(57)【要約】【課題】露出調節手段として、絞り開口にＮＤフィルタを出没させることで露出調節を行う手段と、少なくとも１つのその他の露出調節のための手段とを併用した撮像装置において、露出制御に伴う画質劣化を防止し、十分な画質を確保する【解決手段】被写体の明るさが所定レベル未満であるときには、ＮＤフィルタ３０を絞り開口１２ａから退避させた全開状態にし、所定レベル以上であるときには、ＮＤフィルタ３０が絞り開口１２ａの全域を覆う全閉状態にする。ＮＤフィルタ３０を全開状態と全閉状態との間で状態遷移させる際に、絞り羽根２６ａ、２６ｂを制御して、その状態遷移に伴う露出変化量を相殺する大きさの露出変化量を発生させる。【選択図】  図３
2005045648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絞り開口を有する撮影レンズと、固体撮像素子と、複数の露出調節手段と、被写体の明るさを判定する手段と、被写体の明るさに応じて前記複数の露出調節手段を制御して目標露出値を得る露出制御手段とを備え、前記複数の露出調節手段が、前記絞り開口にＮＤフィルタを出没させることで露出量を調節する第１露出調節手段を含んでいると共に、前記絞り開口の開口面積を調節することで露出量を調節する露出調節手段と、前記固体撮像素子の電子シャッタ速度を調節することで露出量を調節する露出調節手段と、前記固体撮像素子から得られる画像信号のアンプゲインを制御することで露出量を制御する露出調節手段とのうちの少なくとも１つから成る第２露出調節手段を含んでいる撮像装置の露出制御方法において、
被写体の明るさが所定レベル未満であるときには、前記第１露出調節手段を前記絞り開口に前記ＮＤフィルタが全くかからない状態であるＮＤフィルタ全開状態に維持し、被写体の明るさが前記所定レベル以上であるときには、前記第１露出調節手段を前記絞り開口の全域に前記ＮＤフィルタがかかった状態であるＮＤフィルタ全閉状態に維持するように前記第１露出調節手段を制御し、
前記第１露出調節手段が前記ＮＤフィルタ全開状態と前記ＮＤフィルタ全閉状態との間の状態遷移を発生する際に、前記第１露出調節手段の状態遷移に伴う露出変化量を相殺する大きさの露出変化量を前記第２露出調節手段に発生させるように前記第２露出調節手段を制御する、
ことを特徴とする露出制御方法。
【請求項２】
絞り開口を有する撮影レンズと、固体撮像素子と、複数の露出調節手段と、被写体の明るさを判定する手段と、被写体の明るさに応じて前記複数の露出調節手段を制御して目標露出値を得る露出制御手段とを備え、前記複数の露出調節手段が、前記絞り開口にＮＤフィルタを出没させることで露出量を調節する第１露出調節手段を含んでいると共に、前記絞り開口の開口面積を調節することで露出量を調節する露出調節手段と、前記固体撮像素子の電子シャッタ速度を調節することで露出量を調節する露出調節手段と、前記固体撮像素子から得られる画像信号のアンプゲインを制御することで露出量を制御する露出調節手段とのうちの少なくとも１つから成る第２露出調節手段を含んでいる撮像装置の露出制御方法において、
被写体の明るさに対応した目標露出値を得るための前記第１露出調節手段の制御目標値及び前記第２露出調節手段の制御目標値の組合せを定義したマップデータであって、互いに定義が異なる複数のマップデータを用意し、
前記露出制御手段が、前記複数のマップデータのうちの１つを選択し、選択したマップデータに従って前記第１露出調節手段及び前記第２露出調節手段の露出制御を行うようにし、
複数のマップデータのうちの少なくとも１つは、当該マップデータに従って露出制御を行うことによって、前記露出制御手段が（イ）被写体の明るさが所定レベル未満であるときには、前記第１露出調節手段を前記絞り開口に前記ＮＤフィルタが全くかからない状態であるＮＤフィルタ全開状態に維持し、被写体の明るさが前記所定レベル以上であるときには、前記第１露出調節手段を前記絞り開口の全域に前記ＮＤフィルタがかかった状態であるＮＤフィルタ全閉状態に維持するように前記第１露出調節手段を制御し、且つ（ロ）前記第１露出調節手段が前記ＮＤフィルタ全開状態と前記ＮＤフィルタ全閉状態との間の状態遷移を発生する際に、前記第１露出調節手段の状態遷移に伴う露出変化量を相殺する大きさの露出変化量を前記第２露出調節手段に発生させるように前記第２露出調節手段を制御するものである、
ことを特徴とする露出制御方法。
【請求項３】
前記複数のマップデータが第１マップデータと第２マップデータとを含んでおり、
前記第１マップデータは、当該マップデータに従って露出制御を行うことによって、前記露出制御手段が（イ）被写体の明るさが所定の第１レベル未満であるときには、前記第１露出調節手段を前記絞り開口に前記ＮＤフィルタが全くかからない状態であるＮＤフィルタ全開状態に維持し、被写体の明るさが前記第１レベル以上であるときには、前記第１露出調節手段を前記絞り開口の全域に前記ＮＤフィルタがかかった状態であるＮＤフィルタ全閉状態に維持するように前記第１露出調節手段を制御し、且つ（ロ）前記第１露出調節手段が前記ＮＤフィルタ全開状態と前記ＮＤフィルタ全閉状態との間の状態遷移を発生する際に、前記第１露出調節手段の状態遷移に伴う露出変化量を相殺する大きさの露出変化量を前記第２露出調節手段に発生させるように前記第２露出調節手段を制御するものであり、
