JP2016184874A - 撮像装置および撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】絞り値を変化させても、画像にちらつきが生じない撮像装置および撮像方法を提供する。【解決手段】被写体輝度が変化し、適正露光量を維持するために、絞りの絞り値を変化させる場合に、絞りを駆動して開口を変化させて露出量を調節した後に（時刻Ｔ１〜Ｔ２）、絞りの開口の変化に基づいて増幅手段における画素信号の増幅率または電子シャッタ速度設定手段によって電子シャッタ速度を変化させて露出量を調節する（時刻Ｔ２〜Ｔ４）。【選択図】 図２

Description

本発明は、動画撮影時やライブビュー表示時に、絞り値を変更した場合でも適正露出量となるような露光制御が可能な撮像装置および撮像方法に関する。

カメラ等の撮像装置において、動画撮影時やライブビュー表示時に、絞りを駆動する際に、電子シャッタ速度やＩＳＯ感度も同時に調節することにより、適正露光量を維持するようにしている。しかし、絞りはメカ的な駆動が関わることから動きに遅れが発生するのに対して、電子シャッタ速度やＩＳＯ感度は電気的な制御であることから、変更動作に時間的な遅れが殆ど発生しない。このため、設定したい露出に到達するまでに時間差が生じ、動画やライビュー表示の画像にちらつきが生じてしまい、見苦しい画面となってしまう。

そこで、絞りの駆動速度と目標値から現在の絞り位置の予測値を算出し、その予測値に基づいて電子シャッタ速度やＩＳＯ感度の露出設定を予測された絞り値に合せて動作するようにした撮像装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１３−０３１０１０号公報

上述の特許文献１では絞り値の予測値に基づいて、電子シャッタ速度やＩＳＯ感度を制御するので、露出変動を抑え、画面のちらつきを軽減することができる。しかし、予測値と実際の絞り値は、完全には一致させることが困難であり、このため、動画撮影時やライブビュー表示時に露出変動が生じ、画像がちらついてしまう。

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、絞り値を変化させても、画像にちらつきが生じない撮像装置および撮像方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため第１の発明に係る撮像装置は、撮影光学系を通過した被写体光を撮像して画素信号を生成する撮像素子と、上記撮影光学系を通過した光束を制限する絞りと、上記撮像素子が生成する画素信号を所定の増幅率で増幅する増幅手段と、上記絞りの開口と上記増幅手段の増幅率を変化させて、上記撮像素子が生成する画素信号に基づく画像データの露出量を調節する制御手段と、を具備し、上記制御手段は、上記絞りを駆動して開口を変化させて露出量を調節した後に、上記絞りの開口の変化に基づいて上記増幅手段の増幅率を変化させて露出量を調節する。

第２の発明に係る撮像装置は、上記第１の発明において、上記制御手段は、上記絞りの開口の変化に応じた露出量の変化速度に一致する露出量の変化速度となるように、上記増幅手段の増幅率を変化させる。
第３の発明に係る撮像装置は、上記第１又は第２の発明において、上記制御手段は、上記絞りを駆動して開口を変化させる際に、開口の限界に達した場合に上記増幅手段の増幅率を変化させて露出量を調節する。

第４の発明に係る撮像装置は、撮影光学系を通過した被写体光を撮像して画素信号を生成する撮像素子と、上記撮影光学系を通過した光束を制限する絞りと、上記撮像素子の電子シャッタ速度を設定する電子シャッタ速度設定手段と、上記絞りの開口と上記電子シャッタ速度設定手段の電子シャッタ速度を変化させて、上記撮像素子が生成した画素信号に基づく画像データの露出量を調節する制御手段と、を具備し、上記制御手段は、上記絞りを駆動して開口を変化させて露出量を調節した後に、上記絞りの開口の変化による露出量の変化に基づいて上記電子シャッタ速度手段の電子シャッタ速度を変化させて露出量を調節する。
第５の発明に係る撮像装置は、上記第４の発明において、上記制御手段は、上記絞りの開口の変化に応じた露出量の変化速度に一致する露出量の変化速度となるように、上記電子シャッタ速度設定手段の電子シャッタ速度を変化させる。
第６の発明に係る撮像装置は、上記第４又は第５の発明において、上記制御手段は、上記絞りを駆動して開口を変化させる際に、開口の限界に達した場合に上記電子シャッタ速度設定手段の電子シャッタ速度を変化させて露出量を調節する。

