(57)【要約】    【課題】  絞り開度の変化により光量を低減させる多段絞り１３と、通過光の透過率の変化により光量を低減させるＮＤフィルタ１５とを併用する画像入力装置における第２の減光手段に起因するゴーストが発生し易い状況にあるときにゴーストの発生を効果的に回避する。    【解決手段】  撮像用の光学手段１０によって結像される被写体画像における輝度分布状況に基づき前記被写体画像内に強い光源があるか否かを被写体判別手段により判別する。被写体画像の取り込み時の露出を適正にするために、多段絞り１３およびＮＤフィルタ１５を制御する。前記被写体判別手段により、被写体画像内に強い光源があると判別された場合には、通過光の透過率の変化により光量を低減させるＮＤフィルタ１５を可能な限り使用せずに、多段絞り１３を優先的に機能させる。【選択図】    図１
2008028963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像を所定の位置に結像させるための光学手段と、
前記光学手段の光軸上に位置し、絞り開口の大きさを変化させることにより通過光量を低減させる第１の減光手段と、
前記光学手段の光軸上に位置し、通過する光の透過率を変化させることにより通過光量を低減させる第２の減光手段と、
前記光学手段によって結像される被写体画像における輝度分布状況に基づき前記被写体画像内に強い光源があるか否かを判別する被写体判別手段と、
前記被写体画像の取り込み時の露出を適正にするために、前記第１および第２の減光手段を制御するとともに、前記被写体判別手段により、前記被写体画像内に強い光源があると判別された場合には、前記第１の減光手段を優先的に機能させる制御手段と、
を具備することを特徴とする画像入力装置。
【請求項２】
被写体像を所定の位置に結像させるための光学手段と、
前記光学手段の光軸上に位置し、絞り開口の大きさを変化させることにより通過光量を低減させる第１の減光手段と、
前記光学手段の光軸上に位置し、通過する光の透過率を変化させることにより通過光量を低減させる第２の減光手段と、
前記光学手段によって結像される被写体画像における輝度分布状況に基づき前記被写体画像内に強い光源があるか否かを判別する被写体判別手段と、
高画質を要求する撮像モードを含む前記被写体画像取り込み時の撮像モードを選択的に設定するモード設定手段と、
前記被写体画像の取り込み時の露出を適正にするために、前記第１および第２の減光手段を制御するとともに、前記モード設定手段により、前記高画質を要求する撮像モードが設定された場合には、前記該２の減光手段を優先的に機能させ、且つ前記モード設定手段により、前記高画質を要求する撮像モードが設定された場合であっても、前記被写体判別手段により、前記被写体画像内に強い光源があると判別された場合のみにおいては、前記第１の減光手段を優先的に機能させる制御手段と、
を具備することを特徴とする画像入力装置。
【請求項３】
被写体像を所定の位置に結像させるための光学手段と、
前記光学手段の光軸上に位置し、絞り開口の大きさを変化させることにより通過光量を低減させる第１の減光手段と、
前記光学手段の光軸上に位置し、通過する光の透過率を変化させることにより通過光量を低減させる第２の減光手段と、
前記光学手段によって結像される被写体画像における輝度分布状況に基づき前記被写体画像内に強い光源があるか否かを判別する被写体判別手段と、
ユーザによる特別な操作を必要としない全自動の撮像モードを含む前記被写体画像取り込み時の撮像モードを選択的に設定するモード設定手段と、
前記被写体画像の取り込み時の露出を適正にするために、前記第１および第２の減光手段を制御するとともに、前記モード設定手段により、前記全自動の撮像モードが設定された場合には、前記該２の減光手段を優先的に機能させ、且つ前記モード設定手段により、前記全自動の撮像モードが設定された場合であっても、前記被写体判別手段により、前記被写体画像内に強い光源があると判別された場合のみにおいては、前記第１の減光手段を優先的に機能させる制御手段と、
を具備することを特徴とする画像入力装置。
【請求項４】
前記被写体判別手段は、前記被写体画像の画面内に所定の輝度値を超える輝度部分が存在する場合に、被写体内に強い光源があると判定する手段を含むことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の画像入力装置。
【請求項５】
前記被写体判別手段は、前記被写体画像における、画面の平均輝度と当該画面内の所定の輝度値を超える部分の輝度との比率が所定値を超える場合に、被写体内に強い光源があると判定する手段を含むことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の画像入力装置。
【請求項６】
前記第２の減光手段は、ＮＤ（中間濃度）フィルタを含むことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の画像入力装置。
【請求項７】
前記第１の減光手段は、絞り開口の開度を多段に制御する多段絞りを含むことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の画像入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディジタルカメラのような画像入力装置に係り、特に、高画質の画像を得るための光量調整技術の改良を図った画像入力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レンズに代表される光学系を用いて被写体像を結像する結像光学手段を用いた画像入力装置、例えばディジタルカメラ等、においては、被写体を撮像するに際して開口絞りを小さく絞り込むと、開口絞りの縁部における光の回折現象の影響によって被写体画像の画質が劣化する。そのため、高級機種のカメラでは、しばしば、ＮＤ（neutral density：中間濃度）フィルタ等を用いて透過光量を減少させる減光手段によって、開口絞りを絞り込むことなく減光することを可能として、開口絞りをある程度以上に絞り込む必要がないようにしている。
一方、各種のカメラによる撮影において、絞りによる撮影効果を利用して表現することが行われている。絞りによる撮影効果とは、絞り開口を小さく絞り込んで被写界深度を深くし、広い範囲でピントが合うようにして、パンフォーカス的な表現としたり、逆に、絞り開口を大きく開いて被写界深度を浅くし、注目する被写体以外の背景および前景を適度にぼかして、注目する被写体を浮き出させるような表現としたりすることである。特にハイエンドユーザ等と称される高度な撮影技術を駆使するユーザにおいては、このような絞りによる撮影効果を利用する表現は一般的であり、そのような絞りによる撮影効果を利用することが可能なカメラが要求される。このような効果を実現するために、高級機種には絞り開度を多段に制御し得る多段絞りが用いられることが多い。
【０００３】
上述した２つの要求を満たすためには、一般的な多段の開口絞りにＮＤフィルタを併用した多段絞りを用いることが有効である。このようにＮＤフィルタを併用した多段絞りが搭載されたシャッタユニットの一例の外観を図２に示している。図２において、多段絞り１３は、一般に複数枚の絞り羽根を有して構成され、例えばパルスモータによりカムを介して各絞り羽根を駆動して、所望の開口径を得る構成となっている。多段絞り１３の駆動源としてパルスモータを用いる場合には、絞り開口径は段階的に制御され、通常は、１パルス毎に１／２ＡＶ（aperture value：絞り開口値〜いわゆるアペックスシステムで用いられる）刻みまたは１パルス毎に１／３ＡＶ刻みで絞り開口径が変化するように設計される。ＮＤフィルタ１５は、通常、支持部材としての羽根部材にシート状のフィルタ部材を貼設して構成され、その羽根部材を光軸に対して進退移動させてフィルタ部材を光軸上に挿脱することによって、透過光量を制御する。
この場合、絞り開放状態にも対応して光量調整をすることが可能な大きさのＮＤフィルタを用いるようにしてもよいが、ＮＤフィルタを構成するフィルタ部材は、それ自体もコストが嵩むため、若干小さめのフィルタ部材により構成されるＮＤフィルタであることが好ましい。
【０００４】
すなわち、露出制御プログラムの露出線図（図３、図４、図５、図６、図８および図１０参照）として示される露出制御特性を構成することができるのであれば、開口絞りを若干絞った状態から適用することが可能な少し小さめのフィルタ部材を用いてＮＤフィルタを構成するようにする。このように小さめのフィルタ部材によるＮＤフィルタとすれば、それを保持し駆動する機構も小型化することが可能である。図２に示される例においては、多段絞り１３が、絞り開放の絞り値から１ＡＶ以上絞った状態においてＮＤフィルタ１５を使用することができるような、寸法関係の構成となっている。
上述のような高級機種に用いられるＮＤフィルタ併用タイプの多段絞りにおいては、開放状態または開放に近い状態から最小絞りに絞り込んだ状態までの間のいかなる絞り値においてもＮＤフィルタを使用することができるように構成される。このため、ある減光量が要求されると、それに対して、多段絞りのみで絞った場合と、多段絞りにＮＤフィルタを併用して減光した場合との２つのパターンが存在する場合がある。図９は、そのような場合の一例を示している。図９において網掛けして示した範囲は、多段絞りのみを使用する場合と、多段絞りにＮＤフィルタを併用する場合とが重複する範囲を示している。これを露出線図にあらわしたものが図１０である。