前記第２マップデータは、当該マップデータに従って露出制御を行うことによって、前記露出制御手段が（イ）被写体の明るさが前記第１レベルと異なる所定の第２レベル未満であるときには、前記第１露出調節手段を前記絞り開口に前記ＮＤフィルタが全くかからない状態であるＮＤフィルタ全開状態に維持し、被写体の明るさが前記第２レベル以上であるときには、前記第１露出調節手段を前記絞り開口の全域に前記ＮＤフィルタがかかった状態であるＮＤフィルタ全閉状態に維持するように前記第１露出調節手段を制御し、且つ（ロ）前記第１露出調節手段が前記ＮＤフィルタ全開状態と前記ＮＤフィルタ全閉状態との間の状態遷移を発生する際に、前記第１露出調節手段の状態遷移に伴う露出変化量を相殺する大きさの露出変化量を前記第２露出調節手段に発生させるように前記第２露出調節手段を制御するものであり、
前記露出制御手段が、前記第１マップデータに従って露出制御を行っているときに前記第１露出調節手段が前記状態遷移を発生したならば、選択マップデータを前記第１データマップから前記第２マップデータに変更し、前記第２マップデータに従って露出制御を行っているときに前記第１露出調節手段が前記状態遷移を発生したならば、選択マップデータを前記第２データマップから前記第１データマップに変更する、
ことを特徴とする請求項２記載の露出制御方法。
【請求項４】
絞り開口を有する撮影レンズと、固体撮像素子と、複数の露出調節手段と、被写体の明るさを判定する手段と、被写体の明るさに応じて前記複数の露出調節手段を制御して目標露出値を得る露出制御手段とを備え、前記複数の露出調節手段が、前記絞り開口にＮＤフィルタを出没させることで露出量を調節する第１露出調節手段を含んでいると共に、前記絞り開口の開口面積を調節することで露出量を調節する露出調節手段と、前記固体撮像素子の電子シャッタ速度を調節することで露出量を調節する露出調節手段と、前記固体撮像素子から得られる画像信号のアンプゲインを制御することで露出量を制御する露出調節手段とのうちの少なくとも１つから成る第２露出調節手段を含んでいる撮像装置の露出制御方法において、
被写体の明るさに対応した目標露出値を得るための前記第１露出調節手段の制御目標値及び前記第２露出調節手段の制御目標値の組合せが互いに異なる、第１露出制御モードと第２露出制御モードとの一方を選択し、選択した露出制御モードに従って露出制御を行うようにし、
前記第１露出制御モードでは、（イ）前記第１露出調節手段を前記絞り開口に前記ＮＤフィルタが全くかからない状態であるＮＤフィルタ全開状態と、前記絞り開口の全域に前記ＮＤフィルタがかかった状態であるＮＤフィルタ全閉状態との間で状態遷移させるように制御し、且つ（ロ）前記第２露出調節手段を被写体の明るさに対応させて連続的または段階的に制御すると共に、前記第１露出調節手段が前記ＮＤフィルタ全開状態と前記ＮＤフィルタ全閉状態との間の状態遷移を発生する際に、前記第１露出調節手段の状態遷移に伴う露出変化量を相殺する大きさの露出変化量を前記第２露出調節手段に発生させるように前記第２露出調節手段を制御し、
前記第２露出制御モードでは、前記第１露出調節手段を前記ＮＤフィルタ全開状態に維持したまま前記第２露出調節手段だけを制御して被写体の明るさに対応した場合に前記第２露出調節手段が解像性能の劣化を生じはじめるときの被写体の明るさレベルを第１レベルとし、前記第１露出調節手段を前記ＮＤフィルタ全閉状態に維持したまま前記第２露出調節手段だけを制御して被写体の明るさに対応した場合に前記第２露出調節手段が解像性能の劣化を生じはじめるときの被写体の明るさレベルを第２レベルとするとき、（ハ）被写体の明るさレベルが前記第１レベル未満の範囲では前記第１露出調節手段を前記ＮＤフィルタ全開状態に維持したまま前記第２露出調節手段を連続的または段階的に制御し、（ニ）被写体の明るさが前記第１レベル以上で前記第２レベル未満の範囲では前記第２露出調節手段を固定して前記第１露出調節手段を前記ＮＤフィルタ全開状態と前記ＮＤフィルタ全閉状態との間で連続的または段階的に制御し、（ホ）被写体の明るさが前記第２レベル以上の範囲では前記第１露出調節手段を前記ＮＤフィルタ全閉状態に維持したまま前記第２露出調節手段を連続的または段階的に制御する、
ことを特徴とする露出制御方法。
【請求項５】
前記撮像装置が、ユーザが選択することのできる動画撮影モードと静止画撮影モードとを備えており、
前記動画撮影モードが選択されたときに前記第２露出制御モードを実行し、静止画撮影モードが選択されたときに前記第１露出制御モードを実行することを特徴とする請求項４記載の露出制御方法。
【請求項６】
