を異ならせても良い。すなわち、ｎ行目とｎ＋１行目の第１の転送トランジスタ５０１Ａを駆動するパルスφＴＸ１Ａが持つハイレベルのパルス幅が互いに異なる設定が可能となっている。この制御は撮像素子駆動制御部４が垂直走査回路内のパルス制御プログラムを変更することによりなされるものである。図１６ではｎ行目の合計蓄積時間がｎ＋１行目よりも少ないようなパルスになっている。撮像素子３は所謂ベイヤ配列のカラーフィルタを有した撮像素子である。ｎ行目がＲＧのカラーフィルタを有したＲＧ行である場合、ｎ＋１行目はＧＢのカラーフィルタを有したＧＢ行である。図１６のようなパルス幅の違いが撮像素子３の全面に適用された場合、Ｂに対してＲの分光透過率が低下したような画像出力結果が得られることとなる。なお、このように１フレーム内に均等に蓄積時間を割り付けることで、単純に１フレーム内に短い蓄積時間をフレーム先頭に配置するよりも、動画におけるフレーム間の繋がりが滑らかとなり、ユーザーに与える違和感を低減した自然な動画を得ることができる。
【０１３０】
●制御方法
次に、撮像装置３００に設けられたＮＤ効果設定部３０３を操作した時の、第３の実施形態における撮像素子３のイメージャＮＤ機能と光量調整素子３２０の動作について、図１７Ａ〜図１７Ｃのフローチャートを参照して説明する。
【０１３１】
Ｓ３０１では、メインＣＰＵ３０がＮＤ効果設定部３０３の操作量を検出する。Ｓ３０２では、Ｓ３０１でのＮＤ効果設定部３０３の操作量の検出結果から、メインＣＰＵ３０はユーザーが設定するＮＤ効果段数の演算を行う。
【０１３２】
Ｓ３０３では、Ｓ３０２の演算結果から、ユーザーが設定するＮＤ効果段数が所定値Ａ以上かどうかの判定をメインＣＰＵ３０が行う。これは、前述したように、イメージャＮＤ機能によりＮＤ効果段数の制御を行う場合、ＮＤ効果段数を大きくする時にＮＤ効果段数の制御が、撮像装置３００を制御するパルス周期の倍数に限定されてしまう不具合があるためである。よって、ユーザーが設定するＮＤ効果段数が所定値Ａよりも小さい場合には、イメージャＮＤ機能によりＮＤ効果段数の制御を応答性良く連続的に行う。そして、ユーザーが設定するＮＤ効果段数が所定値Ａ以上の場合には、光量調整素子３２０により透過率制御を行う事で、ＮＤ効果段数の変化を連続的に行う。
【０１３３】
Ｓ３０３で、ユーザーが設定するＮＤ効果段数が所定値Ａよりも小さい場合は、イメージャＮＤ機能によりＮＤ効果段数の制御を行うのでＳ３０４に進む。一方、ユーザーが設定するＮＤ効果段数が所定値Ａ以上の場合は、光量調整素子３２０によりＮＤ効果段数の制御を行うので、Ｓ３２０に進む。なお、Ｓ３０３の判定に使われるＮＤ効果段数の所定値は、撮像装置３００の信号処理の時間制限に基づく設計値であるので、任意に設定可能である。
【０１３４】
Ｓ３０４では、メインＣＰＵ３０がＮＤ効果設定部３０３の操作速度ｖを検出する。Ｓ３０５では、Ｓ３０２でのＮＤ効果段数の演算結果とＳ３０４で検出した操作速度ｖから、ＮＤ制御ユニット９は、ユーザーが望むＮＤ効果段数と変化速度を満たすイメージャＮＤ機能による総蓄積時間（シャッタ秒時）と、総蓄積時間の変化割合を演算する。
【０１３５】
例えば、ユーザーがＮＤ効果設定部３０３を操作する速度がゆっくりの場合、つまり、Ｓ３０４で検出した操作速度ｖが小さい場合は、ＮＤ効果の変化をゆっくりするのがユーザーの意図と考えられる。そこで、フレーム間でのイメージャＮＤ機能による総蓄積時間の変化量を小さくする。一方、ユーザーがＮＤ効果設定部３０３を操作する速度が速い場合、つまり、Ｓ３０４で検出した操作速度ｖが大きい場合は、ＮＤ効果の変化を速くするのがユーザーの意図なので、フレーム間でのイメージャＮＤ機能による総蓄積時間の変化量を大きくする。
【０１３６】