【０００５】
図９および図１０では、Ｆ５〜Ｆ９の６段階において、ＮＤフィルタが挿入されない場合とＮＤフィルタが挿入される場合とが重複している。図９および図１０では、絞りの開放状態を丸数字（丸で囲まれた数字であり、丸囲み数字または丸付き数字などと称されることもあるが、ここでは単に「丸数字」と称する）「１」として表記し、最小絞り状態を丸数字「１２」で表記して１２段階とし、各丸数字がそれぞれ多段絞りの絞り段階（「絞り何段」などという「絞り段数」とは異なる。なお、「絞り段数」は、一般にＡＶ値に対応する）を示している。
なお、図９および図１０においては、多段絞りの第９段階（丸数字「９」）〜第１２段階（丸数字「１２」）にＮＤフィルタを併用した場合についても示されているが、実際のカメラではＬＶ１８（ＬＶは、light value：光量値〜アペックスシステムで用いられる）程度まで適用できれば充分であるため、これら４種類の減光状態は使用しない。また、図２に示される多段絞りの例においては、絞り開放から絞り値を１ＡＶ以上絞った状態においてＮＤフィルタ１５を使用することができるようにしているため、第１段階（丸数字「１」）〜第３段階（丸数字「３」）についてはＮＤフィルタの併用に対応しておらず、また多くの場合、この範囲ではさほど絞り込んでいるわけではないので、回折による画質劣化の影響はほとんど無く、画質的にもＮＤフィルタの併用は必要でない。
【０００６】
このように、特定の被写体輝度に対して同一の減光状態が、絞りのみによる場合と絞りにＮＤフィルタを併用する場合との２通りが存在する場合には、どちらを用いるのが適切か、ということが問題となる。そこで、図１２には、多段絞りのみによる減光方式とＮＤフィルタのみによる減光方式との得失を比較して示している。
カメラ等の画像入力装置において最も重要な事項は、如何にしてより良好な画質を得るかということであり、その場合に考慮すべき問題は、先に述べた小絞り時の画質の劣化の問題である。この小絞り時の画質の劣化が、ＮＤフィルタを減光手段として用いる最大の理由であり、ＮＤフィルタを使用することによって、小絞りを使用せずに済むようにして画質の劣化を排除する。図１１に絞りと画質に対応する像性能（ＭＴＦ）の関係の一例を示している。図１１に示すように、開放絞りから１．５段絞り込んだ程度までは、ある程度良好なＭＴＦを維持するが、それよりもさらに絞り込むと明らかにＭＴＦが劣化する。このようなＭＴＦの劣化を防ぐためには、ＮＤフィルタによる減光方式を併用して、小絞りを用いずに済むようにすることが望ましい。
【０００７】
一方、多段絞りが使用される主な理由は、撮影者の意図に応じて被写界深度を制御することができることにある。近景から遠景までにわたる広い範囲にピントを合わせるためには、多段絞りにより絞りの開口を小さくして被写界深度を深くすることが要求される。
また、ゴーストや周辺光量低下の問題に関しても、多段絞りによる減光方式とＮＤフィルタによる減光方式とで差異が発生する。ゴーストに関しては、ＮＤフィルタを挿入するＮＤフィルタ方式のほうが反射面が増加するので、不利であり、また、ゴーストが、絞りによって遮断されるような場合には、多段絞りによって絞り込めば、ゴーストは低減する。周辺光量の低下の問題については、一般的に絞り開口を小さく制御すれば、より均一に近くなって周辺光量の低下が改善されるが、ＮＤフィルタでは周辺光量の低下は改善されない。
さらに、消費電力に関しても、多段絞りによる減光方式とＮＤフィルタによる減光方式とでは、差異がある。一般的に、多段絞りはパルスモータで駆動することが多く、二つのコイルを有するパルスモータは、消費電力が多くなりがちである。ＮＤフィルタは、光軸上への挿入位置と光軸からの退避位置の２つの位置の間でしか移動しないため、１コイルのムービングマグネット等を用いることが可能であり、消費電力が少なくて済む。但し、どちらの方式にしても、極力動かさないことが消費電力を少なくするための最良の方法である。
【０００８】
このような技術的な背景において、多段絞りによる減光方式とＮＤフィルタによる減光方式の得失に対応させて、最適なカメラ制御方法を選択的に切り換え制御するようにした撮像装置が、例えば特許文献１（特開２００３−１３４３９３号）等において提案されている。より具体的には、特許文献１には、開口絞りの制御手段と、ＮＤフィルタ等を用いる透過率の制御手段とを組み合わせて制御する露出制御手段を備え、該露出制御手段は、被写界震度を優先するように開口絞りおよび透過率制御手段を制御する第１の動作モードを備えている。また、露出制御手段は、上述の第１の動作モードに加えて、解像度を優先するように開口絞りの制御手段および透過率の制御手段を制御する第２の動作モードを備え、撮影条件に応じて第１の動作モードおよび第２の動作モードを切り換えて制御する。
【０００９】
本出願人は、上述した特許文献１に示されるシステムをさらに改良し、ＮＤフィルタ等を用いて透過率を変化させる制御手段の使用を必要最小限として構成する技術を、先に特願２００５−３０３０７７号として提案している。
これらの先行技術をさらに改良して、より撮影者の意図に適合する画像を取得することができるようにするために、ＮＤフィルタによって発生するゴーストの問題に着目した。まず、図１２における「ゴースト」の項について詳細に検討する。
絞り開口による制御方式では、開口口径が小さくなると、絞りを開放した状態よりもゴーストが低減される可能性があるのに対し、ＮＤフィルタによる制御方式では、逆に、ＮＤフィルタの挿入による反射面の増加により、ゴーストが増加して画質が劣化する可能性がある。特に、絞り位置周辺にＮＤフィルタのような光軸に直角な面が存在すると、同じく光軸と直交するＣＣＤ（電荷結合素子）等の撮像素子近傍のいくつかの面、例えば、ローパスフィルタ、撮像素子のカバーガラス、さらには撮像面そのもの、との間での反射を生じ、ゴーストの原因となる場合が多い。
【００１０】
図１３にＮＤフィルタに起因するゴーストの一例の発生原理の模式図を示している。まず、撮像面付近の平面、例えば、ローパスフィルタ、撮像素子のカバーガラス、または撮像面そのもの、を第１反射面とした光が絞り方向に戻って行き、ＮＤフィルタ背面を第２反射面として再び反射して、撮像面に達しゴーストを発生する。これが、ＮＤフィルタに起因して発生するゴーストの主なものである。第１反射面が撮像面付近の平面であるということは、撮影画面内の光が原因であることを示唆しており、画面内に太陽を入れて撮影した場合などに該当するので、一般的には、「ゴーストが発生しても止むを得ないような厳しい条件」と見なされ、許容してしまう場合も多い。しかしながら、多段絞りを用いるような高級機種においては、厳しい条件とはいえ、意図的にこのような作画をする場合も多く見受けられるため、ゴーストは極力低減することが望ましい。
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−１３４３９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、絞り開口の大きさを変化させることにより通過光量を低減させる第１の減光手段と、通過する光の透過率を変化させることにより通過光量を低減させる第２の減光手段とを併用する画像入力装置において、第２の減光手段に起因するゴーストが発生し易い状況を検知認識し、ゴーストの発生を効果的に回避することを可能とする画像入力装置を提供することを目的としている。
本発明の請求項１の目的は、特に、被写体画面内に太陽のような高輝度部分がある場合における光の透過率調整方式の第２の減光手段に起因するゴーストの発生を抑制して、より高画質の画像を得ることを可能とする画像入力装置を提供することにある。
本発明の請求項２の目的は、特に、高画質化のために光の透過率調整方式の第２の減光手段を優先使用する場合における被写体画面内に太陽のような高輝度部分があるときの第２の減光手段に起因するゴーストの発生を抑制して、安定して高画質の画像を得ることを可能とする画像入力装置を提供することにある。
本発明の請求項３の目的は、特に、自動撮像制御によって光の透過率調整方式の第２の減光手段を優先使用する場合における被写体画面内に太陽のような高輝度部分があるときの第２の減光手段に起因するゴーストの発生を抑制して、より高画質の画像を得ることを可能とする画像入力装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の請求項４の目的は、特に、ゴーストの発生原因となる被写体画面内における太陽のような高輝度部分の存在を、単純な処理で容易に判別することを可能とする画像入力装置を提供することにある。
本発明の請求項５の目的は、特に、ゴーストの発生原因となる被写体画面内における太陽のような高輝度部分の存在を、より正確に判別することを可能とする画像入力装置を提供することにある。
本発明の請求項６の目的は、特に、光の透過率調整方式の第２の減光手段を簡易に構成し得る画像入力装置を提供することにある。