前記撮像装置が、撮影ボタンが半ば押されたときに静止画撮影モニタリングモードに入り、更に撮影ボタンが押し込まれることで静止画撮影を実行するように構成されており、
前記静止画撮影モニタリングモードに入ったときに前記第２露出制御モードを実行し、前記静止画撮影を実行するときに前記第１露出制御モードを実行することを特徴とする請求項４記載の露出制御方法。
【請求項７】
前記撮像装置が、ユーザが操作することのできる露出制御モード選択スイッチを備えており、
前記露出制御モード選択スイッチの操作に応じて、前記第１露出制御モードと前記第２露出制御モードとの一方を選択して実行することを特徴とする請求項４記載の露出制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばビデオカメラやデジタルスチルカメラなどのように、固体撮像素子を用いた撮像装置の露出制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビデオカメラやデジタルスチルカメラなどの、固体撮像素子を用いた撮像装置には、露出調節手段として、撮影レンズの絞り開口の開口面積を調節する手段、固体撮像素子の電子シャッタ速度を調節する手段、固体撮像素子から得られる画像信号のアンプゲインを調節する手段などが装備されている。
【０００３】
これら露出調節手段はいずれも、画質を著しく劣化させることなく露出調節を行うことのできる露出範囲に限界がある。特に、電子シャッタ速度の調節や、画像信号のアンプゲインの調節によって露出調節を行える範囲は、固体撮像素子が小型化するほど、またその画素数が増大するほど、狭くなる。更に、絞り開口の開口面積を調節する可変絞り機構では、非常に明るい被写体に対応するために絞り開口を絞って行くと、開口面積がある大きさまで減少したときに、回折による解像性能の劣化によって、画質が急速に低下しはじめる。
【０００４】
そのため、固体撮像素子を用いた撮像装置のうちには、上述した種類の露出調節手段に加えて更に、撮影レンズの絞り開口に、ＮＤフィルタ（ニュートラル・デンシティ・フィルタ）を出没させることで露出量を調節するようにした露出調節手段を併用したものがある。特に、可変絞り機構を用いた露出調節手段とＮＤフィルタを用いた露出調節手段とを併用した撮像装置が、多くの特許文献に開示されている。
【特許文献１】特開平１１−８４４５９号公報
【特許文献２】特開平５−２９２３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、絞り開口にＮＤフィルタを出没させる方式の露出調節手段を用いた場合には、ＮＤフィルタが絞り開口を部分的に閉じた状態（ＮＤフィルタの半掛かり状態）になったときに、絞り開口を通過する光束の一部がＮＤフィルタを透過し、残りが空気中を透過するようになる。フィルタ素材の屈折率は一般に１．５前後あり、かつ有限な厚みを有する。そのため、ＮＤフィルタを透過する光線と、フィルタが掛からない空気中を通過する光線とでは、おのずと結像する点に差異が生じ、それによって解像性能の劣化が引き起こされる。同時に、半掛かり状態になったときには、光路中にＮＤフィルタの端縁（エッジ）が存在しているため、そのエッジでの回折現象によっても、解像性能の劣化が引き起こされる。
【０００６】
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、露出調節手段として、絞り開口にＮＤフィルタを出没させることで露出調節を行う手段と、少なくとも１つのその他の露出調節のための手段とを併用した撮像装置において、露出制御に伴う画質劣化を防止し、十分な画質を確保することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的を達成するために本発明は、絞り開口を有する撮影レンズと、固体撮像素子と、複数の露出調節手段と、被写体の明るさを判定する手段と、被写体の明るさに応じて前記複数の露出調節手段を制御して目標露出値を得る露出制御手段とを備え、前記複数の露出調節手段が、前記絞り開口にＮＤフィルタを出没させることで露出量を調節する第１露出調節手段を含んでいると共に、前記絞り開口の開口面積を調節することで露出量を調節する露出調節手段と、前記固体撮像素子の電子シャッタ速度を調節することで露出量を調節する露出調節手段と、前記固体撮像素子から得られる画像信号のアンプゲインを制御することで露出量を制御する露出調節手段とのうちの少なくとも１つから成る第２露出調節手段を含んでいる撮像装置の露出制御方法において、被写体の明るさが所定レベル未満であるときには、前記第１露出調節手段を前記絞り開口に前記ＮＤフィルタが全くかからない状態であるＮＤフィルタ全開状態に維持し、被写体の明るさが前記所定レベル以上であるときには、前記第１露出調節手段を前記絞り開口の全域に前記ＮＤフィルタがかかった状態であるＮＤフィルタ全閉状態に維持するように前記第１露出調節手段を制御し、前記第１露出調節手段が前記ＮＤフィルタ全開状態と前記ＮＤフィルタ全閉状態