つまり、Ｓ３０５での演算結果の結果、撮像装置３００は次に説明する動作を行うことになる。Ｓ３０２で、ユーザーが設定したＮＤ効果段数が３段と演算し、Ｓ３０４で検出した操作速度ｖが小さい場合は、例えば５秒間でＮＤ効果段数が３段になるようにする。一方、Ｓ３０４で検出した操作速度ｖが大きい時は、例えば１秒間でＮＤ効果段数が３段になるようにする。このように、ＮＤ制御ユニット９は、メインＣＰＵ３０の演算結果に基づいて、フレーム間のイメージャＮＤ機能による総蓄積時間の変化量を決定する。
【０１３７】
Ｓ３０６では、Ｓ３０５でＮＤ制御ユニット９が演算したイメージャＮＤ機能による総蓄積時間と、その総蓄積時間の変化割合に応じて、ＮＤ制御ユニット９は撮像素子駆動制御部４を介して撮像素子３の分割露光を行う。そして、メインＣＰＵ３０は分割露光された撮影光束を画像処理部７にて画像処理し、その画像を表示部３０４にプレビュー画像として表示する。
【０１３８】
Ｓ３０７では、メインＣＰＵ３０によって撮影ボタン３０２が操作されたかどうかの判定を行う。撮影ボタン３０２が操作された場合はＳ３０８に進み、撮影ボタン３０２が操作されていない場合はＳ３０１に戻って一連の動作を繰り返す。
【０１３９】
一方、Ｓ３０８では、Ｓ３０５でＮＤ制御ユニット９が演算したイメージャＮＤ機能による総蓄積時間に応じて、撮像素子３の分割露光撮影を行う。Ｓ３０９では、メインＣＰＵ３０によってＮＤ効果設定部３０３の操作が行われて、ＮＤ効果設定が無い状態になったかどうかの判定が行われる。具体的には、ユーザーがＮＤ効果設定部３０３の操作量をメインＣＰＵ３０が演算した結果、ＮＤ効果がない状態になったかどうかの判定がＳ３０９で行われることとなる。メインＣＰＵ３０の判定の結果、ＮＤ効果の設定がない状態となった時にはＳ３１０に進み、それ以外の場合はＳ３０１に戻って一連の動作を繰り返す。
【０１４０】
Ｓ３１０では、ＮＤ制御ユニット９は撮像素子３の分割露光撮影を止めて、分割を行わない、通常の露光撮影を行う。
【０１４１】
Ｓ３１１では、メインＣＰＵ３０によって撮影ボタン３０２が操作されたかどうかの判定が行われる。Ｓ３１０までの撮影動作中に撮影ボタン３０２がユーザーによって操作された場合には、ユーザーの意図は撮影を終了するということになる。よって、Ｓ３１１のメインＣＰＵ３０の判定の結果、撮影ボタン３０２が操作された時は撮像素子３での露光撮影を終了する。一方、撮影ボタン３０２が操作されていない時はＳ３０１に戻って一連の動作を繰り返す。
【０１４２】
なお、Ｓ３０１からＳ３１１においては、撮像素子３での分割露光撮影を終了してから撮影ボタン３０２が操作されると撮像素子３での露光撮影を終了する場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、撮像素子３での分割露光撮影が行われている状態で撮影ボタン３０２が操作されると、撮像素子３での露光撮影を終了する場合でも、本発明を適用することができる。
【０１４３】
次に、Ｓ３０３において、メインＣＰＵ３０がユーザーが設定するＮＤ効果段数が所定値Ａ以上と判定した場合の処理について図１７Ｂを参照して説明する。
【０１４４】
Ｓ３２０では、Ｓ３０３で演算したＮＤ効果段数が、光量調整素子３２０により調整可能な最大効果段数（すなわち、光量調整素子３２０の透過率が一番低い状態）以上（調整可能範囲外）であるかどうかの判定をメインＣＰＵ３０が行う。Ｓ３０２での演算結果が、所定値Ａ以上、且つ、光量調整素子３２０が制御可能な最大効果段数未満（調整可能範囲内）である場合はＳ３２１に進み、光量調整素子３２０が制御可能な最大効果段数以上の場合はＳ３４０に進む。
【０１４５】