本発明の請求項７の目的は、特に、絞り開度調整方式の第１の減光手段の絞り開度を高精度に且つ適確に調整し得る画像入力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に記載した本発明に係る画像入力装置は、上述した目的を達成するために、
被写体像を所定の位置に結像させるための光学手段と、
前記光学手段の光軸上に位置し、絞り開口の大きさを変化させることにより通過光量を低減させる第１の減光手段と、
前記光学手段の光軸上に位置し、通過する光の透過率を変化させることにより通過光量を低減させる第２の減光手段と、
前記光学手段によって結像される被写体画像における輝度分布状況に基づき前記被写体画像内に強い光源があるか否かを判別する被写体判別手段と、
前記被写体画像の取り込み時の露出を適正にするために、前記第１および第２の減光手段を制御するとともに、前記被写体判別手段により、前記被写体画像内に強い光源があると判別された場合には、前記第１の減光手段を優先的に機能させる制御手段と、
を具備することを特徴としている。
【００１５】
請求項２に記載した本発明に係る画像入力装置は、上述した目的を達成するために、
被写体像を所定の位置に結像させるための光学手段と、
前記光学手段の光軸上に位置し、絞り開口の大きさを変化させることにより通過光量を低減させる第１の減光手段と、
前記光学手段の光軸上に位置し、通過する光の透過率を変化させることにより通過光量を低減させる第２の減光手段と、
前記光学手段によって結像される被写体画像における輝度分布状況に基づき前記被写体画像内に強い光源があるか否かを判別する被写体判別手段と、
高画質を要求する撮像モードを含む前記被写体画像取り込み時の撮像モードを選択的に設定するモード設定手段と、
前記被写体画像の取り込み時の露出を適正にするために、前記第１および第２の減光手段を制御するとともに、前記モード設定手段により、前記高画質を要求する撮像モードが設定された場合には、前記該２の減光手段を優先的に機能させ、且つ前記モード設定手段により、前記高画質を要求する撮像モードが設定された場合であっても、前記被写体判別手段により、前記被写体画像内に強い光源があると判別された場合のみにおいては、前記第１の減光手段を優先的に機能させる制御手段と、
を具備することを特徴としている。
【００１６】
請求項３に記載した本発明に係る画像入力装置は、上述した目的を達成するために、
被写体像を所定の位置に結像させるための光学手段と、
前記光学手段の光軸上に位置し、絞り開口の大きさを変化させることにより通過光量を低減させる第１の減光手段と、
前記光学手段の光軸上に位置し、通過する光の透過率を変化させることにより通過光量を低減させる第２の減光手段と、
前記光学手段によって結像される被写体画像における輝度分布状況に基づき前記被写体画像内に強い光源があるか否かを判別する被写体判別手段と、
ユーザによる特別な操作を必要としない全自動の撮像モードを含む前記被写体画像取り込み時の撮像モードを選択的に設定するモード設定手段と、
前記被写体画像の取り込み時の露出を適正にするために、前記第１および第２の減光手段を制御するとともに、前記モード設定手段により、前記全自動の撮像モードが設定された場合には、前記該２の減光手段を優先的に機能させ、且つ前記モード設定手段により、前記全自動の撮像モードが設定された場合であっても、前記被写体判別手段により、前記被写体画像内に強い光源があると判別された場合のみにおいては、前記第１の減光手段を優先的に機能させる制御手段と、
を具備することを特徴としている。
【００１７】
請求項４に記載した本発明に係る画像入力装置は、請求項１〜請求項３のいずれか１項の画像入力装置であって、前記被写体判別手段は、前記被写体画像の画面内に所定の輝度値を超える輝度部分が存在する場合に、被写体内に強い光源があると判定する手段を含むことを特徴としている。
請求項５に記載した本発明に係る画像入力装置は、請求項１〜請求項３のいずれか１項の画像入力装置であって、前記被写体判別手段は、前記被写体画像における、画面の平均輝度と当該画面内の所定の輝度値を超える部分の輝度との比率が所定値を超える場合に、被写体内に強い光源があると判定する手段を含むことを特徴としている。
請求項６に記載した本発明に係る画像入力装置は、請求項１〜請求項５のいずれか１項の画像入力装置であって、前記第２の減光手段は、ＮＤフィルタを含むことを特徴としている。
請求項７に記載した本発明に係る画像入力装置は、請求項１〜請求項６のいずれか１項の画像入力装置であって、前記第１の減光手段は、絞り開口の開度を多段に制御する多段絞りを含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、絞り開口の大きさを変化させることにより通過光量を低減させる第１の減光手段と、通過する光の透過率を変化させることにより通過光量を低減させる第２の減光手段とを併用する画像入力装置において、第２の減光手段に起因するゴーストが発生し易い状況を検知認識し、ゴーストの発生を効果的に回避することを可能とする画像入力装置を提供することができる。
すなわち、本発明の請求項１の画像入力装置によれば、被写体像を所定の位置に結像させるための光学手段と、前記光学手段の光軸上に位置し、絞り開口の大きさを変化させることにより通過光量を低減させる第１の減光手段と、前記光学手段の光軸上に位置し、通過する光の透過率を変化させることにより通過光量を低減させる第２の減光手段と、前記光学手段によって結像される被写体画像における輝度分布状況に基づき前記被写体画像内に強い光源があるか否かを判別する被写体判別手段と、前記被写体画像の取り込み時の露出を適正にするために、前記第１および第２の減光手段を制御するとともに、前記被写体判別手段により、前記被写体画像内に強い光源があると判別された場合には、前記第１の減光手段を優先的に機能させる制御手段と、を具備することによって、特に、被写体画面内に太陽のような高輝度部分がある場合における光の透過率調整方式の第２の減光手段に起因するゴーストの発生を抑制して、より高画質の画像を得ることが可能となる。
【００１９】
また、本発明の請求項２の画像入力装置によれば、被写体像を所定の位置に結像させるための光学手段と、前記光学手段の光軸上に位置し、絞り開口の大きさを変化させることにより通過光量を低減させる第１の減光手段と、前記光学手段の光軸上に位置し、通過する光の透過率を変化させることにより通過光量を低減させる第２の減光手段と、前記光学手段によって結像される被写体画像における輝度分布状況に基づき前記被写体画像内に強い光源があるか否かを判別する被写体判別手段と、高画質を要求する撮像モードを含む前記被写体画像取り込み時の撮像モードを選択的に設定するモード設定手段と、前記被写体画像の取り込み時の露出を適正にするために、前記第１および第２の減光手段を制御するとともに、前記モード設定手段により、前記高画質を要求する撮像モードが設定された場合には、前記該２の減光手段を優先的に機能させ、且つ前記モード設定手段により、前記高画質を要求する撮像モードが設定された場合であっても、前記被写体判別手段により、前記被写体画像内に強い光源があると判別された場合のみにおいては、前記第１の減光手段を優先的に機能させる制御手段と、を具備することによって、特に、高画質化のために光の透過率調整方式の第２の減光手段を優先使用する場合における被写体画面内に太陽のような高輝度部分があるときの第２の減光手段に起因するゴーストの発生を抑制して、安定して高画質の画像を得ることが可能となる。
【００２０】
さらに、本発明の請求項３の画像入力装置によれば、被写体像を所定の位置に結像させるための光学手段と、前記光学手段の光軸上に位置し、絞り開口の大きさを変化させることにより通過光量を低減させる第１の減光手段と、前記光学手段の光軸上に位置し、通過する光の透過率を変化させることにより通過光量を低減させる第２の減光手段と、前記光学手段によって結像される被写体画像における輝度分布状況に基づき前記被写体画像内に強い光源があるか否かを判別する被写体判別手段と、ユーザによる特別な操作を必要としない全自動の撮像モードを含む前記被写体画像取り込み時の撮像モードを選択的に設定するモード設定手段と、前記被写体画像の取り込み時の露出を適正にするために、前記第１および第２の減光手段を制御するとともに、前記モード設定手段により、前記全自動の撮像モードが設定された場合には、前記該２の減光手段を優先的に機能させ、且つ前記モード設定手段により、前記全自動の撮像モードが設定された場合であっても、前記被写体判別手段により、前記被写体画像内に強い光源があると判別された場合のみにおいては、前記第１の減光手段を優先的に機能させる制御手段と、を具備することによって、特に、自動撮像制御によって光の透過率調整方式の第２の減光手段を優先使用する場合における被写体画面内に太陽のような高輝度部分があるときの第２の減光手段に起因するゴーストの発生を抑制して、より高画質の画像を得ることが可能となる。
【００２１】
本発明の請求項４の画像入力装置によれば、請求項１〜請求項３のいずれか１項の画像入力装置において、前記被写体判別手段は、前記被写体画像の画面内に所定の輝度値を超える輝度部分が存在する場合に、被写体内に強い光源があると判定する手段を含むことによって、特に、ゴーストの発生原因となる被写体画面内における太陽のような高輝度部分の存在を、単純な処理で容易に判別することが可能となる。
