(57)【要約】【課題】応答性の低下を抑制しつつ、広いダイナミックレンジにわたって安定的に露光を制御することができる露光制御装置、露光制御方法、撮像装置を提供することである。【解決手段】実施形態の露光制御装置は、算出部と制御部とを備える。算出部は、撮像素子に入射する光量を調整するための絞り機構の絞り量と前記撮像素子により得られる画像の輝度とから、前記画像の輝度を基準値に維持するために必要とされる前記撮像素子の露光時間を周期的に算出する。制御部は、前記算出部により算出された露光時間が所定の制御範囲内にある場合、前記露光時間に基づき前記撮像素子の露光を制御し、前記露光時間が前記制御範囲を逸脱した場合、前記露光時間を補償する方向に前記絞り機構を作動させて前記露光時間を前記制御範囲内に導く。【選択図】図２
2015050750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子に入射する光量を調整するための絞り機構の絞り量と前記撮像素子により得られる画像の輝度とから、前記画像の輝度を基準値に維持するために必要とされる前記撮像素子の露光時間を周期的に算出する算出部と、
前記算出部により算出された露光時間が所定の制御範囲内にある場合、前記露光時間に基づき前記撮像素子の露光を制御し、前記露光時間が前記制御範囲を逸脱した場合、前記露光時間を補償する方向に前記絞り機構を作動させて前記露光時間を前記制御範囲内に導く制御部と、
を備えた露光制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記露光時間が前記制御範囲の上限側の第１所定値に到達し、且つ、前記絞り量が開側の第１限界値に到達していない場合、前記絞り機構を開方向に作動させ、
前記露光時間が前記制御範囲の下限側の第２所定値に到達し、且つ、前記絞り量が閉側の第２限界値に到達していない場合、前記絞り機構を閉方向に作動させ、
前記露光時間が前記第１所定値と前記第２所定値との間にある場合、前記絞り機構の作動を停止させることを特徴とする、請求項１に記載の露光制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記絞り量が前記第１限界値または前記第２限界値に到達している場合、前記絞り機構の作動を停止させることを特徴とする、請求項２に記載の露光制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記露光時間が前記制御範囲の上限値に到達している場合、前記露光時間を前記上限値に置き換え、
前記露光時間が前記制御範囲の下限値に到達している場合、前記露光時間を前記下限値に置き換えることを特徴とする、請求項３に記載の露光制御装置。
【請求項５】
撮像素子に入射する光量を調整するための絞り機構の絞り量と前記撮像素子により得られる画像の輝度とから、前記画像の輝度を基準値に維持するために必要とされる前記撮像素子の露光時間を周期的に算出する算出段階と、
前記算出段階により算出された露光時間が所定の制御範囲内にある場合、前記露光時間に基づき前記撮像素子の露光を制御し、前記露光時間が前記制御範囲を逸脱した場合、前記露光時間を補償する方向に前記絞り機構を作動させて前記露光時間を前記制御範囲内に導く制御段階と、
を含む露光制御方法。
【請求項６】
請求項１から４の何れか１項に記載の露光制御装置を備えた撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、露光制御装置、露光制御方法、撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
野外で撮像装置を使用する場合、ダイナミックレンジを広くするためには、露光時間制御だけでは適正な露光量を確保することが困難である。このため、露光時間制御に加えて機械的な絞り機構やＮＤ(Newtoral Density)フィルタを用いて露光量を調整するのが通例である（例えば、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２００９−９３０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、機械的な絞り機構によれば、絞り羽根を駆動するためのモータやギヤ機構の慣性による動作遅延が存在するため、露光時間により露光量を制御する場合に比較して応答性に難点がある。また、一般に、絞り機構のギヤのバックラッシュや摩擦、あるいは小絞りボケなどにより、絞り量と露光量との間の関係が非線形性を呈する。この非線形性に起因して明暗の発振現象（ハンチング）が発生し、露光制御が不安定になるという問題もある。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、応答性の低下を抑制しつつ、広いダイナミックレンジにわたって安定的に露光を制御することができる露光制御装置、露光制御方法、撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の露光制御装置は、算出部と制御部とを持つ。算出部は、撮像素子に入射する光量を調整するための絞り機構の絞り量と前記撮像素子により得られる画像の輝度とから、前記画像の輝度を基準値に維持するために必要とされる前記撮像素子の露光時間を周期的に算出する。制御部は、前記算出部により算出された露光時間が所定の制御範囲内にある場合、前記露光時間に基づき前記撮像素子の露光を制御し、前記露光時間が前記制御範囲を逸脱した場合、前記露光時間を補償する方向に前記絞り機構を作動させて前記露光時間を前記制御範囲内に導く。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態による撮像装置の構成の一例を示す図。
【図２】実施形態による撮像装置に備えられた露光制御装置の構成の一例を示す図。
【図３】実施形態による露光制御装置の制御フローの一例を示すフローチャート。
【図４】実施形態による露光制御装置の制御フローに基づく露光制御の一例を説明するための図であって、入射光の輝度に対する画像輝度と露光時間と絞り量との関係の一例を示す特性図。