以下、Ｓ３０２での演算結果が、所定値Ａ以上、且つ、光量調整素子３２０が制御可能な最大効果段数未満である場合の制御について説明する。Ｓ３２１は、Ｓ３０４と同様なので、その説明を省略する。Ｓ３２２では、Ｓ３２１で検出したＮＤ効果設定部３０３の操作速度ｖが所定値Ｖａよりも大きいかどうかの判定をメインＣＰＵ３０が行う。これは、ＮＤ効果設定部３０３の操作速度ｖの大きさによって、ユーザーの意図としてのＮＤ効果段数の変化の早さを判定するために行う。上述したように、ＮＤ効果設定部３０３の操作速度ｖが大きい時は、ユーザーの意図はＮＤ効果段数の変化を速くすることであり、ＮＤ効果設定部３０３の操作速度ｖが小さい時は、ユーザーの意図はＮＤ効果段数の変化を遅くすることである。前述のように、光量調整素子３２０には応答性に関してはイメージャＮＤ機能よりも遅いので、操作速度ｖが大きい時はイメージャＮＤ機能によるＮＤ効果付与が適している。
【０１４６】
そのため、Ｓ３２２では、ＮＤ効果設定部３０３の操作速度ｖが所定値Ｖａよりも大きいかどうかの判定を行い、操作速度ｖが所定値Ｖａ以上の場合はＳ３０５以降の処理を行い、イメージャＮＤ機能によるＮＤ効果の付与を行う。また、ＮＤ効果設定部３０３の操作速度ｖが所定値Ｖａ未満の場合はＳ３２３へと進んで、光量調整素子３２０によるＮＤ効果の付与を行う。
【０１４７】
Ｓ３２３では、Ｓ３０２での演算結果に応じて、ＥＣＮＤ制御部５は光量調整素子３２０に印加する電圧値を決定する。
【０１４８】
Ｓ３２４では、ＥＣＮＤ制御部５は駆動電源１６を介して透明電極１２ａ，１２ｂに電圧を印加して、光量調整素子３２０を着色させて透過率を制御する。この制御と共に、メインＣＰＵ３０は、着色した光量調整素子３２０を介して撮像素子３に露光された撮影光束を画像処理部７にて画像処理し、光量調整素子３２０が着色する前の画像と比較する。そして、比較結果に基づいて、着色した光量調整素子３２０によるＮＤ効果が、Ｓ３０２での演算結果であるユーザーが設定したＮＤ効果段数と一致しているかどうかの判定を行う。
【０１４９】
Ｓ３２４でのメインＣＰＵ３０の判定の結果、光量調整素子３２０のＮＤ効果がＳ３０２での演算結果であるユーザーが設定したＮＤ効果段数と一致していない場合は、Ｓ３２３に戻る。この時、ＥＣＮＤ制御部５は光量調整素子３２０への印加電圧を変更した上で、Ｓ３２４に進む。これは、撮像装置３００の撮影時の環境、特に温度によって、光量調整素子３２０に同一の電圧を印加した場合でも、着色量が異なる場合があることに対応している。
【０１５０】
Ｓ３２４でのメインＣＰＵ３０の判定の結果、光量調整素子３２０のＮＤ効果がＳ３０２での演算結果であるユーザーが設定したＮＤ効果段数と一致すると、Ｓ３２５に進む。Ｓ３２５において、メインＣＰＵ３０は、Ｓ３２４での判定時に光量調整素子３２０の透明電極１２ａ，１２ｂに印加された電圧を保持するように、ＥＣＮＤ制御部５（ＮＤ制御ユニット９）に指令を出す。
【０１５１】
Ｓ３２６では、メインＣＰＵ３０は、ユーザーが設定したＮＤ効果段数と同じＮＤ効果が付与された状態で着色された光量調整素子３２０を介して、撮像素子３に露光された撮影光束を画像処理部７にて画像処理する。そして、その画像を表示部３０４にプレビュー画像として表示する。
【０１５２】
Ｓ３２７では、メインＣＰＵ３０によって撮影ボタン３０２が操作されたかどうかの判定が行われる。撮影ボタン３０２が操作された場合はＳ３２８に進み、撮影ボタン３０２が操作されていない場合はＳ３０１に戻って一連の動作を繰り返す。
【０１５３】
Ｓ３２８では、ユーザーが設定したＮＤ効果段数と同じＮＤ効果が付与された状態で着色された光量調整素子３２０を介して撮像素子３に露光された画像の記録を行う。
【０１５４】
Ｓ３２９では、メインＣＰＵ３０によってＮＤ効果設定部３０３の操作が行われて、ＮＤ効果設定が無い状態になったかどうかの判定が行われる。具体的には、ユーザーがＮＤ効果設定部３０３の操作量をメインＣＰＵ３０が演算した結果、ＮＤ効果がない状態になったかどうかの判定が行われることとなる。メインＣＰＵ３０の判定の結果、ＮＤ効果の設定がない状態となった時にはＳ３３０に進み、それ以外の場合はＳ３０１に戻って一連の動作を繰り返す。