本発明の請求項５の画像入力装置によれば、請求項１〜請求項３のいずれか１項の画像入力装置において、前記被写体判別手段は、前記被写体画像における、画面の平均輝度と当該画面内の所定の輝度値を超える部分の輝度との比率が所定値を超える場合に、被写体内に強い光源があると判定する手段を含むことによって、特に、ゴーストの発生原因となる被写体画面内における太陽のような高輝度部分の存在を、より正確に判別することが可能となる。
本発明の請求項６の画像入力装置によれば、請求項１〜請求項５のいずれか１項の画像入力装置において、前記第２の減光手段は、ＮＤフィルタを含むことによって、特に、光の透過率調整方式の第２の減光手段を簡易に構成することが可能となる。
本発明の請求項７の画像入力装置によれば、請求項１〜請求項６のいずれか１項の画像入力装置において、前記第１の減光手段は、絞り開口の開度を多段に制御する多段絞りを含むことによって、特に、絞り開度調整方式の第１の減光手段の絞り開度を高精度に且つ適確に調整することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態に基づき、図面を参照して本発明の画像入力装置を詳細に説明する。
図１および図２は、本発明に係る画像入力装置の実施の形態としてのディジタルカメラの構成を説明するための図であり、このうち、図１は、ディジタルカメラの制御系の構成を示すブロック図そして図２は、図１のディジタルカメラに使用されるＮＤフィルタを併用し得る多段絞り付きシャッタユニットの構成を模式的に示す背面図である。
図１に示すディジタルカメラは、第１のレンズ群１１、第２のレンズ群１２、多段絞り１３、シャッタ１４、ＮＤフィルタ１５、固体撮像素子１６、撮像処理部１７、Ａ／Ｄ（アナログ−ディジタル）変換部１８、信号処理部１９、バスライン２０、システムコントローラ２１、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）２２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２３、操作部２４、モード設定部２５、メモリカード２６、内蔵メモリ２７、モニタドライバ２８、モニタ２９、モータドライバ３０、レンズモータ３１、絞りモータ３２、シャッタモータ３３およびフィルタモータ３４を具備している。
【００２３】
第１のレンズ群１１、第２のレンズ群１２、多段絞り１３、シャッタ１４およびＮＤフィルタ１５は、図示していない撮像レンズ鏡筒内に組み込まれており、被写体像を結像させるための光学手段１０を構成している。第１のレンズ群１１および第２のレンズ群１２は、撮影レンズを構成し、これら第１のレンズ群１１および第２のレンズ群１２の全体またはいずれか一方を光軸に沿って移動させることによって焦点合わせつまりフォーカシングを行うようにしている。これら第１のレンズ群１１と第２のレンズ群１２とを独立して且つ所定の移動軌跡に従って連係的に移動させることによってズーミングを行うズーム機構が組み込まれていてもよい。第１のレンズ群１１と第２のレンズ群１２の間に多段絞り１３、シャッタ１４およびＮＤフィルタ１５が組み込まれる。これら多段絞り１３、シャッタ１４およびＮＤフィルタ１５は、しばしば図２に示すようなシャッタユニット４０として構成する。なお、多段絞り１３は、例えば複数の絞り羽根を移動させて絞り開度を多段に調整し得る絞り機構を含み、シャッタ１４は、絞り開口を開閉する。なお、多段絞り１３とシャッタ１４は、各独立に構成してもよいが、多段絞り１３の絞り羽根によって開口を開閉し得るようにして、同一の絞り羽根を用いた単一の機構によって多段絞り１３およびシャッタ１４の双方の機能を呈するようにしてもよい。ＮＤフィルタ１５は、光軸にほぼ直交する方向に進退移動させ得るようにして、光軸上に挿入したり、光路から退避させたりすることができるようにする。
【００２４】
第１のレンズ群１１および第２のレンズ群１２は、レンズモータ３１によって光軸に沿って駆動され、多段絞り１３は、絞りモータ３２によって絞り開度が調整され、シャッタ１４は、シャッタモータ３３によって開閉駆動され、ＮＤフィルタ１５は、フィルタモータ３４によって光軸方向に進退駆動される。各モータ３１〜３４は、システムコントローラ２１により制御されるモータドライバ３０によって駆動制御される。
光学手段１０の第１のレンズ群１１および第２のレンズ群１２によって、ＣＣＤ（電荷結合素子）イメージセンサ等の固体撮像素子１６の入力面上に被写体光学像が結像され、固体撮像素子１６において、画素毎の電気信号に変換される。固体撮像素子１６の各画素の電気信号は、撮像処理部１７によって取り出され、Ａ／Ｄ変換部１８でディジタル進行に変換されて、信号処理部１９に入力される。信号処理部１９、システムコントローラ２１、制御プログラムを格納したＲＯＭ２２、データを格納するＲＡＭ２３、着脱可能なメモリカード２６、内蔵メモリ２７およびモニタドライバ２８は、バスライン２０を介して相互に接続されている。システムコントローラ２１は、例えばマイクロプロセッサ等を用いて構成されるＣＰＵ（中央制御処理ユニット）を含んで構成され、操作部２４からの操作入力またはその他の入力データに基づき、ＲＯＭ２２に格納されている制御プログラムに従って当該ディジタルカメラのシステムを制御する。
【００２５】
操作部２４は、当該ディジタルカメラの動作モードをシステムコントローラ２１に設定するためのモード設定部２５を有している。モニタドライバ２８は、システムコントローラ２１の制御によって、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等のモニタ２９を駆動して、撮像された被写体画像をリアルタイムでモニタ２９の画面上に表示し、あるいはメモリカード２６または内蔵メモリ２７に格納された撮像済みの画像およびその他の種々の撮影データをモニタ２９の画面上に適宜表示するようになっている。
図２に示すシャッタユニットは、図２には明確には示されていないシャッタ１４（独立のシャッタ羽根によって構成される場合もあるが、多段絞り１３がシャッタ１４の機能を兼ねている場合もある）と共に、多段絞り１３およびＮＤフィルタ１５を有している。多段絞り１３は、一般に複数枚の絞り羽根を有して構成され、例えばパルスモータによりカムを介して各絞り羽根を駆動して、所望の開口径を得る構成となっている。多段絞り１３の駆動源としてパルスモータを用いる場合には、絞り開口径は段階的に制御され、通常は、１パルス毎に１／２ＡＶ刻みまたは１パルス毎に１／３ＡＶ刻みで絞り開口径が変化するように設計される。ＮＤフィルタ１５は、支持部材としての羽根部材１５ａにシート状のフィルタ部材１５ｂを貼設して構成され、その羽根部材を光軸方向に進退移動させてフィルタ部材を光軸上に挿脱することによって、透過光量を制御する。この場合、絞り開放状態にも対応して光量調整をすることが可能な大きさのＮＤフィルタを用いるようにしてもよいが、ＮＤフィルタを構成するフィルタ部材は、それ自体もコストが嵩むため、若干小さめのフィルタ部材により構成されるＮＤフィルタであることが好ましい。
【００２６】
すなわち、露出制御プログラムの露出線図（図３、図４、図５、図６、図８および図１０参照）として示される露出制御特性を構成することができるのであれば、開口絞りを若干絞った状態から適用することが可能な少し小さめのフィルタ部材を用いてＮＤフィルタを構成するようにする。このように小さめのフィルタ部材によるＮＤフィルタとすれば、それを保持し駆動する機構も小型化することが可能である。図２に示される例においては、多段絞り１３が、絞り開放の絞り値から１ＡＶ以上絞った状態においてＮＤフィルタ１５を使用することができるような、寸法関係の構成となっている。
多段絞り１３の具体的な構成は、絞り開度、例えば絞り開口径、を複数段階に調整することができるものであれば、どのようなものでもよい。ＮＤフィルタ１５の作動機構の構成も、上述した構成に限らず、ＮＤフィルタ１５を、撮像光路の光軸上に挿入し、且つ光路から退避させることができる機構であればどのようなものでもよい。
【００２７】
本発明に係る画像入力装置は、既に述べたように、被写体像を所定の位置に結像させるための光学手段と、前記光学手段の光軸上に位置し、絞り開口の大きさを変化させることにより通過光量を低減させる第１の減光手段と、前記光学手段の光軸上に位置し、通過する光の透過率を変化させることにより通過光量を低減させる第２の減光手段と、前記光学手段によって結像される被写体画像における輝度分布状況に基づき前記被写体画像内に強い光源があるか否かを判別する被写体判別手段と、前記被写体画像の取り込み時の露出を適正にするために、前記第１および第２の減光手段を制御する制御手段とを有しており、さらに次のうちの少なくともいずれかの特徴を有している。（１）前記制御手段は、前記被写体判別手段により、前記被写体画像内に強い光源があると判別された場合には、前記第１の減光手段を優先的に機能させること、（２）高画質を要求する撮像モードを含む前記被写体画像取り込み時の撮像モードを選択的に設定するモード設定手段を有し、さらに前記制御手段は、前記モード設定手段により、前記高画質を要求する撮像モードが設定された場合には、前記該２の減光手段を優先的に機能させ、且つ前記モード設定手段により、前記高画質を要求する撮像モードが設定された場合であっても、前記被写体判別手段により、前記被写体画像内に強い光源があると判別された場合のみにおいては、前記第１の減光手段を優先的に機能させること、（３）ユーザによる特別な操作を必要としない全自動の撮像モードを含む前記被写体画像取り込み時の撮像モードを選択的に設定するモード設定手段を有し、さらに前記制御手段は、前記モード設定手段により、前記全自動の撮像モードが設定された場合には、前記該２の減光手段を優先的に機能させ、且つ前記モード設定手段により、前記全自動の撮像モードが設定された場合であっても、前記被写体判別手段により、前記被写体画像内に強い光源があると判別された場合のみにおいては、前記第１の減光手段を優先的に機能させること、である。