との間の状態遷移を発生する際に、前記第１露出調節手段の状態遷移に伴う露出変化量を相殺する大きさの露出変化量を前記第２露出調節手段に発生させるように前記第２露出調節手段を制御することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、絞り開口を有する撮影レンズと、固体撮像素子と、複数の露出調節手段と、被写体の明るさを判定する手段と、被写体の明るさに応じて前記複数の露出調節手段を制御して目標露出値を得る露出制御手段とを備え、前記複数の露出調節手段が、前記絞り開口にＮＤフィルタを出没させることで露出量を調節する第１露出調節手段を含んでいると共に、前記絞り開口の開口面積を調節することで露出量を調節する露出調節手段と、前記固体撮像素子の電子シャッタ速度を調節することで露出量を調節する露出調節手段と、前記固体撮像素子から得られる画像信号のアンプゲインを制御することで露出量を制御する露出調節手段とのうちの少なくとも１つから成る第２露出調節手段を含んでいる撮像装置の露出制御方法において、被写体の明るさに対応した目標露出値を得るための前記第１露出調節手段の制御目標値及び前記第２露出調節手段の制御目標値の組合せを定義したマップデータであって、互いに定義が異なる複数のマップデータを用意し、前記露出制御手段が、前記複数のマップデータのうちの１つを選択し、選択したマップデータに従って前記第１露出調節手段及び前記第２露出調節手段の露出制御を行うようにし、複数のマップデータのうちの少なくとも１つは、当該マップデータに従って露出制御を行うことによって、前記露出制御手段が（イ）被写体の明るさが所定レベル未満であるときには、前記第１露出調節手段を前記絞り開口に前記ＮＤフィルタが全くかからない状態であるＮＤフィルタ全開状態に維持し、被写体の明るさが前記所定レベル以上であるときには、前記第１露出調節手段を前記絞り開口の全域に前記ＮＤフィルタがかかった状態であるＮＤフィルタ全閉状態に維持するように前記第１露出調節手段を制御し、且つ（ロ）前記第１露出調節手段が前記ＮＤフィルタ全開状態と前記ＮＤフィルタ全閉状態との間の状態遷移を発生する際に、前記第１露出調節手段の状態遷移に伴う露出変化量を相殺する大きさの露出変化量を前記第２露出調節手段に発生させるように前記第２露出調節手段を制御するものであることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、絞り開口を有する撮影レンズと、固体撮像素子と、複数の露出調節手段と、被写体の明るさを判定する手段と、被写体の明るさに応じて前記複数の露出調節手段を制御して目標露出値を得る露出制御手段とを備え、前記複数の露出調節手段が、前記絞り開口にＮＤフィルタを出没させることで露出量を調節する第１露出調節手段を含んでいると共に、前記絞り開口の開口面積を調節することで露出量を調節する露出調節手段と、前記固体撮像素子の電子シャッタ速度を調節することで露出量を調節する露出調節手段と、前記固体撮像素子から得られる画像信号のアンプゲインを制御することで露出量を制御する露出調節手段とのうちの少なくとも１つから成る第２露出調節手段を含んでいる撮像装置の露出制御方法において、被写体の明るさに対応した目標露出値を得るための前記第１露出調節手段の制御目標値及び前記第２露出調節手段の制御目標値の組合せが互いに異なる、第１露出制御モードと第２露出制御モードとの一方を選択し、選択した露出制御モードに従って露出制御を行うようにし、前記第１露出制御モードでは、（イ）前記第１露出調節手段を前記絞り開口に前記ＮＤフィルタが全くかからない状態であるＮＤフィルタ全開状態と、前記絞り開口の全域に前記ＮＤフィルタがかかった状態であるＮＤフィルタ全閉状態との間で状態遷移させるように制御し、且つ（ロ）前記第２露出調節手段を被写体の明るさに対応させて連続的または段階的に制御すると共に、前記第１露出調節手段が前記ＮＤフィルタ全開状態と前記ＮＤフィルタ全閉状態との間の状態遷移を発生する際に、前記第１露出調節手段の状態遷移に伴う露出変化量を相殺する大きさの露出変化量を前記第２露出調節手段に発生させるように前記第２露出調節手段を制御し、前記第２露出制御モードでは、前記第１露出調節手段を前記ＮＤフィルタ全開状態に維持したまま前記第２露出調節手段だけを制御して被写体の明るさに対応した場合に前記第２露出調節手段が解像性能の劣化を生じはじめるときの被写体の明るさレベルを第１レベルとし、前記第１露出調節手段を前記ＮＤフィルタ全閉状態に維持したまま前記第２露出調節手段だけを制御して被写体の明るさに対応した場合に前記第２露出調節手段が解像性能の劣化を生じはじめるときの被写体の明るさレベルを第２レベルとするとき、（ハ）被写体の明るさレベルが前記第１レベル未満の範囲では前記第１露出調節手段を前記ＮＤフィルタ全開状態に維持したまま前記第２露出調節手段を連続的または段階的に制御し、（ニ）被写体の明るさが前記第１レベル以上で前記第２レベル未満の範囲では前記第２露出調節手段を固