【図５】実施形態による露光制御装置の制御フローに基づく露光制御の一例を説明するための図であって、入射光の輝度と画像輝度と露光時間と絞りモータ駆動状態と絞り量との関係の一例を示すタイムチャート。
【図６】実施形態の変形例による露光制御装置の制御フローに基づく露光制御の一例を説明するための図であって、入射光の輝度に対する画像輝度と露光時間と絞り量との関係の一例を示す特性図である。
【図７】実施形態の変形例による露光制御装置の制御フローに基づく露光制御の一例を説明するための図であって、入射光の輝度と画像輝度と露光時間と絞りモータ駆動状態と絞り量との関係の一例を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
（構成の説明）
図１は、実施形態による撮像装置１００の構成の一例を示す図である。
撮像装置１００は、光学レンズ１０１、絞り機構１０２、撮像素子１０３、増幅器１０４、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１０５、画像レベル検出回路１０６、撮像制御装置１０７、撮像制御装置１０７に備えられた露光制御装置１０８、露光時間制御信号発生回路１０９、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器１１０、電力増幅器１１１、直流（ＤＣ）モータ１１２、ギヤ機構角度検出器１１３、増幅器１１４、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１１５を備えている。撮像制御装置１０７は、例えばマイクロ・プロセッサから構成される。
【０００９】
光学レンズ１０１は、入射光Ｌを撮像素子１０３の受光面に結像させるものである。絞り機構１０２は、入射光Ｌの光束を絞って撮像素子１０３に入射する光量を調整するためのものである。本実施形態では、絞り機構１０２は、複数の絞り羽根を有する機械的な機構である。撮像素子１０３は、その受光面に結像された光像を光電変換して画像信号を生成するものであり、例えばＣＣＤ(Charge Coupled Device)等の固体撮像素子である。ただし、この例に限定されず、撮像素子１０３は、光電変換により画像信号を得ることができることを限度に、任意の素子であり得る。
【００１０】
増幅器１０４は、撮像素子１０３により得られた画像信号を増幅するためのものである。アナログ／デジタル変換器１０５は、増幅器１０４によって増幅された画像信号をデジタルデータである画像データＤＰに変換するものである。画像レベル検出回路１０６は、アナログ／デジタル変換器１０５により変換された画像データＤＰの輝度の平均値を検出し、その平均値を示す画像レベルデータＤＢを生成するものである。この画像レベルデータＤＢは撮像制御装置１０７に供給される。後述するように、本実施形態では、画像レベルデータＤＢで示される画像の輝度の平均値が所定の基準値（目標値）ＤＢＲＥＦになるように、撮像素子１０３の露光時間と絞り機構の絞り量とが露光制御装置１０８により制御される。
以下では、「画像の輝度」または「画像輝度」は、画像データＤＰによって示される画像の輝度の平均値を指す。
【００１１】
撮像制御装置１０７は、撮像装置１００の全体動作を制御するためのものであり、上述の画像レベルデータＤＢと後述の絞りモニタデータＤＤとに基づく露光制御のほか、合焦に関する制御等、撮像に関する全般的な制御を実施する。撮像制御装置１０７に備えられた露光制御装置１０８は、上述の画像レベルデータＤＢと後述の絞りモニタデータＤＤとに基づいて、撮像素子１０３の露光時間を指示する露光時間データＤＴと、絞り機構１０２の作動方向（開方向／閉方向）を指示する絞りモータ駆動データＤＭとを生成するものである。本実施形態では、露光制御装置１０８は、露光時間データＤＴで示される露光時間が後述する所定の制御範囲内にある場合、撮像素子１０３の露光時間による露光制御を実施し、露光時間データＤＴで示される露光時間が制御範囲を逸脱した場合、絞り機構１０２による露光制御を実施する。その詳細については後述する。
【００１２】
露光時間制御信号発生回路１０９は、撮像制御装置１０７に備えられた露光制御装置１０８から出力される露光時間データＤＴから、撮像素子１０３の露光時間を制御するための露光時間制御信号ＳＴを発生させるものである。この露光時間制御信号ＳＴは撮像素子１０３に供給される。デジタル／アナログ変換器１１０は、撮像制御装置１０７に備えられた露光制御装置１０８から出力される絞りモータ駆動データＤＭをアナログ信号に変換するものであり、電力増幅器１１１は、デジタル／アナログ変換器１１０から出力されるアナログ信号を電力増幅してモータ駆動信号ＳＭを生成して直流モータ１１２に出力するものである。直流モータ１１２は、モータ駆動信号ＳＭにより回転して絞り機構１０２の絞り羽根を機械的に開閉させるための動力を発生させるものである。
【００１３】
ギヤ機構角度検出器１１３は、直流モータ１１２の動力を絞り機構１０２に伝達するものであると共に、直流モータ１１２の動力を伝達するギヤの回転角度から絞り機構１０２の実際の絞り量（即ち、絞り羽根の開閉度）を検出するものである。この検出結果は、絞りモニタ信号ＳＤとしてギヤ機構角度検出器１１３から増幅器１１４に出力される。増幅器１１４は、絞りモニタ信号ＳＤを増幅するためのものである。アナログ／デジタル変換器１１５は、増幅器１１４により増幅された絞りモニタ信号ＳＤをデジタルデータである絞りモニタデータＤＤに変換するものである。絞りモニタデータＤＤは撮像制御装置１０７に備えられた露光制御装置１０８に供給される。
【００１４】
図２は、本実施形態による撮像装置１００に備えられた露光制御装置１０８の構成の一例を示す図である。
露光制御装置１０８は、算出部１０８１と制御部１０８２とを備えている。このうち、算出部１０８１は、撮像素子１０３に入射する光量を調整するための絞り機構１０２の絞り量を表す絞りモニタデータＤＤと、撮像素子１０３により得られる画像の輝度を表す画像レベルデータＤＢとから、この画像の輝度を基準値ＤＢＲＥＦに維持するために必要とされる撮像素子１０３の露光時間ＤＴＥを周期的に算出し、この露光時間ＤＴＥの値を示す露光時間データＤＴを出力するものである。本実施形態では、算出部１０８１は、画像のフレームごとに撮像素子１０３の露光時間を算出する。
【００１５】