【００２８】
すなわち、第１の減光手段を優先的に機能させる場合には、光量調整に際して極力第２の減光手段を使用せずに可能な限り第１の減光手段による光量調整を使用するように、言い換えれば、可能な限り絞り開口の大きさとシャッタ速度との制御によって光量を調整し、透過率による光量調整を極力使用しないようにする。そして、第２の減光手段を優先的に機能させる場合には、光量調整に際して可能な限り第１の減光手段を使用せずに極力第２の減光手段による光量調整を使用するように、言い換えれば、極力、透過率による減光とシャッタ速度との制御によって光量を調整し、可能な限り絞り開口の大きさによる光量調整を使用しないようにする。図１および図２に示す多段絞り１３が第１の減光手段に相当し、ＮＤフィルタ１５が第２の減光手段に相当する。図１において、ＲＯＭ２２に格納される制御プログラムに従って動作するシステムコントローラ２１が、制御手段に相当する。ＲＯＭ２２に格納される制御プログラムに従って動作するシステムコントローラ２１は、さらに、固体撮像素子１６、撮像処理部１７、Ａ／Ｄ変換部１８および信号処理部１９とともに被写体判別手段としても機能する。また、操作部２４のモード設定部２５は、モード設定手段として機能し、システムコントローラ２１は、このモード設定部２５で設定された動作モードに応じて光量調整動作を行う。次に、各種動作モードにおける第１および第２の減光手段の制御動作を具体的に説明する。
【００２９】
まず、本発明に係る画像入力装置の第１の実施の形態である総合画質優先モードの場合の通常の被写体に対する制御、すなわち総合画質優先モードの通常時の制御について、図３に示す露出線図を参照して説明する。この総合画質優先モードは、図１１における像性能（ＭＴＦ）に、ゴーストおよび周辺光量を勘案して、最適な高画質画像を得ることができるようにするものであり、図３に示す通常の状況における総合画質優先モードとは、被写体画像の画面内にゴーストの発生原因となる太陽のような極端な高輝度部分が存在しない場合である。図１１に関連して説明したように、多段絞り１３の絞り開口を絞って開口径を減小させた場合には、像性能を決定する解像度は低下するのであるが、−１．５ＡＶ程度までの範囲については像性能は大きく劣化するわけではなく、−１ＡＶ程度までは像性能の劣化を考慮しなくともほとんど問題はない（このような観点から、図２に関連して説明したように、多段絞り１３が、絞り開放の絞り値から１ＡＶ以上絞り込んだ状態においてのみＮＤフィルタ１５を使用することができるようにしている）。これに対して、ゴーストは、多段絞りを開放絞りから少しでも絞り込むことで減少する場合がある。さらに、周辺光量は、少しでも絞り込むことによって明確に改善される。
【００３０】
このような事情を考慮して、総合的に良好な画質を得るように設定するのが、図３に露出線図を示した総合画質優先モードである。
図３において、横軸は、シャッタ速度およびこれに対応するＴＶ（time value：露光時間値、つまりシャッタ開時間値、〜アペックスシステムで用いられる）、縦軸は第１の減光手段による絞り開口値およびこれに対応するＡＶである。すなわち、露光時間について、ＴＶ４は１／１６秒に対応し、ＴＶ５は１／３０秒に対応し、ＴＶ６は１／６０秒に対応し、ＴＶ７は１／１２５秒に対応し、ＴＶ８は１／２５０秒に対応し、ＴＶ９は１／５００秒に対応し、ＴＶ１０は１／１０００秒に対応し、ＴＶ１１は１／２０００秒に対応し、ＴＶ１２は１／４０００秒に対応しており、絞り開度について、ＡＶ１はＦ１．４に対応し、ＡＶ２はＦ２に対応し、ＡＶ３はＦ２．８に対応し、ＡＶ４はＦ４に対応し、ＡＶ５はＦ５．６に対応し、ＡＶ６はＦ８に対応し、ＡＶ７はＦ１１に対応し、ＡＶ８はＦ１６に対応している。丸数字は、光量調整における絞り調整の各段階を示していて、１／３ＡＶつまり１／３ＬＶ刻みで光量調整をすることができるようになっている。横軸に平行な太線が、使用する減光方式のプログラムを示している。
【００３１】
図３の露出線図における被写体輝度に対応するＬＶの小さな状態からＬＶが大きな状態に至るまでの露出制御は、次のようになる。
ＬＶが最も小さな部分に対応する丸数字「１」は多段絞り１３が開放絞り（この場合Ｆ２．５）である状態を示しており、この絞り状態において被写体輝度に応じてシャッタ速度を１／１６秒から１／１２５秒までの範囲で段階的に切り換えて露光量を制御する。丸数字「１」の開放絞りでシャッタ速度が１／１２５秒の状態において、多段絞り１３を開放から１ＡＶだけ絞り込んだ丸数字「４」で同等のＬＶが得られるシャッタ速度（１／６０秒）の状態に移行する。丸数字「４」は多段絞り１３を１ＡＶだけ絞り込んだ状態を示しており、この絞り状態において被写体輝度に応じてシャッタ速度を１／６０秒から１／１０００秒までの範囲で段階的に切り換えて露光量を制御する。
【００３２】
次に、多段絞り１３が開放から１段（１ＡＶ）絞り込んだ丸数字「４」の状態で且つシャッタ速度１／１０００秒の状態から多段絞り１３を開放から１段（１ＡＶ）絞り込んだ丸数字「４」の状態に第２の減光手段としてのＮＤフィルタ１５を加えて同等のＬＶが得られるシャッタ速度（１／２５０秒）の状態に移行する。多段絞り１３を１段絞り込み（丸数字「４」）且つＮＤフィルタ１５を併用した状態において、被写体輝度に応じてシャッタ速度を１／２５０秒から１／１０００秒までの範囲で段階的に切り換えて露光量を制御する。さらに、丸数字「４」でＮＤフィルタ１５を併用し且つシャッタ速度１／１０００秒の状態から多段絞り１３を１段階（この場合１／３ＡＶ）絞り込んだＦ４に相当する丸数字「５」でＮＤフィルタ１５を併用して同等のＬＶが得られるシャッタ速度（１／８００秒程度）の状態に移行する。丸数字「５」で且つＮＤフィルタ１５を併用した状態において、被写体輝度に応じてシャッタ速度を１／８００秒程度から１／１３００秒程度までの範囲で段階的に切り換えて露光量を制御する。丸数字「５」でＮＤフィルタ１５を併用し且つシャッタ速度１／１３００秒程度の状態から多段絞り１３を１段階（１／３ＡＶ）絞り込んだ丸数字「６」でＮＤフィルタ１５を併用して同等のＬＶが得られるシャッタ速度（１／１０００秒程度）の状態に移行する。
【００３３】
丸数字「６」で且つＮＤフィルタ１５を併用した状態において、被写体輝度に応じてシャッタ速度を１／１０００秒程度から１／１３００秒程度までの範囲で段階的に切り換えて露光量を制御する。そして、丸数字「６」でＮＤフィルタ１５を併用し且つシャッタ速度１／１３００秒程度の状態から多段絞り１３を１段階（１／３ＡＶ）絞り込んだ丸数字「７」でＮＤフィルタ１５を併用して同等のＬＶが得られるシャッタ速度（１／１０００秒強）の状態に移行する。丸数字「７」で且つＮＤフィルタ１５を併用した状態において、被写体輝度に応じてシャッタ速度を１／１０００秒強から１／１３００秒程度までの範囲で段階的に切り換えて露光量を制御する。丸数字「７」でＮＤフィルタ１５を併用し且つシャッタ速度１／１３００秒程度の状態から多段絞り１３をさらに１段階（１／３ＡＶ）絞り込んでＦ５．６とした丸数字「８」でＮＤフィルタ１５を併用して同等のＬＶが得られるシャッタ速度（１／１０００秒強）の状態に移行する。丸数字「８」で且つＮＤフィルタ１５を併用した状態において、被写体輝度に応じてシャッタ速度を１／１０００秒強から１／２０００秒までの範囲で段階的に切り換えて露光量を制御する。
【００３４】
このように、通常の被写体状況での総合画質優先モードにおいては、多段絞り１３を開放から１段絞り込んだ状態にＮＤフィルタ１５を併用し、シャッタ速度の切り換えで適正露光を得る領域が比較的広範囲に設定され、被写体輝度が高くなってもＮＤフィルタ１５を併用することによって、多段絞りをあまり小さく絞り込まないようになっている。このようにすることにより、小絞りによる解像力の低下を防止している。
次に、上述した本発明に係る画像入力装置の第１の実施の形態である総合画質優先モードにおいて、例えば、ＲＯＭ２２に格納される制御プログラムに従って動作するシステムコントローラ２１が、固体撮像素子１６、撮像処理部１７、Ａ／Ｄ変換部１８および信号処理部１９とともに機能する被写体判別手段によって、被写体画像の画面内の輝度分布を検知弁別することなどによって、画面内に太陽や照明のような高輝度被写体が存在することがわかっている場合、すなわちゴーストの発生が懸念されるゴースト懸念時の総合画質優先モードについて、図４に示す露出線図を参照して説明する。この総合画質優先モードのゴースト懸念時の露出制御は、図３に示した通常時の制御動作と異なり、ゴーストの発生を極力防止してしかも回折に起因する解像力低下の影響を最低限にするものである。
【００３５】