定して前記第１露出調節手段を前記ＮＤフィルタ全開状態と前記ＮＤフィルタ全閉状態との間で連続的または段階的に制御し、（ホ）被写体の明るさが前記第２レベル以上の範囲では前記第１露出調節手段を前記ＮＤフィルタ全閉状態に維持したまま前記第２露出調節手段を連続的または段階的に制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、露出制御に伴うＮＤフィルタの半掛かり状態を必要に応じて排除することができるため、十分な画質を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態に係る露出制御方法を実施することのできる撮像装置の具体的な構成例を示したブロック図、図２は図１の撮像装置の絞り羽根の形状及び動作を示した図、図３は図１の撮像装置に保持されているマップデータのデータ内容をグラフの形で示した図である。
【００１２】
図１に示した撮像装置１０は、撮影レンズ１２と、固体撮像素子であるＣＣＤ１４と、画像データの記録媒体１６とを備えている。撮像装置１０は、ユーザが選択することのできる動画撮影モードと静止画撮影モードとを備えており、そのため、動画を撮影するビデオカメラとして使用することもでき、また、静止画を撮影するデジタルスチルカメラしても使用することのできる撮像装置となっている。
【００１３】
撮像装置１０は更に、ＣＣＤ１４の出力信号を増幅する増幅器１８と、増幅器１８の出力信号を処理して記録媒体１６に記録可能な形態の画像データ信号を発生する信号処理部２０と、増幅器１８の出力信号を処理して被写体の明るさを表す信号（以下、光量信号という）を発生する光量検出部２２と、それらに対して様々な制御を行うマイクロコンピュータ２４とを備えている。更に、マイクロコンピュータ２４には、ユーザが動画撮影モードと静止画撮影モードとを切換えるために操作する動画／静止画切替スイッチ３６が接続されている。この切替スイッチは、機械的スイッチとしてもよく、また、マイクロコンピュータ２４がメニュー画面上に提供するソフトスイッチとしてもよい。
【００１４】
撮影レンズ１２は、絞り開口１２ａを有しており、この絞り開口１２ａは、撮影レンズ１２の光路中に出没可能に配設された一対の絞り羽根２６ａ、２６ｂによって画成されている。絞り羽根２６ａ、２６ｂは、絞り羽根駆動部２８によって連続的または段階的に駆動されるようにしてあり、それによって、絞り開口１２ａの開口面積が連続的または段階的に調節可能となっている。また、絞り羽根駆動部２８による絞り羽根２６ａ、２６ｂの駆動は、マイクロコンピュータ２４によって制御されている。
【００１５】
図２は絞り羽根２６ａ、２６ｂの形状及び動作を示した図である。図２（Ａ）は絞り羽根２６ａないし２６ｂを正面から見た形状を示している。図２（Ｂ）は絞り羽根２６ａ、２６ｂが最大絞り位置にあるところを示しており、撮影レンズの光路１２ｂが完全に開放されている。図２（Ｃ）は、絞り羽根２６ａ、２６ｂが、回折による解像性能の劣化が発生しはじめる位置まで絞られたところを示しており、絞り開口１２ａの開口面積が減少して、光路１２ｂのかなりの部分が閉塞されている。図２（Ｄ）は、絞り羽根２６ａ、２６ｂが最小絞り位置まで絞られたところを示しており、絞り開口１２ａの開口面積が非常に小さくなっている。
【００１６】
撮影レンズ１２には、ＮＤフィルタ３０が装備されており、このＮＤフィルタ３０は、ＮＤフィルタ駆動部３２によって駆動されて絞り開口１２ａに出没するようにしてある。図示例のＮＤフィルタ駆動部３２は、絞り開口１２ａにＮＤフィルタ３０が全くかからない状態であるＮＤフィルタ全開状態と、絞り開口１２ａの全域にＮＤフィルタ３０がかかった状態であるＮＤフィルタ全閉状態との間で、ＮＤフィルタ３０を連続的または段階的に駆動することができると共に、ＮＤフィルタ３０をＮＤフィルタ全開状態からＮＤフィルタ全閉状態へ、及びその逆へ、速やかに状態遷移させることもできるように構成されている。これら駆動ないし状態遷移は、マイクロコンピュータ２４によって制御されている。
【００１７】
以上の構成において、ＮＤフィルタ３０及びＮＤフィルタ駆動部３２は、撮像装置１０の第１露出調節手段を構成しており、また、絞り羽根２６ａ、２６ｂ及び絞り羽根駆動部２８は、撮像装置１０の第２露出調節手段を構成している。そして、マイクロコンピュータ２４は本発明の露出制御方法に従って、これら第１露出調節手段及び第２露出調節手段を制御することにより、撮像装置１０の露出制御を行う。
【００１８】
撮像装置１０の目標露出値は、被写体の明るさに応じて決まるものであり、そのためマイクロコンピュータ２４は、被写体の明るさに対応して第１露出調節手段及び第２露出調節手段を制御する。その際に、絞り開口１２ａの開口面積のうちＮＤフィルタ３０が覆う部分の割合を多くするほど、第１露出調節手段による露出変化量（露出低減量）が大きくなり、また、絞り羽根２６ａ、２６ｂを絞るほど、第２露出調節手段による露出変化量（露出低減量）が大きくなる。そして、ＮＤフィルタ３０の位置によって決まる第１露出調節手段の露出変化量と、絞りばね２６ａ、２６ｂの位置によって決まる第２露出調節手段の露出変化量との合計が、撮像装置１０の全体としての露出変化量になる。