制御部１０８２は、算出部１０８１により算出された露光時間ＤＴＥが後述の所定の制御範囲内にある場合、露光時間ＤＴＥに基づき撮像素子１０３の露光を制御し、露光時間ＤＴＥが制御範囲を逸脱した場合、露光時間ＤＴＥを補償する方向に絞り機構１０２を作動させて露光時間ＤＴＥを制御範囲内に導くものである。制御部１０８２は、算出部１０８１により算出された露光時間ＤＴＥが所定の制御範囲内にある場合、算出した露光時間ＤＴＥの値を露光時間データＤＴとして出力する。ただし、後述するように、制御部１０８２は、算出部１０８１により算出された露光時間ＤＴＥが制御範囲を逸脱した場合、露光時間データＤＴによって示される値に代えて、撮像素子１０３の露光時間の上限値または下限値を露光時間データＤＴとして出力する場合もある。
【００１６】
ここで、本実施形態では、「制御範囲」は、露光制御が可能な撮像素子１０３の露光時間の数値範囲を指し、露光時間に基づく露光制御が可能であることを限度に、任意に設定し得る。本実施形態では、「制御範囲」は、後述の「開判定値ＴＵＵ」および「閉判定値ＴＬＬ」により規定される。即ち、「開判定値ＴＵＵ」は「制御範囲」の上限を規定し、「閉判定値ＴＬＬ」は「制御範囲」の下限を規定する。
また、本実施形態では、撮像素子１０３の物理的制約によって規定される撮像素子１０３の露光時間の数値範囲の上限を「上限値ＴＵ」とし、その数値範囲の下限を「下限値ＴＬ」とする。このような「上限値ＴＵ」および「下限値ＴＬ」の各値は、例えば撮像素子１０３の特性によって適切に決定される。
【００１７】
更に、本実施形態では、「開判定値ＴＵＵ」（第１所定値）および「閉判定値ＴＬＬ」（第２所定値）なる量を定義する。ここで、「開判定値ＴＵＵ」は、絞り機構１０２を開方向に作動させるための判断の基準となる量であり、「上限値ＴＵ」よりも小さく、且つ、「閉判定値ＴＬＬ」よりも大きい値である。また、「閉判定値ＴＬＬ」は、絞り機構１０２を閉方向に作動させるための判断の基準となる量であり、「下限値ＴＬ」よりも大きく、且つ、「開判定値ＴＵＵ」よりも小さい値である。このような「開判定値ＴＵＵ」および「閉判定値ＴＬＬ」の各値は任意に設定することが可能である。
【００１８】
（動作の説明）
まず、図３を参照して、露光制御装置１０８の基本的制御フローを説明する。
図３は、本実施形態による露光制御装置１０８の制御フローの一例を示すフローチャートである。
露光制御装置１０８は、図３に示す制御フローを画像のフレームごとに実行する。各フレームにおいて、算出部１０８１は、画像レベル検出回路１０６により検出された画像の輝度を示す画像レベルデータＤＢと、画像の輝度の目標値である基準値ＤＢＲＥＦとから、撮像素子１０３の露光時間を算出する（ステップＳ１）。即ち、算出部１０８１は、画像レベルデータＤＢによって示される現在の画像の輝度を基準値ＤＢＲＥＦとするために必要な露光時間ＤＴＥを算出し、この露光時間ＤＴＥを示す露光時間データＤＴを出力する。例えば、画像レベルデータＤＢによって示される現在の画像の輝度が基準値ＤＢＲＥＦを上回っていれば、撮像素子１０３の露光時間が短縮され、逆に、現在の画像の輝度が基準値ＤＢＲＥＦを下回っていれば、撮像素子１０３の露光時間が延長されるように露光時間ＤＴＥを算出する。
【００１９】
上述の算出部１０８１により算出された露光時間ＤＴＥに基づいて、制御部１０８２は、次のように露光制御を実施する。
制御部１０８２は、算出部１０８１により算出された露光時間ＤＴＥが、撮像素子１０３の露光時間の上限値ＴＵ以上であるか否かを判定する（ステップＳ２）。ここで、露光時間ＤＴＥが上限値ＴＵ以上であれば（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、制御部１０８２は、露光時間ＤＴＥを上限値ＴＵで制限する（ステップＳ３）。即ち、露光時間ＤＴＥが上限値ＴＵに到達している場合、制御部１０８２は、露光時間ＤＴＥを上限値ＴＵに置き換え、この上限値ＴＵを示す露光時間データＤＴを出力する。
【００２０】
一方、上述のステップＳ２において、算出部１０８１により算出された露光時間ＤＴＥが上限値ＴＵ以上でなければ（ステップＳ２：Ｎｏ）、制御部１０８２は、上限値ＴＵによる露光時間ＤＴＥの制限を行わず、露光時間ＤＴＥが下限値ＴＬ以下であるか否かを判定する（ステップＳ４）。ここで、露光時間ＤＴＥが下限値ＴＬ以下であれば（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、制御部１０８２は、露光時間ＤＴＥを下限値ＴＬで制限する（ステップＳ５）。即ち、露光時間ＤＴＥが下限値ＴＬに到達している場合、制御部１０８２は、露光時間ＤＴＥを下限値ＴＬに置き換え、この下限値ＴＬを示す露光時間データＤＴを出力する。また、露光時間ＤＴＥが下限値ＴＬ以下でなければ（ステップＳ４：Ｎｏ）、下限値ＴＬによる露光時間ＤＴＥの制限は行われない。
【００２１】
ここまでの制御フロー（ステップＳ１〜Ｓ５）を要約すると、算出部１０８１により算出された露光時間ＤＴＥが、撮像素子１０３の露光時間の上限値ＴＵまたは下限値ＴＬによって規定される数値範囲を逸脱していれば、制御部１０８２は、上限値ＴＵまたは下限値ＴＬにより露光時間ＤＴＥを制限し、露光時間ＤＴＥが上記数値範囲を逸脱していなければ、算出部１０８１により算出された露光時間ＤＴＥは、そのままとされ、制御範囲の上限値ＴＵまたは下限値ＴＬによる制限を受けない。
【００２２】
続いて、制御部１０８２は、露光時間ＤＴＥが開判定値ＴＵＵと閉判定値ＴＬＬによって規定される制御範囲を逸脱しているか否かに応じて露光制御を実施する。具体的に説明すると、制御部１０８２は、露光時間ＤＴＥが開判定値ＴＵＵ（第１所定値）以上か否かを判定する（ステップＳ６）。ここで、露光時間ＤＴＥが開判定値ＴＵＵ以上であれば（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、制御部１０８２は、絞りモニタデータＤＤにより示される絞り機構１０２の絞り量が開の上限値（第１限界値）以上であるか否かを判定する（ステップＳ９）。
【００２３】