すなわち、図４の露出線図における被写体輝度に対応するＬＶの小さな状態からＬＶが大きな状態に至るまでの露出制御は、次のようになる。
ＬＶが最も小さな部分に対応する丸数字「１」は多段絞り１３が開放絞り（Ｆ２．５）である状態を示しており、この絞り状態において被写体輝度に応じてシャッタ速度を１／１６秒から１／１２５秒までの範囲で段階的に切り換えて露光量を制御する。丸数字「１」の開放絞りでシャッタ速度が１／１２５秒の状態において、多段絞り１３を開放から１ＡＶだけ絞り込んだ丸数字「４」で同等のＬＶが得られるシャッタ速度（１／６０秒）の状態に移行する。丸数字「４」は多段絞り１３を１ＡＶだけ絞り込んだ状態を示しており、この絞り状態において被写体輝度に応じてシャッタ速度を１／６０秒から１／１０００秒までの範囲で段階的に切り換えて露光量を制御する（ここまでは、図３に示した総合画質優先モードの通常時と全く同様である）。
【００３６】
次に、多段絞り１３が丸数字「４」で且つシャッタ速度１／１０００秒の状態から多段絞り１３を丸数字「４」の状態から１段階（１／３ＡＶ）絞り込んだＦ４（ＡＶ４）に相当する丸数字「５」で且つ同等のＬＶが得られるシャッタ速度（１／８００秒程度）の状態に移行する。丸数字「５」の状態において、被写体輝度に応じてシャッタ速度を１／８００秒程度から１／１３００秒程度までの範囲で段階的に切り換えて露光量を制御する。次に、多段絞り１３が丸数字「５」で且つシャッタ速度１／１３００秒程度の状態から多段絞り１３をさらに１段階（１／３ＡＶ）絞り込んだ丸数字「６」で且つ同等のＬＶが得られるシャッタ速度（１／１０００秒強）の状態に移行する。丸数字「６」の状態において、被写体輝度に応じてシャッタ速度を１／１０００秒強から１／１３００秒程度までの範囲で段階的に切り換えて露光量を制御する。次に、多段絞り１３が丸数字「６」で且つシャッタ速度１／１３００秒程度の状態から多段絞り１３をさらに１段階（１／３ＡＶ）絞り込んだ丸数字「７」で且つ同等のＬＶが得られるシャッタ速度（１／１０００秒強）の状態に移行する。丸数字「７」の状態において、被写体輝度に応じてシャッタ速度を１／１０００秒強から１／１３００秒程度までの範囲で段階的に切り換えて露光量を制御する。
【００３７】
さらに、多段絞り１３が丸数字「７」で且つシャッタ速度１／１３００秒程度の状態から多段絞り１３をさらに１段階（１／３ＡＶ）絞り込んだＦ５．６（ＡＶ５）に相当する丸数字「８」で且つ同等のＬＶが得られるシャッタ速度（１／１０００秒強）の状態に移行する。丸数字「８」の状態において、被写体輝度に応じてシャッタ速度を１／１０００秒強から１／２０００秒までの範囲で段階的に切り換えて露光量を制御する。次に、多段絞り１３が丸数字「８」で且つシャッタ速度１／２０００秒の状態から多段絞り１３をさらに１段階（１／３ＡＶ）絞り込んだ丸数字「９」で且つ同等のＬＶが得られるシャッタ速度（１／１５００秒程度）の状態に移行する。丸数字「９」の状態において、被写体輝度に応じてシャッタ速度を１／１５００秒程度から１／２０００秒までの範囲で段階的に切り換えて露光量を制御する。次に、多段絞り１３が丸数字「９」で且つシャッタ速度１／２０００秒の状態から多段絞り１３をさらに１段階（１／３ＡＶ）絞り込んだ丸数字「１０」で且つ同等のＬＶが得られるシャッタ速度（１／１５００秒程度）の状態に移行する。丸数字「１０」の状態において、被写体輝度に応じてシャッタ速度を１／１５００秒程度から１／２０００秒までの範囲で段階的に切り換えて露光量を制御する。
【００３８】
さらに、多段絞り１３が丸数字「１０」で且つシャッタ速度１／２０００秒の状態から多段絞り１３をさらに１段階（１／３ＡＶ）絞り込んだＦ８（ＡＶ６）に相当する丸数字「１１」で且つ同等のＬＶが得られるシャッタ速度（１／１５００秒程度）の状態に移行する。丸数字「１１」の状態において、被写体輝度に応じてシャッタ速度を１／１５００秒程度から１／２０００秒までの範囲で段階的に切り換えて露光量を制御する。次に、多段絞り１３が丸数字「１１」で且つシャッタ速度１／２０００秒の状態から多段絞り１３をさらに１段階（１／３ＡＶ）絞り込んだ丸数字「１２」で且つ同等のＬＶが得られるシャッタ速度（１／１５００秒程度）の状態に移行する。丸数字「１２」の状態において、被写体輝度に応じてシャッタ速度を１／１５００秒程度から１／２０００秒までの範囲で段階的に切り換えて露光量を制御する。そして、多段絞り１３が丸数字「１２」で且つシャッタ速度１／２０００秒の状態から多段絞り１３をＦ５．６とした丸数字「８」でＮＤフィルタ１５を併用して同等のＬＶが得られるシャッタ速度（１／１２００秒程度）の状態に移行する。丸数字「８」で且つＮＤフィルタ１５を併用した状態において、被写体輝度に応じてシャッタ速度を１／１２００秒程度から１／２０００秒までの範囲で段階的に切り換えて露光量を制御する。
【００３９】
このように、総合画質優先モードにおいてゴーストが発生しがちな被写体状況にあるゴースト懸念時には、通常時とは異なり、ＮＤフィルタ１５を極力使わないようにするプログラム構成となっており、しかも小絞り時における回折による解像力低下の影響を最低限とするために、極力大き目の絞り開口となるように、小刻みに絞りを変更するようにしている。絞り開口を絞り込んだ際の解像力（ＭＴＦ）の低下については、図１１に示す絞り開口の変化に対応する解像力（ＭＴＦ）の変動の一例を参照されたい。
上述した実施の形態における総合画質優先モードにおいては、通常の被写体時には、所定の絞り開口の大きさまでは第１の減光手段であある多段絞りによる光量調整を優先し、所定の絞り開口の大きさよりも減光すべき状況では第２の減光手段であるＮＤフィルタによる光量調整を優先して露出の適正化を行って、より高画質な画像を得ることができ、特に多段絞りを開放から１段絞り込んだ状態にＮＤフィルタを併用し、シャッタ速度の切り換えで適正露光を得る領域が優先されて比較的広範囲に設定され、被写体輝度が高くなってもＮＤフィルタの併用によって、多段絞りをあまり小さく絞り込まないようにして、小絞りによる解像力の低下を防止している。
【００４０】
この総合画質優先モードにおいては、例えば、ＲＯＭ２２に格納される制御プログラムに従って動作するシステムコントローラ２１が、固体撮像素子１６、撮像処理部１７、Ａ／Ｄ変換部１８および信号処理部１９とともに機能する被写体判別手段によって、被写体画像の画面内の輝度分布を検知弁別することなどによって、画面内に太陽のような高輝度被写体が存在すると判別された場合、すなわちゴーストの発生が懸念される場合には、ゴースト懸念時の動作となる。この総合画質優先モードのゴースト懸念時の露出制御は、上述した通常時の制御動作と異なり、ゴーストの発生を極力防止してしかも回折に起因する解像力低下の影響が最低限となる。
なお、上述したゴースト懸念時の制御は、特別な撮影モードに設定されている場合に限られるものではなく、一般的な動作モードに適用してもよく、この動作モードでも従来技術より高品質の画像を得ることができる。
【００４１】
高画質の画像を得るのに最も適する実施の形態は、上述した図３および図４の露出線図に従った総合画質優先モードであるが、カメラ等の画像入力装置においては、図１２の最後の項目として挙げられている消費電力も重要な要素として求められる。すなわち、画質だけを考えると、図３および図４に露出線図を示す第１の実施の形態による総合画質優先モードが最も望ましいものと考えられるが、カメラ等の画像入力装置においてユーザによる特別な操作を必要としない全自動制御の撮像モードとしてのオートモードは、消費電力も考慮して消費電力の少ない制御プログラムであることが好ましい。このような要求に対応したオートモードが本発明に係る第２の実施の形態であり、その露出線図を、被写体画像の画面内にゴーストの発生原因となる太陽のような極端な高輝度部分が存在しない通常時と、被写体画像の画面内にゴーストの発生原因となる太陽のような極端な高輝度部分が存在するゴースト懸念時とにおける制御の露出線図をそれぞれ図５と図６とに示している。
【００４２】
まず、本発明に係る画像入力装置の第２の実施の形態であるオートモードの場合の通常の被写体に対する制御、すなわちオートモードの通常時の制御について、図５に示す露出線図を参照して説明する。消費電力を考慮しつつ良好な画質を得るように設定するのが図５に露出線図を示したオートモードの通常時の制御である。図５に示した露出線図においても、横軸は、シャッタ速度およびこれに対応するＴＶ、縦軸は第１の減光手段による絞り開口値およびこれに対応するＡＶである。丸数字は、光量調整における絞り調整の各段階を示していて、１／３ＡＶつまり１／３ＬＶ刻みで光量調整をすることができるようになっている。横軸に平行な太線が、使用する減光方式のプログラムを示している。
図５の露出線図における被写体輝度に対応するＬＶの小さな状態からＬＶが大きな状態に至るまでの露出制御は、次のようになる。
【００４３】
ＬＶが最も小さな部分に対応する丸数字「１」は多段絞り１３が開放絞り（Ｆ２．５）である状態を示しており、この絞り状態において被写体輝度に応じてシャッタ速度を１／１６秒から１／１２５秒までの範囲で段階的に切り換えて露光量を制御する。丸数字「１」の開放絞りでシャッタ速度が１／１２５秒の状態において、多段絞り１３を開放から１ＡＶだけ絞り込んだ丸数字「４」で同等のＬＶが得られるシャッタ速度（１／６０秒）の状態に移行する。丸数字「４」は多段絞り１３を１ＡＶだけ絞り込んだ状態を示しており、この絞り状態において被写体輝度に応じてシャッタ速度を１／６０秒から１／１０００秒までの範囲で段階的に切り換えて露光量を制御する。