第７の発明に係る撮像方法は、撮影光学系を通過した被写体光を撮像して画素信号を生成する撮像素子と、上記撮影光学系を通過した光束を制限する絞りと、を具備する撮像装置における撮像方法において、上記撮像素子が生成する画素信号を所定の増幅率で増幅し、上記絞りの開口と上記増幅率を変化させて、上記撮像素子が生成する画素信号に基づく画像データの露出量の調節を行うにあたって、上記絞りを駆動して開口を変化させて露出量を調節した後に、上記絞りの開口の変化に基づいて上記増幅率を変化させて露出量を調節する。

第８の発明に係る撮像方法は、撮影光学系を通過した被写体光を撮像して画素信号を生成する撮像素子と、上記撮影光学系を通過した光束を制限する絞りと、を具備する撮像装置における撮像方法において、上記撮像素子の電子シャッタ速度を設定し、上記絞りの開口と上記電子シャッタ速度を変化させて、上記撮像素子が生成した画素信号に基づく画像データの露出量の調節を行うにあたって、上記絞りを駆動して開口を変化させて露出量を調節した後に、上記絞りの開口の変化による露出量の変化に基づいて上記電子シャッタ速度を変化させて露出量を調節する。

本発明によれば、絞り値を変化させても、画像にちらつきが生じない撮像装置および撮像方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るカメラの主として電気的構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るカメラにおいて、絞り制御動作を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係るカメラにおいて、露出制御動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るカメラにおいて、露出制御動作を示すフローチャートである。

以下、本発明を一実施形態としてデジタルカメラに適用した例について説明する。このデジタルカメラは、撮像部を有し、この撮像部によって被写体像を画像データに変換し、この変換された画像データに基づいて、被写体像を本体の背面に配置した表示部にライブビュー表示する。撮影者はライブビュー表示を観察することにより、構図や撮影タイミングを決定する。動画釦等が操作されると、動画の画像データの記録を開始し、再度、動画釦等が操作されると動画の画像データの記録を終了する。また、レリーズ釦を操作することにより静止画の撮影も可能である。記録媒体に記録された静止画や動画の画像データは、再生モードを選択すると、表示部に再生表示することができる。

また、本実施形態に係るカメラは、絞りの開口量を変化させて露出量を調節した後に、絞りの開口の変化に応じた露出量の変化速度に一致するように、ＩＳＯ感度や電子シャッタ速度を変化させている（詳しくは、図２（ｂ）のΔＥｖ、図４参照）。

図１は、本実施形態に係るカメラの主として電気的構成を示すブロック図である。このカメラは、カメラ本体１０と、カメラ本体１０に装着可能なレンズ鏡筒２０を有する。なお、本実施形態は、カメラ本体１０とレンズ鏡筒２０を別体で構成した所謂レンズ交換式カメラである。しかし、これに限らず、レンズ鏡筒がカメラ本体と一体化したカメラの形態であってもよい。

カメラ本体１０内には、制御部１１、撮像制御部１５、撮像素子１６、メカシャッタ１７が配置されている。

メカシャッタ１７は、撮像素子１６の前面側に配置された、所謂、フォーカルプレーンシャッタやレンズシャッタである。このメカシャッタ１７は、静止画撮影の際には、レンズ鏡筒２０からの被写体光束を、所定の露光時間（シャッタ速度で決まる）の間、通過させる。また、動画撮影時やライブビュー表示時には、メカシャッタ１７は、開放状態となる。

撮像素子１６は、レンズ鏡筒２０の光学系の光軸Ｏの延長線上に配置される。撮像素子１６は、複数の光電変換画素を有し、レンズ鏡筒１０によって結像された被写体像（光像）を撮像面で受光し、この被写体像を各光電変換画素によって光電変換して、画素信号を生成し、撮像制御部１５に出力する。

撮像制御部１５は、制御部１１からの制御信号に基づいて、撮像素子１６から画素信号の読み出し制御を行う。撮像制御部１５は、電子シャッタを有しており、複数の光電変換画素での露光時間（電子シャッタ速度）を制御することができる。また、複数の光電変換画素から読み出した画素信号を所定の増幅率で増幅することにより、ＩＳＯ感度を制御することができる。撮像制御部１５は、撮像素子が生成する画素信号を所定の増幅率で増幅する増幅手段として機能する。

制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の周辺回路を含み、カメラ本体１０やレンズ鏡筒２０の制御を行う。特に、ＣＰＵは、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリに記憶されたプログラムに従って、カメラ全体の制御を行う。制御部１１内には、露出設定値演算部１２、絞り値送受信部１３、シャッタ速・感度動作制御部１４を有する。絞り値送受信部１３は通信回路を含み、また各部は、ＣＰＵによってソフトウエア的に実行される。