【０１５５】
Ｓ３３０では、ＮＤ制御ユニット９は、光量調整素子３２０が着色された状態での撮影を止めるため、ＥＣＮＤ制御部５を介して光量調整素子３２０への電圧印加をＯＦＦにし、その状態で通常の露光撮影を継続する。
【０１５６】
Ｓ３３１では、Ｓ３１１と同様、メインＣＰＵ３０によって撮影ボタン３０２が操作されたかどうかの判定が行われる。Ｓ３３０までの撮影動作中に撮影ボタン３０２がユーザーによって操作された場合には、ユーザーの意図は撮影を終了するということになる。よって、Ｓ３３１のメインＣＰＵ３０の判定の結果、撮影ボタン３０２が操作された時は撮像素子３での撮影を終了する。一方、撮影ボタン３０２が操作されていない時はＳ３０１に戻って一連の動作を繰り返す。
【０１５７】
次に、Ｓ３２０において、メインＣＰＵ３０がＳ３０３で演算したＮＤ効果段数が、光量調整素子３２０が制御可能な最大効果段数以上であると判定した場合の処理について、図１７Ｃを参照して説明する。
【０１５８】
Ｓ３４０以降の動作では、光量調整素子３２０が制御可能な最大効果段数でＮＤ効果を付与しながら、同時にイメージャＮＤ機能によるＮＤ効果を付与することで、ユーザーが設定するＮＤ効果段数を達成する。
【０１５９】
Ｓ３４０では、Ｓ３０４と同様、メインＣＰＵ３０がＮＤ効果設定部３０３の操作速度ｖを検出する。Ｓ３４１では、Ｓ３０２でのＮＤ効果段数の演算結果とＳ３４０で検出した操作速度ｖから、ＮＤ制御ユニット９は、ユーザーが望むＮＤ効果段数を満たすイメージャＮＤ機能による総蓄積時間（シャッタ秒時）の演算と、総蓄積時間の変化割合の演算を行う。この時、ユーザーが設定したＮＤ効果段数から光量調整素子３２０が制御可能な最大効果段数を引いた分が、イメージャＮＤ機能によるＮＤ効果付与となる。よって、Ｓ３４１では、イメージャＮＤ機能によるＮＤ効果付与に必要な撮像素子３の分割露光撮影時の総蓄積時間（シャッタ秒時）の演算を行うこととなる。
【０１６０】
Ｓ３４２では、光量調整素子３２０が制御可能な最大効果段数になるように、ＥＣＮＤ制御部５は駆動電源１６を介して透明電極１２ａ，１２ｂに電圧を印加して、光量調整素子３２０を着色させて透過率を制御する。
【０１６１】
Ｓ３４３では、Ｓ３４１でＮＤ制御ユニット９が演算したイメージャＮＤ機能による総蓄積時間と、総蓄積時間の変化割合に応じて、ＮＤ制御ユニット９は撮像素子駆動制御部４を介して撮像素子３の分割露光を行う。更に、メインＣＰＵ３０は、ユーザーが設定したＮＤ効果段数と同じＮＤ効果が付与された状態で着色された光量調整素子３２０を介して、撮像素子３にて分割露光された撮影光束を画像処理部７にて画像処理する。そして、その画像を表示部３０４にプレビュー画像として表示する。
【０１６２】
Ｓ３４４では、メインＣＰＵ３０によって撮影ボタン３０２が操作されたかどうかの判定が行われる。撮影ボタン３０２が操作された場合はＳ３４５に進み、撮影ボタン３０２が操作されていない場合はＳ３０１に戻って一連の動作を繰り返す。
【０１６３】
Ｓ３４５では、Ｓ３４１でＮＤ制御ユニット９が演算したイメージャＮＤ機能による総蓄積時間に応じて、撮像素子３の分割露光撮影を行う。
【０１６４】
Ｓ３４６では、メインＣＰＵ３０によってＮＤ効果設定部３０３の操作が行われて、ＮＤ効果設定が無い状態になったかどうかの判定が行われる。具体的には、ユーザーがＮＤ効果設定部３０３の操作量をメインＣＰＵ３０が演算した結果、ＮＤ効果がない状態になったかどうかの判定を行う。メインＣＰＵ３０の判定の結果、ＮＤ効果の設定がない状態となった時にはＳ３４７に進み、それ以外の場合はＳ３０１に戻って一連の動作を繰り返す。
【０１６５】
Ｓ３４７では、ＮＤ制御ユニット９は撮像素子３の分割露光撮影（イメージャＮＤ機能）を止めて、分割を行わない、通常の露光撮影を行う。
【０１６６】