【００４４】
次に、多段絞り１３が開放から１段（１ＡＶ）絞り込んだ丸数字「４」の状態で且つシャッタ速度１／１０００秒の状態から多段絞り１３を開放から１段（１ＡＶ）絞り込んだ丸数字「４」の状態に第２の減光手段としてのＮＤフィルタ１５を加えて同等のＬＶが得られるシャッタ速度（１／２５０秒）の状態に移行する。多段絞り１３を１段絞り込み（丸数字「４」）且つＮＤフィルタ１５を併用した状態において、被写体輝度に応じてシャッタ速度を１／２５０秒から１／１０００秒までの範囲で段階的に切り換えて露光量を制御する。さらに、丸数字「４」でＮＤフィルタ１５を併用し且つシャッタ速度１／１０００秒の状態から多段絞り１３を２段階（２／３ＡＶ）絞り込んだ丸数字「６」でＮＤフィルタ１５を併用して同等のＬＶが得られるシャッタ速度（１／６００秒程度）の状態に移行する。丸数字「６」で且つＮＤフィルタ１５を併用した状態において、被写体輝度に応じてシャッタ速度を１／６００秒程度から１／１１００秒程度までの範囲で段階的に切り換えて露光量を制御する。丸数字「６」でＮＤフィルタ１５を併用し且つシャッタ速度１／１１００秒程度の状態から多段絞り１３を２段階（２／３ＡＶ）絞り込んだ丸数字「８」でＮＤフィルタ１５を併用して同等のＬＶが得られるシャッタ速度（１／８００秒程度）の状態に移行する。丸数字「８」で且つＮＤフィルタ１５を併用した状態において、被写体輝度に応じてシャッタ速度を１／８００秒程度から１／２０００秒までの範囲で段階的に切り換えて露光量を制御する。
【００４５】
このように、通常の被写体状況でのオートモードにおいては、図５において、図３と同様に、丸数字の「４」は多段絞り１３を開放絞りから１段（１ＡＶ）絞った絞り値を示しており、この１段絞った絞り値にＮＤフィルタ１５を付加した状態を優先しつつ、さらに減光が必要な領域に関しては、機構的な駆動を極力少なくなるようにしたものである。図３では、開放絞りから１．３３段（１．３３ＡＶ）絞った丸数字「５」＋ＮＤフィルタ、１．６６段（１．６６ＡＶ）絞った丸数字「６」＋ＮＤフィルタ、２段（２ＡＶ）絞った丸数字「７」＋ＮＤフィルタを使用しているのに対し、図５では、これらすべての部分を開放絞りから２段絞った丸数字「７」＋ＮＤフィルタで代用している。図１１を参照すると、開放絞りから１．３３段絞った絞り値＋ＮＤフィルタ（＝ＡＶ４＋ＮＤフィルタ）、開放絞りから１．６６段絞った絞り値＋ＮＤフィルタ（＝ＡＶ４．３＋＋ＮＤフィルタ）、開放絞りから２段絞った絞り値＋＋ＮＤフィルタ（＝ＡＶ４．６＋＋ＮＤフィルタ）で、ＭＴＦは徐々に低下するが、極端に低下するわけではない。したがって、開放絞りから２段絞った絞り値＋＋ＮＤフィルタでも許容できるというような場合には、図５に示すように、多段絞りを数段階飛ばして絞り込んでこれにＮＤフィルタを付加する。このようにすれば、多段絞りの機構的な動作を極力少なくした光量調整モードを設定することができ、消費電力を低減することができる。
【００４６】
次に、上述した本発明に係る画像入力装置の第２の実施の形態であるオートモードにおいて、被写体判別手段によって、被写体画像の画面内の輝度分布を検知弁別することなどによって、画面内に太陽のような高輝度被写体が存在することがわかっている場合、すなわちゴーストの発生が懸念されるゴースト懸念時のオートモードについて、図６に示す露出線図を参照して説明する。このオートモードのゴースト懸念時の露出制御は、図５に示した通常時の制御動作と異なり、消費電力を考慮しつつゴーストの発生を極力防止し、回折に起因する解像力低下の影響を最低限にするものである。
すなわち、図６の露出線図における被写体輝度に対応するＬＶの小さな状態からＬＶが大きな状態に至るまでの露出制御は、次のようになる。
ＬＶが最も小さな部分に対応する丸数字「１」は多段絞り１３が開放絞り（Ｆ２．５）である状態を示しており、この絞り状態において被写体輝度に応じてシャッタ速度を１／１６秒から１／１２５秒までの範囲で段階的に切り換えて露光量を制御する。丸数字「１」の開放絞りでシャッタ速度が１／１２５秒の状態において、多段絞り１３を開放から１ＡＶだけ絞り込んだ丸数字「４」で同等のＬＶが得られるシャッタ速度（１／６０秒）の状態に移行する。丸数字「４」は多段絞り１３を１ＡＶだけ絞り込んだ状態を示しており、この絞り状態において被写体輝度に応じてシャッタ速度を１／６０秒から１／１０００秒までの範囲で段階的に切り換えて露光量を制御する。
【００４７】
次に、多段絞り１３が丸数字「４」で且つシャッタ速度１／１０００秒の状態から多段絞り１３を丸数字「４」の状態から２段階（２／３ＡＶ）絞り込んだ丸数字「６」で且つ同等のＬＶが得られるシャッタ速度（１／６００秒程度）の状態に移行する。丸数字「６」の状態において、被写体輝度に応じてシャッタ速度を１／６００秒程度から１／１３００秒程度までの範囲で段階的に切り換えて露光量を制御する。次に、多段絞り１３が丸数字「６」で且つシャッタ速度１／１３００秒程度の状態から多段絞り１３をさらに２段階（２／３ＡＶ）絞り込んだＦ５．６（ＡＶ５）に相当する丸数字「８」で且つ同等のＬＶが得られるシャッタ速度（１／９００秒程度）の状態に移行する。丸数字「８」の状態において、被写体輝度に応じてシャッタ速度を１／９００秒程度から１／２０００秒までの範囲で段階的に切り換えて露光量を制御する。
【００４８】
次に、多段絞り１３が丸数字「８」で且つシャッタ速度１／２０００秒の状態から多段絞り１３をさらに２段階（２／３ＡＶ）絞り込んだ丸数字「１０」で且つ同等のＬＶが得られるシャッタ速度（１／１３００秒程度）の状態に移行する。丸数字「１０」の状態において、被写体輝度に応じてシャッタ速度を１／１３００秒程度から１／２０００秒までの範囲で段階的に切り換えて露光量を制御する。次に、多段絞り１３が丸数字「１０」で且つシャッタ速度１／２０００秒の状態から多段絞り１３をさらに２段階（２／３ＡＶ）絞り込んだ丸数字「１２」で且つ同等のＬＶが得られるシャッタ速度（１／１３００秒程度）の状態に移行する。丸数字「１２」の状態において、被写体輝度に応じてシャッタ速度を１／１３００秒程度から１／２０００秒までの範囲で段階的に切り換えて露光量を制御する。そして、多段絞り１３が丸数字「１２」で且つシャッタ速度１／２０００秒の状態から多段絞り１３をＦ５．６とした丸数字「８」でＮＤフィルタ１５を併用して同等のＬＶが得られるシャッタ速度（１／１２００秒程度）の状態に移行する。丸数字「８」で且つＮＤフィルタ１５を併用した状態において、被写体輝度に応じてシャッタ速度を１／１２００秒程度から１／２０００秒までの範囲で段階的に切り換えて露光量を制御する。
【００４９】
このように、オートモードにおいてゴーストが発生しがちな被写体状況にあるゴースト懸念時には、通常時とは異なり、ＮＤフィルタ１５を極力使わずに、しかも小絞り時における回折による解像力低下の影響を最低限とするために、極力大き目の絞り開口となるようにするようにしつつ、省電力を考慮して、多段絞りおよびＮＤフィルタの機構的な動作を極力少なくした光量調整モードを設定することができ、消費電力を低減することができる。
上述した実施の形態におけるオートモードにおいては、上述した総合画質優先モードの場合とほぼ同様の対応をすることになるが、オートモードでは、省電力等も考慮するため、ＮＤフィルタおよび開口絞りの動作を極力少なくするようにしている。
上述した実施の形態においては、いずれも、多段絞り１３の開放絞り値（Ｆ値）がＦ２．５であり、多段絞りが１／３ＡＶ刻みで開放絞りを含み全１２段階に設定可能であり、ＮＤフィルタは、透過光量を２段（２ＥＶ）ぶん低下させる、という条件で設計されている。しかし、多段絞りの開放絞り値、絞り調整の刻み幅および絞り調整の段階数、ならびに、ＮＤフィルタの減光量は特に特定の数値に限定されるものではなく、所望に応じて設定することが可能である。
【００５０】
さらに、上述した本発明に係る第１および第２の実施の形態に係る総合画質優先モードの通常時およびゴースト懸念時、オートモードの通常時およびゴースト懸念時、ならびに従来より用いられている絞り優先モードを設定に応じて、選択し且つ状況に応じて適正に選択動作させる本発明に係る画像入力装置の第３の実施の形態としてのディジタルカメラに採用される絞り制御システムの制御を示すフローチャートを図７に示す。
図７のフローチャートは、主として本発明に関連ある部分のみを抜き出して、模式的に示しており、実際にはフォーカシング動作は図示した動作よりももっと複雑であるし、図７には、ホワイトバランスを自動設定する動作なども示していない。なお、ディジタルカメラのハードウェア構成については、図１を参照している。
まず、操作部２４等の操作により、電源がオンとされると（ステップＳ１１）、制御システムが動作を開始し、モード設定部２５によるモード設定の確認を実施し（ステップＳ１２）、光学手段１０によって結像される被写体像を固体撮像素子１６、撮像処理部１７、Ａ／Ｄ変換部１８および信号処理部１９を介して取り込み、モニタドライバ２８を介してモニタ２９にほぼリアルタイム的に表示する電子ファインダ形式のモニタリングが開始される（ステップＳ１３）。通常はタイムラグ低減のため、このモニタリング中に測光動作が実施される（ステップＳ１４）。このシステムでは、このステップＳ１４にて、測光動作と共に被写体輝度分布情報を取得しておく。