制御部１１は、絞りの開口と増幅手段の増幅率を変化させて、撮像素子が生成する画素信号に基づく画像データの露出量を調節する制御手段として機能し、この制御手段は、絞りを駆動して開口を変化させて露出量を調節した後に、上記絞りの開口の変化に基づいて上記増幅手段の増幅率を変化させて露出量を調節する（例えば、図２（ｂ）、図３のＳ５〜Ｓ９、図４のＳ１１−Ｓ１９参照）。この制御手段は、絞りの開口の変化に応じた露出量の変化速度に一致する露出量の変化速度となるように、増幅手段の増幅率を変化させる（例えば、図２（ｂ）において、時刻Ｔ１〜Ｔ４のΔＥｖ、図４のＳ１３〜Ｓ１９参照）。また、制御手段は、絞りを駆動して開口を変化させる際に、露出制御上で、例えば、プログラム線図において絞り値が露出追従する範囲の最大値、最小値（以下、開口限界と称する）に達した場合に増幅手段の増幅率を変化させて露出量を調節する（例えば、図２（ｂ）において時刻Ｔ２で絞り値ＡｖからＩＳＯ感度Ｓｖに切換えた露出量調節、開口限界に達するまでの図３のＳ５Ｙｅｓ、Ｓ７、Ｓ９、開口限界に達した後のＳ５Ｎｏ、図４のＳ１１〜Ｓ１９を参照）。

制御部１１は、絞りの開口と電子シャッタ速度設定手段の電子シャッタ速度を変化させて、撮像素子が生成した画素信号に基づく画像データの露出量を調節する制御手段として機能し、この制御手段は、絞りを駆動して開口を変化させて露出量を調節した後に、上記絞りの開口の変化による露出量の変化に基づいて上記電子シャッタ速度手段の電子シャッタ速度を変化させて露出量を調節する（例えば、図２（ｂ）、図３のＳ５〜Ｓ９、図４のＳ２１−Ｓ２７参照）。この制御手段は、絞りの開口の変化に応じた露出量の変化速度に一致する露出量の変化速度となるように、電子シャッタ速度設定手段の電子シャッタ速度を変化させる（例えば、図２（ｂ）において、時刻Ｔ１〜Ｔ４のΔＥｖ、図４のＳ２１〜Ｓ２７参照）。また、制御手段は、絞りを駆動して開口を変化させる際に、開口限界に達した場合に電子シャッタ速度設定手段の電子シャッタ速度を変化させて露出量を調節する（例えば、図２（ｂ）において時刻Ｔ２で絞り値ＡｖからＩＳＯ感度Ｓｖに切換えた露出量調節、開口限界に達するまでの図３のＳ５Ｙｅｓ、Ｓ７、Ｓ９、開口限界に達した後のＳ５Ｎｏ、図４のＳ２１〜Ｓ２７を参照）。

制御部１１内の露出設定値演算部１２は、撮像制御部１５から画素信号を入力し、この画素信号に基づく被写体輝度から適正露光にするための絞り値、メカシャッタ速度、電子シャッタ速度、ＩＳＯ感度等を算出し、絞り値送受信部１３およびシャッタ速・感度動作制御部１４にする。また、レンズ鏡筒２０側からの絞り値の情報を絞り値送受信部１３を介して入力する。露出設定値演算部１２は、撮像素子の電子シャッタ速度を設定する電子シャッタ速度設定手段として機能する。

絞り値送受信部１３は、カメラ本体１０とレンズ鏡筒２０の間で送受信するための通信回路を有し、カメラ本体１０側の露出設定値演算部１２で算出された絞り値を、レンズ鏡筒２０側の絞り動作制御部２３に送信する。また、絞り値送受信部１３は、レンズ鏡筒２０側の絞り動作制御部２３が、ズーム位置検出部２４によって検出された焦点距離（ズームエンコーダ値）に基づく絞り値に変更された場合には、この変更された絞り値を受信する。

シャッタ速・感度動作制御部１４は、露出設定値演算部１２によって算出された電子シャッタ速度やＩＳＯ感度を入力し、この電子シャッタ速度やＩＳＯ感度となるように、動作制御を行う。また、静止画撮影の際には、露出設定値演算部１２で算出されたシャッタ速度となるように、メカシャッタ１７の制御を行う。動画撮影時やライブビュー表示時には、メカシャッタ１７を開放状態とする。