Ｓ３４８では、ＮＤ制御ユニット９は光量調整素子３２０が着色された状態での光撮影を止めるため、ＥＣＮＤ制御部５を介して光量調整素子３２０への電圧印加をＯＦＦにし、その状態で通常の露光撮影を継続する。なお、Ｓ３４７の動作とＳ３４８の動作は、ほぼ同時に行われる。
【０１６７】
Ｓ３４９では、メインＣＰＵ３０によって撮影ボタン３０２が操作されたかどうかの判定が行われる。Ｓ３４８までの撮影動作中に撮影ボタン３０２がユーザーによって操作された場合には、ユーザーの意図は撮影を終了するということになる。よって、Ｓ３４９のメインＣＰＵ３０の判定の結果、撮影ボタン３０２が操作された時は撮像素子３での撮影を終了する。一方、撮影ボタン３０２が操作されていない時はＳ３０１に戻って一連の動作を繰り返す。
【０１６８】
上記の通り第３の実施形態によれば、ユーザーのＮＤ効果設定部３０３の操作量や操作速度に応じて、イメージャＮＤ機能と光量調整素子３２０の少なくとも一方を用いることにより、連続的にＮＤ効果を付与することが可能となる。
【０１６９】
つまり、第３の実施形態、光学式可変減光手段による透過率制御の機能とデジタル式可変減光手段により透過率制御の機能の２つを有する撮像装置において、ユーザーが所望のＮＤ効果を得るために操作部材を操作する時に、連続的にＮＤ効果を付与可能になるという効果が得られる。
【０１７０】
＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。上述した第１の実施形態では、光量調整素子３２０としてＥＣ材料を用いたが、液晶を用いた電気式の光量調整素子を用いてもよい。
【０１７１】
図１８は、光量調整素子３２０の代わりに液晶を用いた光量調整素子３４０を有する撮像装置４００の概略機能構成を示すブロック図である。なお、液晶を用いた光量調整素子３４０としては、例えば、第２の実施形態で図９を参照して説明したゲスト−ホスト型液晶を用いることができる。また、光量調整素子３４０を駆動するための退避用アクチュエータ３６が追加され、ＥＣＮＤ制御部５の代わりに、液晶ＮＤ制御部３５が追加されているところが、図１２に示す撮像装置３００の構成と異なる。そして、液晶ＮＤ制御部３５により、光量調整素子３４０に印加する電圧を制御することによって、液晶材料が旋回する角度が変わり、光量調整素子３４０の透過率が変化する。これにより、光量調整素子３４０を透過する光量を減光すること、つまり、光量調整素子３４０の減光量を調整することができる。
【０１７２】
また、退避用アクチュエータ３６は、例えば公知のモータから構成されるもので、液晶ＮＤ制御部３５の指令に基づいて光量調整素子３４０の位置を制御する。具体的には、退避用アクチュエータ３６は、撮影光学系３０１を透過して撮像素子３に結像される光路中の位置（実線で示されている位置）と、光路から退避した位置３４０´（破線で表記されている位置）との間で光量調整素子３４０を移動させることができる。上記以外の構成は図１２に示すものと同様であるため、同じ構成には同じ参照番号を付し、説明を省略する。
【０１７３】
第４の実施形態においては、撮像素子駆動制御部４は、光量調整素子３４０の着色状態を検出する不図示の液晶着色検出手段の検出結果、及び撮像装置４００の記憶部６に記憶された光量調整素子３４０の特性値を元に、減光量を制御することとなる。
【０１７４】
●制御方法
次に、撮像装置４００に設けられたＮＤ効果設定部３０３を操作した時の、第４の実施形態における撮像素子３のイメージャＮＤ機能と光量調整素子３４０の動作について、図１９Ａ及び図１９Ｂのフローチャートを参照して説明する。なお、ユーザーが設定するＮＤ効果段数が所定値Ａよりも小さい場合の制御は、第３の実施形態で図１７Ａを参照して説明した制御と同様であるため、説明を省略するが、第４の実施形態では、光量調整素子３４０を光路から退避した状態で行う。
【０１７５】