【００５１】
操作部２４のレリーズが半押しされたか否かが判別され（ステップＳ１５）、レリーズが半押しされていなければステップＳ１４に戻って測光および輝度分布検出を繰り返しながら、レリーズ半押しを待つ。ステップＳ１５でレリーズの半押しが検出されると、ステップＳ１２で読み取られたモードがオートモードか否かが判別され（ステップＳ１６）、オートモードでなければ、総合画質優先モードか否かが判別され（ステップＳ２０）、総合画質優先モードでなければ、絞り優先モードであるとみなされる。
ステップＳ１６でオートモードであると判別されると、直前のステップＳ１４で検出された輝度分布に基づいて、画面内に太陽等の高輝度被写体が存在するか否かが判別され（ステップＳ１７）、高輝度被写体がないと判定されれば、図５に示すオートモードの通常時の露出線図に従って絞りおよびシャッタ速度等が設定され露出制御される（ステップＳ１８）。ステップＳ１７で、高輝度被写体があると判定されれば、図６に示すオートモードのゴースト懸念時の露出線図に従って絞りおよびシャッタ速度等が設定され露出制御される（ステップＳ１９）。
【００５２】
ステップＳ１６でオートモードでないと判別され、ステップＳ２０で総合画質優先モードであると判別されると、直前のステップＳ１４で検出された輝度分布に基づいて、画面内に太陽等の高輝度被写体が存在するか否かが判別され（ステップＳ２１）、高輝度被写体がないと判定されれば、図３に示す総合画質優先モードの通常時の露出線図に従って絞りおよびシャッタ速度等が設定され露出制御される（ステップＳ２２）。ステップＳ２１で、高輝度被写体があると判定されれば、図４に示す総合画質優先モードのゴースト懸念時の露出線図に従って絞りおよびシャッタ速度等が設定され露出制御される（ステップＳ２３）。
ステップＳ１６でオートモードでないと判別され、ステップＳ２０で総合画質優先モードでないと判別されて、絞り優先モードであるとみなされた場合には、絞り優先モードの露出線図（図８参照）に従って絞りおよびシャッタ速度等が設定され露出制御される（ステップＳ２４）。
【００５３】
ステップＳ１８、ステップＳ１９、ステップＳ２２、ステップＳ２３およびステップＳ２４のいずれかにて露出制御されると、システムコントローラ２１からモータドライバ３０およびレンズモータ３１を介して光学手段１０のレンズ群１１および１２の少なくとも一部が駆動されて、フォーカシング動作が行われ（ステップＳ２５）、レリーズの半押し状態が維持されているか否かが判別される（ステップＳ２６）。ステップＳ２６において、レリーズの半押し状態が維持されていない場合には、ステップＳ１４に戻り、測光および輝度分布検出以後の動作が繰り返される。ステップＳ２６において、レリーズの半押し状態が維持されている場合には、レリーズが全押し状態となったか否かが判別され（ステップＳ２７）、全押しされていない場合には、ステップＳ２６に戻ってレリーズの半押し状態が維持されているか否かが判別される。ステップＳ２７において、レリーズの全押しが検出されると、画像データの取り込み格納等の撮影動作が行われ（ステップＳ２８）、ステップＳ１４に戻る。
【００５４】
ステップＳ２４における絞り優先モードについて、図８に示す従来より用いられている絞り優先モードの露出線図を参照して説明する。この絞り優先モードは、図１２における被写界深度に着目して、ユーザーが絞り値を選択しそれに応じて露出調整する場合に用いられる。この場合、ＮＤフィルタ１５は使用されず、選択した絞り値に従って多段絞り１３を設定し、被写体輝度に応じた露出が得られるようにシャッタ速度が調整される。但し、選択された絞り値においてシャッタ速度をその絞り値における最高速としても被写体輝度に達しない場合には、逐次多段絞りを絞り込むようにする。なお、図８においては、丸数字「１」における最高シャッタ速度は、１／７００秒程度、丸数字「２」〜丸数字「４」における最高シャッタ速度は、１／１０００秒、丸数字「５」〜丸数字「７」における最高シャッタ速度は、１／１２００秒程度、そして丸数字「８」〜丸数字「１２」における最高シャッタ速度は、１／２０００秒としている。
【００５５】
なお、本発明は、上述し且つ図面に示す実施の形態にのみ限定されることなく、その要旨を変更しない範囲内で種々変形して実施することができる。例えば、第１の減光手段としては、多段絞りに限らず、あらゆる絞り機構を用いることができる。また、第２の減光手段としては、ＮＤフィルタに限らず、撮像画像に好ましくない影響を与えない限り、光の透過を抑制し得る種々の光学フィルタや光学素子を利用することができ、偏光フィルタを重ね合わせて相互の偏光方向を変化させることにより透過光量を変化させ得るフィルタ、液晶等を用いて透過率を可変とした可変透過率フィルタ、入射光の一部を反射して残部のみを透過するように配置したハーフミラー等を用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の画像入力装置の実施の形態に係るディジタルカメラの要部の構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】図１のディジタルカメラに用いられる多段絞りおよびＮＤフィルタを有するシャッタユニットの構成を模式的に示す背面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るディジタルカメラにおける総合画質優先モードの通常時の露出制御特性を示す露出線図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るディジタルカメラにおける総合画質優先モードのゴースト懸念時の露出制御特性を示す露出線図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るディジタルカメラにおけるオートモードの通常時の露出制御特性を示す露出線図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るディジタルカメラにおけるオートモードのゴースト懸念時の露出制御特性を示す露出線図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係るディジタルカメラにおける露出制御システムの露出制御動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係るディジタルカメラにおける露出制御に用いられる絞り優先モードの露出制御特性を示す露出線図である。
【図９】本発明の実施の形態に係るディジタルカメラにおける露出制御に用いられる多段絞りとＮＤフィルタとの併用の一例を表として示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係るディジタルカメラにおける露出制御に用いられる多段絞りとＮＤフィルタの併用の一例を示す露出制御特性の露出線図である。
【図１１】ディジタルカメラに用いられる撮像光学系の一例における絞りと解像力（ＭＴＦ）の関係を示す図である。
【図１２】ディジタルカメラ等の画像入力装置における露光量を低減するための多段絞りによる減光方式とＮＤフィルタによる減光方式とを比較して表として示す図である。
【図１３】ディジタルカメラ等の画像入力装置における光学系におけるＮＤフィルタ挿入に基づくゴーストの発生原理を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０  光学手段
１１  第１のレンズ群
１２  第２のレンズ群
１３  多段絞り
１４  シャッタ
１５  ＮＤフィルタ
１６  固体撮像素子
１７  撮像処理部
１８  Ａ／Ｄ（アナログ−ディジタル）変換部
１９  信号処理部
２０  バスライン
２１  システムコントローラ
２２  ＲＯＭ（リードオンリメモリ）
２３  ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）
２４  操作部
２５  モード設定部
２６  メモリカード
２７  内蔵メモリ
２８  モニタドライバ
２９  モニタ
３０  モータドライバ
３１  レンズモータ
３２  絞りモータ
３３  シャッタモータ
３４  フィルタモータ
【図１】
2008028963.tif 000003
【図２】
2008028963.tif 000004
【図３】
2008028963.tif 000005
【図４】
2008028963.tif 000006
【図５】
2008028963.tif 000007
【図６】
2008028963.tif 000008
【図７】
2008028963.tif 000009
【図８】
2008028963.tif 000010
【図９】
2008028963.tif 000011
【図１０】
2008028963.tif 000012
【図１１】
2008028963.tif 000013
【図１２】
2008028963.tif 000014
【図１３】
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