絞り機構１０２の絞り量が開の上限値以上でなければ（ステップＳ９：Ｎｏ）、制御部１０８２は、絞り機構１０２を開方向に作動させる旨の指示を表す絞りモータ駆動データＤＭを生成し、これにより絞り機構１０２を開けさせる（ステップＳ１０）。このように、露光制御装置１０８は、露光時間ＤＴＥが制御範囲の上限側の開判定値ＴＵＵ（第１所定値）に到達しており、且つ、絞り機構１０２の絞り量が開側の上限値（第１限界値）に到達していない場合、絞り機構１０２を開方向に作動させる。これにより、撮像素子１０３に入射される光量が増え、この光量に対して露光時間ＤＴＥが新たに算出される。この結果、露光時間ＤＴＥが制御範囲に再び戻り、露光時間による露光制御が可能になる。
【００２４】
また、上述のステップＳ６において露光時間ＤＴＥが開判定値ＴＵＵ以上でなければ（ステップＳ６：Ｎｏ）、制御部１０８２は、露光時間ＤＴＥが閉判定値ＴＬＬ（第２所定値）以下であるか否かを判定する（ステップＳ７）。ここで、露光時間ＤＴＥが閉判定値ＴＬＬ以下であれば（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、制御部１０８２は、絞りモニタデータＤＤにより示される絞り機構１０２の絞り量が開の下限値（第２限界値）以下であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。絞り機構１０２の絞り量が開の下限値以下でなければ（ステップＳ１１：Ｎｏ）、制御部１０８２は、絞り機構１０２を閉方向に作動させる旨の指示を表す絞りモータ駆動データＤＭを生成し、これにより絞り機構１０２を閉じさせる（ステップＳ１２）。
【００２５】
このように、露光制御装置１０８は、露光時間ＤＴＥが制御範囲の下限側の閉判定値ＴＬＬ（第２所定値）に到達しており、且つ、絞り機構１０２の絞り量が閉側の下限値（第２限界値）に到達していない場合、絞り機構１０２を閉方向に作動させる。これにより、撮像素子１０３に入射される光量が減少し、この光量に対して露光時間ＤＴＥが新たに算出される。この結果、露光時間ＤＴＥが制御範囲に導かれて、露光時間ＤＴＥが制御範囲内に再び戻り、露光時間による露光制御が可能になる。
【００２６】
また、上述のステップＳ６において露光時間ＤＴＥが開判定値ＴＵＵ以上ではないと判定され（ステップＳ６：Ｎｏ）、且つ、上述のステップＳ７において露光時間ＤＴＥが閉判定値ＴＬＬ以下ではないと判定された場合（ステップＳ７：Ｎｏ）、即ち、露光時間ＤＴＥが開判定値ＴＵＵと閉判定値ＴＬＬとの間の制御範囲内にある場合、制御部１０８２は、絞り機構１０２の作動を停止させる旨の指示を表す絞りモータ駆動データＤＭを生成し、これにより絞り機構１０２の作動を停止させる（ステップＳ８）。この場合、直流モータ１１２にはモータ駆動信号ＳＭの電圧値として例えば０Ｖが供給され、直流モータ１１２の回転が停止される。
【００２７】
なお、上述のステップＳ９において絞り機構１０２の絞り量が開の上限値以上であると判定された場合（ステップＳ９：Ｙｅｓ）、または、上述のステップＳ１１において絞り機構１０２の絞り量が閉の下限値以下であると判定された場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）においても、制御部１０８２は、絞り機構１０２の作動を停止させる旨の指示を表す絞りモータ駆動データＤＭを生成し、これにより絞り機構１０２の作動を停止させる（ステップＳ８）。
【００２８】
続いて、制御部１０８２は、上述のステップＳ１からステップＳ１２の各処理を経て最終的に生成された露光時間データＤＴを用いて撮像素子１０３の露光時間を更新する（ステップＳ１３）。本実施形態では、更新された露光時間は、次のフレームでの撮像の際に撮像素子１０３の撮像時間として設定される。換言すれば、各フレームの最初に、前回のフレームにおける制御フローにより更新された露光時間を用いて撮像素子１０３による撮像が実施され、画像データＤＰが生成される。
【００２９】
上述の制御フロー（ステップＳ１〜Ｓ１３）を要約すれば、本実施形態では、算出部１０８１により算出された露光時間ＤＴＥが開判定値ＴＵＵと閉判定値ＴＬＬとの間の制御範囲を逸脱しない限り、絞り機構１０２は作動せず、撮像素子１０３の露光時間のみにより露光を制御し、画像データＤＰによって示される画像の輝度を基準値ＤＢＲＥＦに維持する。そして、例えば入射光Ｌの明るさの変化により露光時間ＤＴＥが制御範囲を逸脱した場合、絞り機構１０２を開方向または閉方向に作動させることにより撮像素子１０３に入射される光量を修正して露光時間ＤＴＥを制御範囲内に復帰させる。これにより、再び、露光時間による露光制御が可能になる。
【００３０】
上述のように、本実施形態では、露光時間ＤＴＥが制御範囲を逸脱した場合、絞り機構１０２が閉方向または開方向の何れかに作動されるが、このとき、絞り量自体は指定されず、単に作動方向（閉方向／開方向）のみが指示される。このため、例えば、絞り機構１０２が開方向に作動された場合、制御部１０８２が上述の制御フローに従って停止の指示を出すか、または、絞り量が絞り機構１０２の物理的限界に到達するまで、絞り機構１０２が開方向への作動を継続する。この絞り機構１０２の作動中に、次のフレームにおける上述の一連の制御フローが実施されると、新たに制御部１０８２において、その時点での絞り機構１０２の絞り量と画像データＤＰによって示される画像の輝度とから露光時間ＤＴＥが算出され、この露光時間ＤＴＥから上述の制御フローに従って絞り機構１０２の停止、開方向への作動、閉方向への作動のうちの何れかが決定される。
【００３１】
このような制御フローがフレームごとに繰り返されることにより、或るフレームで露光時間ＤＴＥが制御範囲から逸脱しても、絞り機構１０２が機能して撮像素子１０３に入射する光量を修正することにより、後続のフレームにおいて露光時間ＤＴＥが制御範囲内に収束するようになり、露光時間制御が可能になる。本実施形態では、画像の輝度を基準値ＤＢＲＥＦに維持するためのフィードバック制御は、基本的には露光時間ＤＴＥに基づいて実施され、絞り機構１０２の絞り量はこのフィードバック制御の条件を与える変数として把握される。
【００３２】
本実施形態では、露光時間ＤＴＥが制御範囲を逸脱しなければ、絞り機構１０２は停止状態に維持されるので、この限りにおいて、露光制御装置１０８は、露光時間ＤＴＥにより撮像素子１０３の露光を制御する。従ってこの場合、機械的な絞り機構１０２は作動しないので、応答性に優れた露光制御を実施することが可能になる。