ユーザーが設定するＮＤ効果段数が所定値Ａ以上の場合は、光量調整素子３４０によりＮＤ効果段数の制御を行うので、図１９ＡのＳ４１１に進む。
【０１７６】
Ｓ４１１では、Ｓ３０３で演算したＮＤ効果段数が、光量調整素子３４０により調整可能な最大効果段数（すなわち、光量調整素子３４０の透過率が一番低い状態）以上（調整可能範囲外）であるかどうかの判定をメインＣＰＵ３０が行う。Ｓ３０２での演算結果が、所定値Ａ以上、且つ、光量調整素子３４０が制御可能な最大効果段数未満（調整可能範囲内）である場合はＳ４１２に進み、光量調整素子３４０が調整可能な最大効果段数以上の場合は、図１９ＢのＳ４４０に進む。
【０１７７】
以下、Ｓ３０２での演算結果が、所定値Ａ以上、且つ、光量調整素子３４０が制御可能な最大効果段数未満である場合の制御について説明する。Ｓ４１２は、Ｓ３０４と同様なので、その説明を省略する。Ｓ４１３では、Ｓ４１２で検出したＮＤ効果設定部３０３の操作速度ｖが所定値Ｖａよりも大きいかどうかの判定をメインＣＰＵ３０が行う。ここでこの判定を行う理由は、Ｓ３２２と同様である。そして、操作速度ｖが所定値Ｖａ以上の場合はＳ３０５以降の処理を行い、イメージャＮＤ機能によるＮＤ効果の付与を行う。また、ＮＤ効果設定部３０３の操作速度ｖが所定値Ｖａ未満の場合は、Ｓ４１４に進んで、光量調整素子３４０を撮影光路に挿入する。
【０１７８】
Ｓ４１５では、Ｓ３０２での演算結果に応じて、液晶ＮＤ制御部３５は光量調整素子３４０に印加する電圧値を決定する。
【０１７９】
Ｓ４１６では、液晶ＮＤ制御部３５は透明電極２０２ａ，２０２ｂに電圧を印加して、光量調整素子３４０を着色させて透過率を制御する。この制御と共に、メインＣＰＵ３０は、着色した光量調整素子３４０を介して撮像素子３に露光された撮影光束を画像処理部７にて画像処理し、光量調整素子３２０が着色する前の画像と比較する。そして、比較結果に基づいて、着色した光量調整素子３４０によるＮＤ効果が、Ｓ３０２での演算結果であるユーザーが設定したＮＤ効果段数と一致しているかどうかの判定を行う。
【０１８０】
Ｓ４１６でのメインＣＰＵ３０の判定の結果、光量調整素子３４０のＮＤ効果がＳ３０２での演算結果であるユーザーが設定したＮＤ効果段数と一致していない場合は、Ｓ４１５に戻る。この時、液晶ＮＤ制御部３５は光量調整素子３４０への印加電圧を変更した上で、Ｓ４１５に進む。これは、撮像装置４００の撮影時の環境、特に温度によって、光量調整素子３４０に同一の電圧を印加した場合でも、着色量が異なる場合があることに対応している。
【０１８１】
Ｓ４１６でのメインＣＰＵ３０の判定の結果、光量調整素子３４０のＮＤ効果がＳ３０２での演算結果であるユーザーが設定したＮＤ効果段数と一致すると、Ｓ４１７に進む。Ｓ４１７において、メインＣＰＵ３０は、Ｓ４１６での判定時に光量調整素子３４０の透明電極２０２ａ，２０２ｂに印加された電圧を保持するように、液晶ＮＤ制御部３５（ＮＤ制御ユニット９）に指令を出す。
【０１８２】
Ｓ４１８では、メインＣＰＵ３０は、ユーザーが設定したＮＤ効果段数と同じＮＤ効果が付与された状態で着色された光量調整素子３４０を介して、撮像素子３に露光された撮影光束を画像処理部７にて画像処理する。そして、その画像を表示部３０４にプレビュー画像として表示する。
【０１８３】
Ｓ４１９では、メインＣＰＵ３０によって撮影ボタン３０２が操作されたかどうかの判定が行われる。撮影ボタン３０２が操作された場合はＳ４２０に進み、撮影ボタン３０２が操作されていない場合はＳ３０１に戻って一連の動作を繰り返す。
【０１８４】
Ｓ４２０では、ユーザーが設定したＮＤ効果段数と同じＮＤ効果が付与された状態で着色された光量調整素子３４０を介して撮像素子３に露光された撮影光束の記録を行う。
【０１８５】