レンズ鏡筒２０内には、前群レンズ２１ａ、後群レンズ２１ｂ、絞り２２、絞り動作制御部２３、ズーム位置検出部２４、絞り動作部２５、ズーム制御部２６が備えられている。

前群レンズ２１ａおよび後群レンズ２１ｂ（総称する場合には、撮影レンズ２１または撮影光学系）は、撮影レンズ２１の内のフォーカスレンズを調節することにより、撮像素子１６の撮像面上に被写体像を結像させることができ、撮影レンズ２１の内のズームレンズを調節することにより、焦点距離を変化させることができる。

絞り２２は、撮影レンズ２１の光路中に配置されている。絞り２２は、絞り動作部２１によって開口径が機械的に可変駆動される。開口径が変化することにより、撮像素子１６に入射する被写体光量を変化させることができる。すなわち、絞り２２は、撮影光学系を通過する光を制限する絞りとして機能する。

ズーム位置検出部２４は、所謂ズームエンコーダを有し、撮影レンズ２１の中のズームレンズの位置を検出し、絞り動作制御部２３に出力する。

ズーム制御部２６は、撮影者の手動操作に応じて、撮影レンズ２１のズーミングレンズを駆動制御する。なお、ズーム制御部２６は、アクチュエータによって電動で駆動制御される以外にも、撮影者によって直接、手動で駆動されるタイプであってもよい。

絞り動作制御部２３は、前述したように、絞り値送受信部１３を介して入力した絞り値となるように、絞り動作部２５を制御する。また、絞り動作制御部２３は、レンズ鏡筒２０内のメモリに記憶されている絞り駆動速度情報を絞り値送受信部１３を介して、制御部１１に送信する。また、絞り動作制御部２３は、ズーム位置検出部２４によって検出された焦点距離に応じて、絞り値を一定に保つように、絞り動作部２５を制御する。

次に、図２を用いて、本実施形態における絞り制御動作について説明する。本実施形態における絞り制御動作について理解を容易にするために、まず、図２（ａ）を用いて、従来における絞り制御動作について説明する。

前述したように、動画記録やライブビュー表示において、レンズの絞り値予測を利用しても，実際の絞り値とは誤差が生じ、予測値を元にした露出演算により求めたＩＳＯ感度や電子シャッタ速度の変化と、実際の絞り位置は完全には一致せず、最適露出に対して誤差が生じる。この誤差があるため、絞り駆動と同時に他の露出（ＩＳＯ感度や電子シャッタ速度）も制御すると撮影輝度にちらつきが発生する。

図２（ａ）に示す例は、横軸にフレーム数（時間）をとり、縦軸に被写体輝度（Ｂｖ）、電子シャッタ速度（Ｔｖ）、絞り値（Ａｖ）、ＩＳＯ感度（Ｓｖ）、適正露出からの偏差（ΔＥｖ）の変化を示す。今、時刻Ｔ１において、被写体輝度Ｂｖが１０から５に変化したとすると、適正露光量を維持するために、絞り値Ａｖは９から６に動画像やライブビュー表示の見栄えを考慮して低速な絞り駆動速度により絞り制御を行ってゆっくりと変化させ、時刻Ｔ２において絞り値Ａｖは６に到達する。このレンズ鏡筒２０では開口限界により絞り値Ａｖは６より小さくならないように設定されているものとする。そのため、適正露光量を維持するために、時刻Ｔ２において、ＩＳＯ感度Ｓｖを５から７に変化させる。

このように、図２（ａ）に示す例では、時刻Ｔ１〜Ｔ２において絞り値Ａｖが徐々に変化し、時刻Ｔ２〜Ｔ３においてＩＳＯ感度Ｓｖが急峻に変化する。このため、時刻Ｔ１〜Ｔ２における露出追従速度と、時刻Ｔ２〜Ｔ３における露出追従速度が異なり、この結果、画像の輝度変化が大きい（図中のΔＥｖの変化参照）。動画像やライブビュー表示としてみると、領域３１において画像がちらついて見えてしまい、見栄えが悪くなってしまう。