【００３３】
また、露光時間ＤＴＥが制御範囲を逸脱した場合、露光時間ＤＴＥを補償するように絞り機構１０２が開方向または閉方向に作動を開始し、絞り機構１０２により入射光Ｌの光量を調整する。この調整の結果、露光時間ＤＴＥが制御範囲内に戻れば、絞り機構１０２の作動は停止され、露光制御装置１０８は、再び、露光時間ＤＴＥにより撮像素子１０３の露光を制御するようになる。
【００３４】
従って、入射光Ｌの明るさが変化し、露光時間ＤＴＥが制御範囲を逸脱した場合、一時的に絞り機構１０２が作動する場合はあるものの、絞り機構１０２の作動により露光時間ＤＴＥが制御範囲内に復帰するため、通常的には露光時間ＤＴＥによる露光の制御が実施されることになる。このことは、機械的な絞り機構１０２の作動に起因する明暗の発振（ハンチング）の発生頻度が低下することを意味する。よって、本実施形態によれば、絞り機構１０２と撮像素子１０３の露光時間とによる露光制御を併用しても、絞り機構１０２の作動に起因する応答性の低下を最小限に留めることができ、且つ、広いダイナミックレンジで露光制御を安定的に実施することが可能になる。
【００３５】
次に、図４および図５を参照して、上述の制御フローに基づく露光制御装置１０８による露光制御の一例を説明する。
図４は、本実施形態による露光制御装置１０８の上述の制御フローに基づく露光制御の一例を説明するための図であって、入射光Ｌの輝度に対する画像の輝度と露光時間と絞り量との関係の一例を示す特性図である。図５は、本実施形態による露光制御装置１０８の上述の制御フローに基づく露光制御の一例を説明するための図であって、入射光Ｌの輝度と画像の輝度と露光時間と絞りモータ駆動状態と絞り量との関係の一例を示すタイムチャートである。
【００３６】
まず、図４を参照して、アナログ／デジタル変換器１０５から出力される画像データＤＰの画像輝度と露光時間と絞り量との関係を説明する。図４（Ａ）の横軸は、入射光Ｌの輝度を表し、縦軸は、アナログ／デジタル変換器１０５から出力される画像データＤＰの画像輝度を表している。図４（Ｂ）の横軸は、入射光Ｌの輝度を表し、縦軸は、露光時間ＤＴＥを表している。図４（Ｃ）の横軸は、入射光Ｌの輝度を表し、縦軸は、絞り機構１０２の絞り量、即ち絞りモニタデータＤＤで示される絞り量を表している。図４（Ａ）〜（Ｃ）において、符号Ａ，Ｂ，Ｂ’，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｅ’，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｈ’は入射光Ｌの輝度を表している。
【００３７】
図４の例では、初期状態では、入射光Ｌの輝度がＡであり、露光時間が、上限値ＴＵと下限値ＴＬとの間の略中間にあり、絞り量が開側の限界値（上限値）と閉側の限界値（下限値）との間の略中間にあるものとしている。また、この例では、図４（Ａ）の下段に示すように、入射光Ｌの輝度が、Ａ−Ｂ（Ｂ’）−Ｃ−Ｄ−Ｃ−Ｅ（Ｅ’）−Ｆ−Ｇ−Ｆ−Ｈ（Ｈ’）−Ｃの順に変化するものとしている。このような入射光Ｌの輝度の変化は、例えば周囲環境の変化や撮像装置１００の姿勢などによる。
【００３８】
上述の制御フローによれば、初期状態から入射光Ｌの輝度が減少を開始すると、フレームごとに画像レベルデータＤＢに基づいて露光時間ＤＴＥが算出され、図４（Ｂ）に示すように、露光時間ＤＴＥが、初期状態の輝度Ａに対応する値から上昇を開始する。この例では、入射光Ｌの輝度が減少してＢに達した時点で露光時間ＤＴＥが開判定値ＴＵＵに到達している。露光時間ＤＴＥが初期状態から開判定値ＴＵＵに到達するまでの期間、上述のステップＳ２，Ｓ４，Ｓ６，Ｓ７において否定的な判定が行われるため、ステップＳ８において絞り機構１０２の作動は停止されたままに維持され、この間、図４（Ｃ）に示すように絞り量が一定に維持される。これにより、露光時間ＤＴＥが初期状態から開判定値ＴＵＵに到達するまでの期間、露光時間ＤＴＥに基づく露光制御が実施され、画像の輝度が基準値ＤＢＲＥＦに維持される。
【００３９】
ここで、入射光Ｌの輝度がＢに達し、露光時間ＤＴＥが開判定値ＴＵＵに到達すると、上述のステップＳ６において肯定的な判定が行われるが、この判定の時点では、絞り機構１０２の絞り量は上限値に達していないため、ステップＳ９において否定的な判定が行われ、ステップＳ１０において絞り機構１０２が開方向に作動される。これにより、絞り機構１０２の絞り量は開側に上昇を開始する。この後、入射光Ｌの輝度が更に減少して露光時間ＤＴＥが上限値ＴＵに到達するまでの期間、露光時間ＤＴＥによる露光制御が有効に継続されるので、画像の輝度は基準値ＤＢＲＥＦに維持される。
【００４０】
入射光Ｌの輝度が減少してＢ’に到達すると、図４（Ｂ）に示すように、露光時間ＤＴＥが上限値ＴＵに到達する。この場合、ステップＳ２において肯定的な判定が行われ、ステップＳ３において露光時間ＤＴＥが上限値ＴＵにより制限されて一定になる。この後、ステップＳ１０において、上限値ＴＵに制限された露光時間ＤＴＥを補償するように絞り機構１０２の絞り量の上昇が継続されるが、入射光Ｌの輝度が更に減少してＣに到達すると、図４（Ｃ）に示すように、絞り機構１０２の絞り量は、開側の上限値に到達して一定になる。この場合、入射光Ｌの輝度が更に低下してＤとなっても、露光時間ＤＴＥと絞り機構１０２の絞り量が各上限値に維持される。従って、入射光Ｌの輝度がＣを下回る期間では、入射光Ｌの輝度の低下に伴って画像の輝度が低下する傾向を示すが、このような状況の発生は限られている。
【００４１】
この後、入射光Ｌの輝度が上昇に転じてＣを上回ると、露光時間ＤＴＥが低下し、上限値ＴＵを下回るようになる。このため、上述のステップＳ２において否定的な判定が行われ、上限値ＴＵによる露光時間ＤＴＥの制限が解除される。この時点では、露光時間ＤＴＥが下限値ＴＬに到達していないので、上述のステップＳ４においても否定的な判定が行われる。この後、図４の例では、入射光Ｌの輝度は上昇を続け、画像の輝度が上昇するので、露光時間ＤＴＥは減少を継続する。
【００４２】