Ｓ４２１では、メインＣＰＵ３０によってＮＤ効果設定部３０３の操作が行われて、ＮＤ効果設定が無い状態になったかどうかの判定が行われる。具体的には、ユーザーがＮＤ効果設定部３０３の操作量をメインＣＰＵ３０が演算した結果、ＮＤ効果がない状態になったかどうかの判定が行われることとなる。メインＣＰＵ３０の判定の結果、ＮＤ効果の設定がない状態となった時にはＳ４２２に進み、それ以外の場合はＳ３０１に戻って一連の動作を繰り返す。
【０１８６】
Ｓ４２２では、ＮＤ制御ユニット９は、液晶ＮＤ制御部３５を介して光量調整素子３４０への電圧印加をＯＦＦにする。更に、Ｓ４２３において退避用アクチュエータ３６を制御して、光量調整素子３４０を光路から退避させ、その状態で通常の撮影を継続する。なお、Ｓ４２２の動作とＳ４２３の動作は、ほぼ同時に行われる。
【０１８７】
Ｓ４２４では、Ｓ３１１と同様、メインＣＰＵ３０によって撮影ボタン３０２が操作されたかどうかの判定が行われる。Ｓ４２３までの撮影動作中に撮影ボタン３０２がユーザーによって操作された場合には、ユーザーの意図は撮影を終了するということになる。よって、Ｓ４２４のメインＣＰＵ３０の判定の結果、撮影ボタン３０２が操作された時は撮像素子３での撮影を終了する。一方、撮影ボタン３０２が操作されていない時はＳ３０１に戻って一連の動作を繰り返す。
【０１８８】
次に、Ｓ４１１において、メインＣＰＵ３０がＳ３０３でのＮＤ効果段数が、光量調整素子３４０が制御可能な最大効果段数以上であると判定した場合の処理について、図１９Ｂを参照して説明する。
【０１８９】
Ｓ４４０以降の動作では、後述するように、光量調整素子３４０が制御可能な最大効果段数でＮＤ効果を付与しながら、同時にイメージャＮＤ機能によるＮＤ効果を付与することで、ユーザーが設定するＮＤ効果段数を達成する。
【０１９０】
Ｓ４４０では、まず、光量調整素子３４０を撮影光路に挿入する。そして、Ｓ４４１において、Ｓ３０４と同様、メインＣＰＵ３０がＮＤ効果設定部３０３の操作速度ｖを検出する。Ｓ４４２では、Ｓ３０２でのＮＤ効果段数の演算結果とＳ４４１で検出した操作速度ｖから、ＮＤ制御ユニット９は、ユーザーが望むＮＤ効果段数を満たすイメージャＮＤ機能による総蓄積時間（シャッタ秒時）と、総蓄積時間の変化割合の演算を行う。この時、ユーザーが設定したＮＤ効果段数から光量調整素子３４０が制御可能な最大効果段数を引いた分が、イメージャＮＤ機能によるＮＤ効果付与となる。よって、Ｓ４４２では、イメージャＮＤ機能によるＮＤ効果付与に必要な撮像素子３の分割露光撮影時の総蓄積時間（シャッタ秒時）の演算を行うこととなる。
【０１９１】
Ｓ４４３では、光量調整素子３４０が制御可能な最大効果段数になるように、液晶ＮＤ制御部３５は透明電極２０２ａ，２０２ｂに電圧を印加して、光量調整素子３４０を着色させて透過率を制御する。
【０１９２】
Ｓ４４４では、Ｓ４４２でＮＤ制御ユニット９が演算したイメージャＮＤ機能による総蓄積時間に応じて、ＮＤ制御ユニット９は撮像素子駆動制御部４を介して撮像素子３の分割露光を行う。更に、メインＣＰＵ３０は、ユーザーが設定したＮＤ効果段数と同じＮＤ効果が付与された状態で着色された光量調整素子３４０を介して、撮像素子３にて分割露光された撮影光束を画像処理部７にて画像処理する。そして、その画像を表示部３０４にプレビュー画像として表示する。
【０１９３】
Ｓ４４５では、メインＣＰＵ３０によって撮影ボタン３０２が操作されたかどうかの判定が行われる。撮影ボタン３０２が操作された場合はＳ４４６に進み、撮影ボタン３０２が操作されていない場合はＳ３０１に戻って一連の動作を繰り返す。
【０１９４】
Ｓ４４６では、Ｓ４４２でＮＤ制御ユニット９が演算したイメージャＮＤ機能による総蓄積時間に応じて、撮像素子３の分割露光撮影を行う。
【０１９５】