【００１９】
マイクロコンピュータ２４には、目標露出値を得るために第１露出調節手段の露出変化量と第２露出調節手段の露出変化量とを夫々いかなる値に制御すべきかを定義したマップデータが保持されている。特に図示例においては、かかるマップデータとして、第１マップ、第２マップ、及び第３マップの、３つのマップデータが保持されており、マイクロコンピュータ２４は、それら３つのマップのうちから条件に応じて１つのマップを選択し、その選択したマップに従って第１露出調節手段及び第２露出調節手段を制御する。
【００２０】
図３に第１〜第３マップのデータ内容をグラフの形で示した。図３のグラフにおいて、横軸は光量信号によって表される被写体の明るさを示しており、右へ行くほど被写体は明るく、その目盛は対数目盛である。縦軸は第１露出調節手段ないし第２露出調節手段に発生させる露出変化量を示しており、第１露出調節手段についてはＮＤフィルタ全開状態を基準としており、ＮＤフィルタ３０が絞り開口１２ａへ突出するほど露出変化量（露出低減量）が大きくなり、ＮＤフィルタ全閉状態で露出変化量が最大となる（露出が最小となる）。また、第２露出調節手段については絞り羽根２６ａ、２６ｂが最大絞り位置（図２（Ｂ））にあるときを基準としており、絞り羽根を絞るほど露出変化量（露出低減量）が大きくなり、最小絞り位置（図３（Ｄ））において露出変化量が最大となる（露出が最小となる）。
【００２１】
図３の最上段に示した第１マップには、第１露出調節手段の露出変化量が曲線５２ａで表したように定義され、また第２露出調節手段の露出変化量が曲線５２ｂで表したように定義されている。この第１マップによれば、第１露出調節手段は、被写体の明るさが所定の第１レベルＬＶ１未満のときにはＮＤフィルタ全開状態に維持され、この第１レベルＬＶ１以上であるときにはＮＤフィルタ全閉状態に維持されるように制御される。ＮＤフィルタ全開状態とＮＤフィルタ全閉状態とでは、露出変化量にΔＥ１の差がある。一方、第２露出調節手段は、被写体の明るさが第１レベルＬＶ１未満の範囲でも、また第１レベルＬＶ１以上の範囲でも、被写体の明るさが大きくなるほど連続的または段階的に絞り羽根２６ａ、２６ｂが絞られるように制御されるが、ただし、第１レベルＬＶ１に対応した点が不連続点となっており、この点を横切って被写体の明るさが増大する際には露出変化量がΔＥ２だけ減少するように制御され、逆にこの点を横切って被写体の明るさが低下する際には露出変化量がΔＥ２だけ増大するように制御される。更に、ΔＥ１とΔＥ２とは大きさを等しく設定してある。また、図中に示した第２露出調節手段の露出変化量−Ｅｃは、絞り羽根２６ａ、２６ｂが絞られて、回折による解像性能の劣化を発生しはじめる位置に対応した露出変化量を示したものである。
【００２２】
第１マップは以上のように定義されているため、マイクロコンピュータ２４がこの第１マップに従って露出制御を実行しているときに、被写体の明るさが第１レベルＬＶ１を横切って変化したならば、マイクロコンピュータ２４は、第１露出調節手段を制御してＮＤフィルタ全開状態とＮＤフィルタ全閉状態との間で状態遷移させ、また更に、第２露出調節手段を制御して、第１露出調節手段の状態遷移に伴う露出変化量を相殺する大きさの露出変化量を第２露出調節手段に発生させる。かかる制御が行われる結果、撮像装置１０の全体としての露出変化量は、図３の最下段の曲線５８で示したように、被写体の明るさの増減に対応して一様に変化するものとなる。そして、かかる制御によれば、ＮＤフィルタ３０が絞り開口１２ａの一部に掛かった状態（半掛かり状態）が発生せず、従ってそれに伴う解像性能の劣化が生じることがない。また更に、被写体の明るさレベルが比較的高くなるまで、絞り羽根２６ａ、２６ｂが小さく絞られないため、回折による解像性能の劣化が発生しない。
【００２３】
図３の上から２段目に示した第２マップには、第１露出調節手段の露出変化量が曲線５４ａで表したように定義され、また第２露出調節手段の露出変化量が曲線５４ｂで表したように定義されている。この第２マップが第１マップと異なっているのは、第１露出調節手段及び第２露出調節手段の露出変化量をステップ状に変化させる点を、被写体の明るさが第１レベルＬＶ１となる点ではなく、それとは異なる所定の第２レベルＬＶ２となる点としたことだけであり、それ以外については、第２マップは第１マップと何ら変わるところはない。
【００２４】