そして、入射光Ｌの輝度がＥに到達し、露光時間ＤＴＥが閉判定値ＴＬＬに到達すると、上述のステップＳ７において肯定的な判定が行われるが、この判定の時点では、絞り機構１０２の絞り量は上限値となっており、下限値に到達していないので、上述のステップＳ１１において否定的な判定が行われ、上述のステップＳ１２において絞り機構１０２が閉方向に作動される。これにより、図４（Ｃ）に示すように、入射光Ｌの輝度がＥに到達すると、絞り機構１０２の絞り量が低下を開始する。これにより、撮像素子１０３に入射される光量が修正され、算出部１０８１により算出される露光時間ＤＴＥが制御範囲内となる確率が高まるようになる。換言すれば、算出部１０８１により算出される露光時間ＤＴＥが制御範囲に近づくように、撮像素子１０３に入射する光量が補正される。
【００４３】
この後、入射光Ｌの輝度が上昇を続けてＥ’に到達すると、図４（Ｂ）に示すように、露光時間ＤＴＥが下限値ＴＬに到達する。この後、上述のステップＳ４において、肯定的な判定が行われ、上述のステップＳ５において、露光時間ＤＴＥが下限値ＴＬにより制限されて一定になる。この後、入射光Ｌの輝度が上昇を続けると、絞り機構１０２の絞り量が下限値に到達するまで、絞り機構１０２が閉方向に作動を続ける。そして、入射光Ｌの輝度が上昇してＦに到達し、絞り機構１０２の絞り量が下限値に到達すると、絞り機構１０２の絞り量が下限値で制限されて一定になる。この場合、入射光Ｌの輝度が更に上昇してＧとなっても、露光時間ＤＴＥと絞り機構１０２の絞り量が各下限値に維持される。従って、入射光Ｌの輝度がＦを上回る期間では、入射光Ｌの輝度の上昇に伴って画像の輝度が上昇する傾向を示すが、このような状況の発生は限られている。
【００４４】
この後、入射光Ｌの輝度が下降に転じてＦを下回ると、露光時間ＤＴＥが上昇し、下限値ＴＬを上回るようになる。このため、上述のステップＳ４において否定的な判定が行われ、下限値ＴＬによる露光時間ＤＴＥの制限が解除される。この時点では露光時間ＤＴＥが上限値ＴＵに到達していないので、上述のステップＳ２においても否定的な判定が行われる。この後、図４の例では、入射光Ｌの輝度が低下を続けると、画像の輝度を基準値ＤＢＲＥＦに維持するため、露光時間ＤＴＥは増加を開始する。
【００４５】
そして、入射光Ｌの輝度が低下してＨに到達し、露光時間ＤＴＥが開判定値ＴＵＵに到達すると、上述のステップＳ６において肯定的な判定が行われるが、この判定の時点では、絞り機構１０２の絞り量は下限値となっており、上限値に到達していないので、上述のステップＳ９において否定的な判定が行われ、上述のステップＳ１０において絞り機構１０２が開方向に作動される。これにより、図４（Ｃ）に示すように、入射光Ｌの輝度がＨに到達すると、絞り機構１０２の絞り量が上昇を開始する。絞り機構１０２の絞り量が上昇すると、撮像素子１０３に入射される光量が修正され、算出部１０８１により算出される露光時間ＤＴＥが制御範囲内となる確率が高まるようになる。換言すれば、算出部１０８１により算出される露光時間ＤＴＥが制御範囲に近づくように、撮像素子１０３に入射する光量が補正される。
【００４６】
この後、入射光Ｌの輝度が低下してＨ’に到達すると、露光時間ＤＴＥが上限値ＴＵに到達し、上述のステップＳ３において、露光時間ＤＴＥが上限値ＴＵにより制限されて一定になる。これにより、露光時間ＤＴＥによる露光制御が一旦停止される。この後、更に入射光Ｌの輝度が低下し、絞り機構１０２が開方向への作動を継続する。そして、入射光Ｌの輝度がＣになると、絞り機構１０２の絞り量が上限値に到達する。
【００４７】
図４の例から理解されるように、本実施形態によれば、結果的に、入射光Ｌの変化に対し露光時間ＤＴＥと絞り機構１０２の絞り量が相互に逆のヒステリシス特性を有するので、入射光Ｌの変化に対し、露光時間による露光制御と絞り量による露光制御の双方を安定化させることができる。
【００４８】
次に、図５を参照して、入射光Ｌの輝度と画像輝度と露光時間と絞りモータ駆動状態と絞り量との関係を時間軸に沿って説明する。
図５（Ａ）は、入射光Ｌの輝度の時間的変化を示し、同図（Ｂ）は、画像データＤＰの画像の輝度の時間的変化を示し、同図（Ｃ）は、算出部１０８１によりフレームごとに算出される露光時間ＤＴＥの時間的変化を示し、同図（Ｄ）は、直流モータ１１２による絞り機構１０２の駆動状態（絞りモータ駆動状態）の時間的変化を示し、同図（Ｅ）は、絞り機構１０２の絞り量の時間的変化を示している。
なお、図５（Ｅ）の下段には、撮像素子１０３の露光時間による露光制御（露光時間制御）の期間と、絞り機構１０２による露光制御（絞り制御）の期間との関係が模式的に示されている。また、図５の例では、説明の簡略化のため、入射光Ｌの輝度の変化の様子は単純化されている。
【００４９】
図５の例では、時刻ｔ１以前の初期状態において、入射光Ｌの輝度は「暗」を示す一定の状態にあり、この初期状態から時刻ｔ１で入射光Ｌの輝度が上昇を開始し、時刻ｔ３で「明」を示す一定の状態になる。その後、入射光Ｌの輝度は、時刻ｔ８で入射光Ｌの輝度は低下を開始し、時刻ｔ１２で「暗」を示す一定の状態になる。このような入射光Ｌの輝度の変化は、前述したように例えば周囲環境の変化による。
【００５０】
入射光Ｌの輝度が「暗」となっている時刻ｔ１以前の初期状態では、画像の輝度は基準値ＤＢＲＥＦに維持されており、露光時間ＤＴＥは上限値ＴＵと下限値ＴＬとの中間値となっており、絞りモータ駆動状態は、直流モータ１１２に供給されるモータ駆動信号ＳＭの電圧が絞り機構１０２を作動させない電圧状態（例えば０Ｖ）にあり、絞り機構１０２の絞り量が上限値と下限値との中間値となっている。この初期状態では、上述のステップＳ２，Ｓ４，Ｓ６，Ｓ７の何れにおいても否定的な判断が行われ得る状況にある。即ち、この初期状態から入射光Ｌの輝度が変化しても、絞り機構１０２は作動せず、撮像素子１０３の露光時間による露光制御が実施される状況にある。ただし、このような初期状態は、説明の便宜のためのものであり、この例に限定されず、上述の制御フローを逸脱しない限りにおいて、初期状態を任意に設定し得る。
【００５１】