Ｓ４４７では、メインＣＰＵ３０によってＮＤ効果設定部３０３の操作が行われて、ＮＤ効果設定が無い状態になったかどうかの判定が行われる。具体的には、ユーザーがＮＤ効果設定部３０３の操作量をメインＣＰＵ３０が演算した結果、ＮＤ効果がない状態になったかどうかの判定を行う。メインＣＰＵ３０の判定の結果、ＮＤ効果の設定がない状態となった時にはＳ４４８に進み、それ以外の場合はＳ３０１に戻って一連の動作を繰り返す。
【０１９６】
Ｓ４４８では、ＮＤ制御ユニット９は撮像素子３の分割露光撮影（イメージャＮＤ機能）を止めて、分割を行わない、通常の撮影を行う。
【０１９７】
Ｓ４４９では、ＮＤ制御ユニット９は光量調整素子３４０が着色された状態での光撮影を止めるため、液晶ＮＤ制御部３５を介して光量調整素子３４０への電圧印加をＯＦＦにする。更に、Ｓ４５０において退避用アクチュエータ３６を制御して、光量調整素子３４０を撮影光路から退避させ、その状態で通常の撮影を継続する。なお、Ｓ４４８からＳ４５０の動作は、ほぼ同時に行われる。
【０１９８】
Ｓ４５１では、メインＣＰＵ３０によって撮影ボタン３０２が操作されたかどうかの判定が行われる。Ｓ４５０までの撮影動作中に撮影ボタン３０２がユーザーによって操作された場合には、ユーザーの意図は撮影を終了するということになる。よって、Ｓ４５１のメインＣＰＵ３０の判定の結果、撮影ボタン３０２が操作された時は撮像素子３での撮影を終了する。一方、撮影ボタン３０２が操作されていない時はＳ３０１に戻って一連の動作を繰り返す。
【０１９９】
上記の通り第４の実施形態によれば、液晶ＮＤを用いた場合にも、第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０２００】
なお、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【０２０１】
１００，２００，３００，４００：撮像装置、１５１：撮像装置本体、１５２，３０１：撮影光学系、１７０：測光部、１７８：システム制御ＣＰＵ、１８０：レンズ、１８１：絞り、１８３：光学フィルタ、３，１８４：撮像素子、１８５Ａ，１８５Ｂ，３２０，２４０：光量調整素子、１８６：光量調整素子制御部、１８８，３６：退避用アクチュエータ、１９０：メモリ部、５００：フォトダイオード、５０１Ａ：第１の転送トランジスタ、５０２Ａ：第２の転送トランジスタ、５０３：第３の転送トランジスタ、５０４：リセットトランジスタ、５０５：増幅トランジスタ、５０６：選択トランジスタ、５０７Ａ：信号保持部、５０８：フローティングディフュージョン領域、４：撮像素子駆動制御部、５：ＥＣＮＤ制御部、３０：メインＣＰＵ、３５：液晶ＮＤ制御部、３０３：ＮＤ効果設定部
【図１】
2019128380.tif 000003
【図２】
2019128380.tif 000004
【図３】
2019128380.tif 000005
【図４】
2019128380.tif 000006
【図５】
2019128380.tif 000007
【図６】
2019128380.tif 000008
【図７】
2019128380.tif 000009
【図８】
2019128380.tif 000010
【図９】
2019128380.tif 000011
【図１０】
2019128380.tif 000012
【図１１】
2019128380.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2019128380.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2019128380.tif 000017
【図１６】
2019128380.tif 000018
【図１７Ａ】
2019128380.tif 000019
【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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