マイクロコンピュータ２４は、第１マップに従って露出制御を行っているときに、被写体の明るさが第１レベルＬＶ１を横切って変化し、その変化に伴う第１露出調節手段及び第２露出調節手段の制御を行ったならば（即ち、第１露出調節手段がＮＤフィルタ全開状態とＮＤフィルタ全閉状態との間の状態遷移を発生したならば）、その時点で、選択マップデータを第１マップから第２マップに変更する。また、マイクロコンピュータ２４は、第２マップに従って露出制御を行っているときに、被写体の明るさが第２レベルＬＶ２を横切って変化し、その変化に伴う第１露出調節手段及び第２露出調節手段の制御を行ったならば（即ち、第１露出調節手段がＮＤフィルタ全開状態とＮＤフィルタ全閉状態との間の状態遷移を発生したならば）、その時点で、選択マップデータを第２マップから第１マップに変更する。このように、第１マップと第２マップとの間で切り替えを行うことによって、被写体の明るさが第１レベルＬＶ１の近傍ないし第２レベルＬＶ２の近傍で揺らぐ場合にも、ＮＤフィルタ３０を状態遷移させるための駆動が頻発するのを防止することができる。尚、第１レベルＬＶ１と第２レベルＬＶ２とは、絞りの段数にして１／３段〜３段程度ずらして設定するとよい。
【００２５】
図３の上から３段目に示した第３マップには、第１露出調節手段の露出変化量が曲線５６ａで表したように定義され、また第２露出調節手段の露出変化量が曲線５６ｂで表したように定義されている。図示したそれら曲線によれば、第１露出調節手段をＮＤフィルタ全開状態に維持したまま第２露出調節手段だけを制御して被写体の明るさに対応した場合に第２露出調節手段が解像性能の劣化を生じはじめるときの被写体の明るさレベルを第３レベルＬＶ３とし、第１露出調節手段をＮＤフィルタ全閉状態に維持したまま第２露出調節手段だけを制御して被写体の明るさに対応した場合に第２露出調節手段が解像性能の劣化を生じはじめるときの被写体の明るさレベルを第４レベルＬＶ４とするとき、マイクロコンピュータ２４は（イ）被写体の明るさレベルが第３レベルＬＶ３未満の範囲では第１露出調節手段をＮＤフィルタ全開状態に維持したまま第２露出調節手段を連続的または段階的に制御し、（ロ）被写体の明るさが第３レベルＬＶ３以上で前記第４レベルＬＶ４未満の範囲では第２露出調節手段を固定して第１露出調節手段をＮＤフィルタ全開状態とＮＤフィルタ全閉状態との間で連続的または段階的に制御し、（ハ）被写体の明るさが前記第４レベルＬＶ４以上の範囲では第１露出調節手段をＮＤフィルタ全閉状態に維持したまま第２露出調節手段を連続的または段階的に制御するように定義されている。
【００２６】
そのため、マイクロコンピュータ２４がこの第３マップに従って露出制御を行っているときに、被写体の明るさレベルが第３レベルＬＶ３と第４レベルＬＶ４との間にきたならば、ＮＤフィルタ３０が、絞り開口１２ａを部分的に閉じた状態（半掛かり状態）になるため、それを原因とする解像性能の劣化が発生することになる。しかしながら他方では、この第３マップに従った露出制御によれば、被写体の明るさレベルの全域において、絞り羽根２６ａ、２６ｂまたはＮＤフィルタ３０の連続的または段階的な制御だけが行われ、ＮＤフィルタ３０を全開状態と全閉状態との間で状態遷移させる動作を発生しないため、露出制御がより滑らかに行われるという利点が得られる。
【００２７】
動画撮影時の露出制御は、連続的かつ滑らかであることが強く要求される。反面、静止画撮影に比べて解像度に対する要求性能はゆるい。これとは逆に、静止画撮影時は解像性能に対する要求性能が高く、その反面、露出固定後に画像記録が行われるため追従の滑らかさに対する要求は低い。そこで、ユーザによって動画撮影モードが選択されたときには第３マップを選択し、静止画撮影モードが選択されたときには第１マップないし第２マップを選択するようにすれば、動画撮影モードでは露出追従の滑らかさを優先し、静止画撮影モードでは解像性能を優先した撮影が可能となる。この露出制御モードの切替えは、ユーザが動画／静止画切替スイッチ３６を操作した際に、マイクロコンピュータ２４がそれに対応したマップを選択するようにすることで、実現することができる。また、記録媒体１６として、テープ・ディスク等の大容量メディアと半導体記録メディアとの両方を備えた撮像装置においては、動画の大半は前者、静止画の大半は後者に記録される。よって、記録メディアの切替スイッチに連動してマップの選択を切り替えるようにしても、それによって露出制御モードが切り替わり、同等の結果が得られる。
【００２８】
更に、撮像装置に、ユーザが操作することのできる露出制御モード選択スイッチを設けておき、そのスイッチの操作に応じてマップデータを選択することで、ユーザが任意に露出制御モードを選択できるようにするのもよい。また、その露出制御モード選択スイッチを、動画撮影モードが選択されているときだけ、或いは、静止画撮影モードが選択されているときだけ有効なものとすることで、特定の撮影モードのときにのみ、ユーザが任意に露出制御モードを選択できるようにするのもよい。更に、ユーザが選択した画像記録サイズに応じて露出制御モードが選択されるようにしてもよい。
【００２９】