上述の初期状態から、時刻ｔ１において入射光Ｌの輝度が上昇を開始すると、上述の制御フローに従って、画像レベルデータＤＢにより示される画像の輝度を基準値ＤＢＲＥＦに維持するために、露光時間ＤＴＥが低下する（図５（Ｃ））。このとき、露光時間ＤＴＥが閉判定値ＴＬＬを下回ると、絞り機構１０２を閉方向に作動させるため、絞りモータ駆動状態を示すモータ駆動信号ＳＭの電圧が０Ｖから低電圧ＶＬ（閉駆動値）になる（図５（Ｄ））。モータ駆動信号ＳＭが低電圧ＶＬになると、一定の遅延の後、絞り機構１０２が作動し、その絞り量が閉方向に略一定の速度で変化する（図５（Ｅ））。この例では、時刻ｔ１で入射光Ｌの輝度が変化を開始しても、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間において露光時間ＤＴＥによる露光制御が実施されるため、画像の輝度は基準値ＤＢＲＥＦに維持される（図５（Ｂ））。
【００５２】
時刻ｔ２において、露光時間ＤＴＥが下限値ＴＬに到達すると、上述の制御フローにおいて、露光時間ＤＴＥが下限値ＴＬによって一定に制限される（図５（Ｃ））。このため、時刻ｔ２において、入射光Ｌの輝度の上昇に伴って画像の輝度が上昇を開始する（図５（Ｂ））。時刻ｔ３で入射光Ｌの輝度が「明」を示す一定値になると、画像の輝度も一定になる（図５（Ｂ）。この間、絞り機構１０２は閉方向への作動を継続して絞り量が低下するが、この例では、画像の輝度を上昇させるまでに至っていない。その後、更に絞り機構１０２の絞り量が低下し、時刻ｔ４において画像の輝度が低下を開始する。ここで、絞り機構１０２が閉方向へ作動することにより、撮像素子１０３に入射される光量が減少すると、露光時間ＤＴＥが制御範囲内になり、露光時間ＤＴＥによる露光制御が可能な状態になる。
【００５３】
その後、絞り機構１０２の作動に伴って、画像レベルデータＤＢによって示される画像の輝度が基準値ＤＢＲＥＦを下回ると、画像の輝度を基準値ＤＢＲＥＦに維持するために、時刻ｔ５において、上述の制御フローに従って露光時間ＤＴＥが上昇する。時刻ｔ６で露光時間ＤＴＥが閉判定値ＴＬＬに到達すると、絞りモータ駆動状態を示すモータ駆動信号ＳＭの電圧が低電圧ＶＬから０Ｖ（停止値）になる。モータ駆動信号ＳＭの電圧が０Ｖになると、一定の遅延の後、時刻ｔ７で絞り機構１０２が作動を停止し、その時点での絞り機構１０２の絞り量が維持される。時刻ｔ６以降も、露光時間ＤＴＥに基づく露光制御により、画像の輝度が基準値ＤＢＲＥＦに一定に維持される。
【００５４】
時刻ｔ８において入射光Ｌの輝度が低下を開始すると、画像の輝度を基準値ＤＢＲＥＦに維持するために、時刻ｔ９において露光時間ＤＴＥが上昇する。そして、時刻ｔ１０において露光時間ＤＴＥが開判定値ＴＵＵに到達すると、絞り機構１０２を開方向に作動させるため、絞りモータ駆動状態を示すモータ駆動信号ＳＭの電圧が０Ｖから高電圧ＶＨ（開駆動値）になる。モータ駆動信号ＳＭの電圧が高電圧ＶＨになると、一定の遅延の後、絞り機構１０２が作動し、その絞り量が開方向に略一定の速度で変化する。時刻ｔ１１で露光時間ＤＴＥが上限値ＴＵに到達すると、入射光Ｌの輝度の低下に伴って画像の輝度が低下する。この間、絞り機構１０２が開方向への作動を継続して絞り量が開方向に上昇するが、この例では、画像の輝度の低下を抑制するまでに至っていない。
【００５５】
時刻ｔ１２において、入射光Ｌの輝度が「暗」を示す一定値になり、その後、更に絞り機構１０２の絞り量が開方向に上昇すると、時刻ｔ１３において画像の輝度が上昇を開始する。この結果、撮像素子１０３に入射される光量が増加するため、算出部１０８１により算出される露光時間ＤＴＥが制御範囲内になり、露光時間ＤＴＥによる露光制御が可能な状態になる。これにより、時刻ｔ１４において、画像の輝度を基準値ＤＢＲＥＦに維持するために、露光時間ＤＴＥが低下を開始する。
【００５６】
その後、露光時間ＤＴＥが低下して時刻ｔ１５において露光時間ＤＴＥが開判定値ＴＵＵに到達すると、絞りモータ駆動状態を示すモータ駆動信号ＳＭの電圧が高電圧ＶＨから０Ｖ（停止値）になる。そして、時刻ｔ１５から一定の遅延後の時刻ｔ１６において、絞り機構１０２が作動を停止し、その時点での絞り機構１０２の絞り量が維持される。
【００５７】
上述の一連の露光制御の動作において、時刻ｔ６においてモータ駆動信号ＳＭの電圧が低電圧ＶＬ（閉駆動値）から０Ｖ（停止値）になってから絞り機構１０２が実際に作動を停止する時刻ｔ７までの期間、絞り機構１０２は、その機械系の慣性等により作動を継続し、絞り量がアンダーシュートする。この期間においては、図５（Ｅ）の下段に示すように、露光時間ＤＴＥに基づく露光制御（露光時間制御）と、絞り機構１０２による露光制御（絞り制御）が並行して実施される。この場合、絞り機構１０２の絞り量に応じて、画像の輝度が基準値ＤＢＲＥＦに維持されるように露光時間ＤＴＥが算出される。これにより、絞り機構１０２の絞り量のアンダーシュート分が露光時間ＤＴＥで補われるため、絞り機構１０２の停止の遅延による露光制御の応答性の低下を防止することができる。
【００５８】
また、時刻ｔ１５においてモータ駆動信号ＳＭの電圧が高電圧ＶＨ（開駆動値）から０Ｖ（停止値）になってから絞り機構１０２が実際に作動を停止する時刻ｔ１６までの期間、絞り機構１０２は、その機械系の慣性等により作動を継続し、絞り量がオーバーシュートする。この期間においても、図５（Ｅ）の下段に示すように、露光時間制御と絞り制御が並行して実施されるので、絞り機構１０２の停止の遅延による露光制御の応答性の低下を防止することができる。
なお、絞り機構１０２が開方向または閉並行に作動している状態から停止する場合においても露光時間制御と絞り制御が並行して実施されるので、同様に、絞り機構１０２の遅延による露光制御の応答性の低下を防止することができる。
【００５９】
以上、本実施形態によれば、図４および図５の例に示したように、画像の輝度が同じでも、絞り量と露光時間が相互に逆のヒステリシス特性を有するため、明から暗への変化の方向、または暗から明への変化の方向により、絞り量と露光時間の値は同じにならない。また、直流モータ１１２の一次遅れや慣性モーメントによる絞り機構１０２のオーバーシュートまたはアンダーシュートの期間において露光時間による制御を実施することにより、応答性の低下を防止した露光制御を可能にしている。このように、絞り量と露光時間に相互に逆のヒステリシス特性を持たせると共に、絞りモータのオーバーシュートまたはアンダーシュートの期間で露光時間による制御を実施することにより、絞り機構１０２の非線形特性による明暗の発振（ハンチング）を抑制し、露光時間による優れた応答特性を実現している。
【００６０】
また、本実施形態は、単に、絞り機構による制御と露光時間による制御とを組み合わせたものに留まるものではなない。即ち、本実施形態では、絞り機構１０２は、露光時間による露光制御が限界に達した場合に、入射光Ｌの光量を、露光時間による制御が可能な光量にまで修正するためのものであり、絞り機構１０２による修正後の入射光Ｌの光量に応じて画像輝度を基準値に維持するために露光時間制御が実施される。従って、本実施形態は、入射光Ｌの輝度に応じて露光時間制御と絞り制御とを機械的に切り替えるものではなく、本実施形態によれば、露光時間制御と絞り制御とを機械的に切り替える方式に比較して露光制御を高速化することが可能になる。
【００６１】
また、本実施形態によれば、入射光Ｌの輝度が変化して露光時間ＤＴＥが制御範囲を逸脱した場合、絞り機構１０２が一時的に作動して入射光Ｌの光量を修正するが、露光時間ＤＴＥが制御範囲内に回復すれば、絞り機構１０２は作動を即座に停止する。このため、絞り機構１０２が作動する頻度は極めて少なくなるので、絞り機構１０２の非線形性に起因する明暗の発振現象（ハンチング）を低減させることができる。また、絞り機構１０２が作動する領域においても、露光時間ＤＴＥが上限値ＴＵまたは下限値ＴＬを逸脱しない限り、露光時間ＤＴＥによる露光制御が実施されるので、絞り機構１０２の動作遅延に起因した露光制御の応答性の低下を防止することができる。従って、絞り機構１０２によりダイナミックレンジを広げつつ、応答性に優れた露光制御を安定的に実施することが可能になる。
従って、本実施形態によれば、応答性の低下を抑制しつつ、広いダイナミックレンジにわたって安定的に露光を制御することが可能になる。
【００６２】
（変形例）
次に、上述した実施形態の変形例を説明する。
本変形例による撮像装置が備える露光制御装置では、図３に示す制御フローにおいて、開判定値ＴＵＵを上限値ＴＵと一致させ、閉判定値ＴＬＬを下限値ＴＬと一致させている。本変形例では、撮像素子１０３の露光時間の制御範囲は、上限値ＴＵと下限値ＴＬによって規定される。その他の構成は、上述した実施形態と同様である。
【００６３】
図６は、実施形態の変形例による露光制御装置の制御フローに基づく露光制御の一例を説明するための図であって、入射光の輝度に対する画像輝度と露光時間と絞り量との関係の一例を示す特性図である。また、図７は、本変形例による露光制御装置の制御フローに基づく露光制御の一例を説明するための図であって、入射光の輝度と画像輝度と露光時間と絞りモータ駆動状態と絞り量との関係の一例を示すタイムチャートである。
【００６４】
図６に示す特性図は、上述の図４に示す特性図において、開判定値ＴＵＵを上限値ＴＵと一致させ、閉判定値ＴＬＬを下限値ＴＬと一致させたものに相当する。即ち、図６（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、図４（Ａ）〜（Ｃ）において、ＢとＢ’とを統合して新たにＢとし、ＥとＥ’とを統合して新たにＥとし、ＨとＨ’とを統合して新たにＨとしたものに相当する。このような図６に示す特性を前提として、図７（Ａ）〜（Ｅ）は、それぞれ、図５（Ａ）〜（Ｅ）に対応した波形を示している。
【００６５】
本変形例による露光制御装置の動作は、算出部１０８１により算出された露光時間ＤＴＥが上限値ＴＵと下限値ＴＬとにより規定される制御範囲を逸脱した場合に絞り機構１０２が作動する点を除けば、上述の図４および図５に示す場合と同様に説明される。
ただし、本変形例によれば、絞り機構１０２の絞り量のアンダーシュートまたはオーバーシュートが発生すると、このアンダーシュートまたはオーバーシュートによる絞り量の変動分を露光時間ＤＴＥにより補償することができなくなる。しかしながら、アンダーシュートまたはオーバーシュートの程度が小さい場合には、その変動分を補償しなくても、上述の図４および図５に示す例と同様に、応答性の低下を抑制しつつ、露光制御の安定性を改善することができる。
【００６６】
上述した実施形態は露光制御方法として表現することもできる。この場合、実施形態による露光制御方法は、撮像素子１０３に入射する光量を調整するための絞り機構１０２の絞り量と撮像素子１０３により得られる画像の輝度とから、上記画像の輝度を基準値ＤＢＲＥＦに維持するために必要とされる撮像素子１０３の露光時間ＤＴＥを周期的に算出する算出段階と、上記算出段階により算出された露光時間ＤＴＥが所定の制御範囲内にある場合、露光時間ＤＴＥに基づき撮像素子１０３の露光を制御し、露光時間ＤＴＥが上記制御範囲を逸脱した場合、露光時間ＤＴＥを補償する方向に絞り機構１０２を作動させて露光時間ＤＴＥを上記制御範囲内に導く制御段階と、を含む露光制御方法として表現することができる。
【００６７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【００６８】
例えば、上述の実施形態の制御フローは、ステップＳ１〜Ｓ５を含むものとしたが、例えば撮像素子１０３が露光時間の制限機能を備えている場合などにおいては、ステップＳ１〜Ｓ５を省略してもよい。
また、上述の実施形態では、絞り機構１０２の絞り量が上限値または下限値を逸脱している場合、絞り機構１０２の作動を停止させるものとしたが、例えば絞り機構１０２の機構上の動作限界により絞り機構１０２の作動を停止させるものとしてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１００…撮像装置
１０１…光学レンズ
１０２…絞り機構
１０３…撮像素子
１０４…増幅器
１０５…アナログ／デジタル変換器
１０６…画像レベル検出回路
１０７…撮像制御装置
１０８…露光制御装置
１０９…露光時間制御信号発生回路
１１０…デジタル／アナログ変換器
１１１…電力増幅器
１１２…直流モータ
１１３…ギヤ機構角度検出器
１１４…増幅器
１１５…アナログ／デジタル変換器
１０８１…算出部
１０８２…制御部
Ｓ１〜Ｓ１３…処理ステップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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