また、撮像装置が、撮影ボタンが半ば押されたときに静止画撮影モニタリングモードに入り、更に撮影ボタンが押し込まれることで静止画撮影を実行するように構成されている場合には、静止画撮影時にはモニタリング時から第１マップないし第２マップに従った露出制御を行うようにしてもかまわないが、更に別の方法として、静止画撮影モニタリングモードに入ったときに第３マップを選択し、更に撮影ボタンが押し込まれて静止画撮影を実行するときに選択マップデータを第１マップないし第２マップに切り替えるようにしてもよい。この方法を用いると、解像性能がそれほど要求されないモニタリング時の露出制御をより滑らかなものとすることができる。
【００３０】
また、ＮＤフィルタ駆動部３２は、例えば、ＮＤフィルタ３０を移動可能に支持する機械的な機構であるフィルタ支持機構と、そのフィルタ支持機構を駆動するアクチュエータと、ＮＤフィルタ３０の位置を検出するフィルタ位置検出器とで構成することができ、その場合には、フィルタ支持機構またはアクチュエータが、ＮＤフィルタ３０の移動範囲の両端における移動限度を規制する一対の機械的ストッパを備えることになる。このような構成のＮＤフィルタ駆動部３２を採用する場合には、ＮＤフィルタ３０がそれら機械的ストッパに当接する手前の位置で、全開状態ないし全閉状態になるようにしておくとよい。そうすることによって、第１露出調節手段をＮＤフィルタ全開状態と全閉状態との間で状態遷移させる際に、ＮＤフィルタ３０が機械的ストッパに衝突するのを回避することができ、ひいては、状態遷移時の露出の乱れを緩和し、同時に状態遷移に要する時間を短縮することができる。
【００３１】
また、ＮＤフィルタ３０として、複数のストライプ状の濃度領域を備えた、多段階の濃度を持ったＮＤフィルタを用いる場合には、そのＮＤフィルタを全閉状態に切り替えた時点で濃度領域間の境界線が絞り開口１２ａに掛からないように、そのＮＤフィルタの濃度領域の幅を、ＮＤフィルタが掛かるときの絞り開口１２ａの直径に対して同等もしくはそれより大きくなるよう設定しておくのがよい。濃度境界が開口内にある場合、ＮＤフィルタの動きが収束するまで露出の変動が起こるが、これを回避することで、状態遷移時の露出の乱れを緩和し、同時に状態遷移に要する時間を短縮することができる。
【００３２】
更に、以上に説明した実施の形態においては、第２露出調節手段は、絞り羽根２６ａ、２６ｂを絞ることで露出調節を行うようにしたものであったが、第２露出調節手段をこれ以外の構成のものとすることも可能である。例えば、ＣＣＤ１４の電子シャッタ速度をマイクロコンピュータ２４が制御するようにして露出調節を行うことも可能であり、また、増幅器１８のアンプゲインをマイクロコンピュータ２４が制御するようにして露出調節を行うことも可能であり、これらは第２露出調節手段として利用し得るものである。更に、それら露出調節手段を幾つか組合せて利用するようにしてもよく、従って、本発明に用いる第２露出調節手段は、絞り開口の開口面積を調節することで露出量を調節する露出調節手段と、固体撮像素子の電子シャッタ速度を調節することで露出量を調節する露出調節手段と、固体撮像素子から得られる画像信号のアンプゲインを制御することで露出量を制御する露出調節手段とのうちの少なくとも１つから成るものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態に係る露出制御方法を実施することのできる撮像装置の具体的な構成例を示したブロック図である。
【図２】図１の撮像装置の絞り羽根の形状及び動作を示した図である。
【図３】図１の撮像装置に保持されているマップデータのデータ内容をグラフの形で示した図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０……撮像装置、１２……撮影レンズ、１４……ＣＣＤ、１２……絞り開口、２４……マイクロコンピュータ、２６ａ、２６ｂ……絞り羽根、３０……ＮＤフィルタ。
【図１】
2005045648.tif 000003
【図２】
2005045648.tif 000004
【図３】
2005045648.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成16年8月17日(2004.8.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
図３に第１〜第３マップのデータ内容をグラフの形で示した。図３のグラフにおいて、横軸は光量信号によって表される被写体の明るさを示しており、右へ行くほど被写体は明るく、その目盛は対数目盛である。縦軸は第１露出調節手段ないし第２露出調節手段に発生させる露出変化量を示しており、第１露出調節手段についてはＮＤフィルタ全開状態を基準としており、ＮＤフィルタ３０が絞り開口１２ａへ突出するほど露出変化量（露出低減量）が大きくなり、ＮＤフィルタ全閉状態で露出変化量が最大となる（露出が最小となる）。また、第２露出調節手段については絞り羽根２６ａ、２６ｂが最大絞り位置（図２（Ｂ））にあるときを基準としており、絞り羽根を絞るほど露出変化量（露出低減量）が大きくなり、最小絞り位置（図２（Ｄ））において露出変化量が最大となる（露出が最小となる）。