動画記録時の撮影モードがプログラムモード（Ｐモード）またはシャッタ速度優先モード（Ｓモード）が設定されている場合には、露出追従動作は一般に以下の手順で行われる。
（ｉ）例えば、パン・チルト動作で被写体輝度Ｂｖの変化が大きい状況となる。
（ｉｉ）絞り値Ａｖを遅い速度で適正露光量Ｅｖとなるように追従する。
（ｉｉｉ）絞り値Ａｖが露出制御上の限界（開口限界）に到達する。
（ｉｖ）ＩＳＯ感度Ｓｖまたは電子シャッタ速度Ｔｖを変化させて、適正露光量Ｅｖとする。この場合、Ｓｖ、Ｔｖは急激に変化する。

上述の露出追従動作では、図２（ａ）を用いて説明したように、ＩＳＯ感度または電子シャッタ速度Ｔｖが、急激に変化するので、画像の輝度変化が大きく画像がちらついてしまう。そこで、本実施形態においては、上記（ｉｖ）の処理を以下のような（ｉｖ’）（ｉｖ’’）の変更を行って解決する。

（ｉｖ’）ＩＳＯ感度Ｓｖ、電子シャッタ速度Ｔｖの１フレーム間の露出変更量に上限を設定する。
（ｉｖ’’）露出変更量の上限をレンズ鏡筒から得た絞り駆動速度情報により設定し、ＩＳＯ感度Ｓｖ、電子シャッタ速度Ｔｖの露出追従速度を、絞り値Ａｖでの露出追従の延長線上に乗るようにする。

図２（ｂ）は、上述の（ｉｖ’）（ｉｖ’’）の変更を行った場合の絞り駆動制御の一例を示す。この例では、電子シャッタ速度（Ｔｖ）は固定したままで、絞り値（Ａｖ）とＩＳＯ感度（Ｓｖ）を変化させる。ＩＳＯ感度（Ｓｖ）は固定したままで、絞り値（Ａｖ）と電子シャッタ速度（Ｔｖ）を変化させた場合も、図２（ｂ）と同様の制御となる。

また、図２（ｂ）において、Ｂｖは、撮影輝度と目標輝度の差（ΔＥｖ）を含めた被写体輝度とし、Ｂｖは下記（１）式より算出できる。なお、撮影輝度は、現在の露出設定で撮影した場合に得られた画像の明るさに相当する輝度を示す。現在の露出設定が最適な露出設定からずれていた場合は、得られた画像は適正露出からアンダー、またはオーバーとなる。目標輝度は、最適な露出設定となっている場合に得られた画像の明るさに相当する輝度を示す。
Ｂｖ＝Ｔｖ＋Ａｖ＋Ｓｖ＋ΔＥｖ ・・・（１）

図２（ｂ）は、図２（ａ）の例を本実施形態に適用した場合を示し、絞り値Ａｖの下限値（開口限界）は６であり、１フレーム間での変化量の上限は０．２としている。

この例においても、時刻Ｔ１において、被写体輝度Ｂｖが１０から５に変化し、絞り値Ａｖは９から６にゆっくりと変化し、時刻Ｔ２において絞り値Ａｖは６に到達する。このレンズ鏡筒では絞り値Ａｖは６より小さくならないので、適正露光量を維持するために、時刻Ｔ２において、ＩＳＯ感度Ｓｖが５から７に変化する。

図２（ａ）に示す例では、時刻Ｔ２からＴ３までの時間はごく短時間であり、ＩＳＯ感度Ｓｖは５から７に急激に変化していた。しかし、図２（ｂ）に示す例では、時刻Ｔ２からＴ４までの時間は、Ｔ２からＴ３までの時間に比較して長い。このため、輝度変化が小さく、動画像としてみると、領域３２において画像がちらつくことがなく、見栄えが悪くなることがない。

さらに、図２（ｂ）に示す例では、時刻Ｔ１〜Ｔ２までの輝度差（ΔＥｖ）の変化率と、時刻Ｔ２〜Ｔ４までの輝度差（ΔＥｖ）の変化率を同じにしており、即ち、時刻Ｔ１〜Ｔ４まで輝度差ΔＥｖは一直線となる。このため、輝度変化が一定であることから、画像のちらつきを最小にすることができる。

次に、図３および図４に示すフローチャートを用いて、本実施形態における絞り駆動動作について説明する。なお、このフローは、制御部１０内のＣＰＵがメモリ（不図示）に記憶されたプログラムに従って、各部を制御することにより実行する。

図３に示すフローが開始すると、まず、被写体輝度（Ｂｖ）を算出する（Ｓ１）。ここでは、露出設定値演算部１２が、撮像素子１６からの画素信号を撮像制御部１５を介して入力し、この画素信号に基づいて被写体輝度（Ｂｖ）を算出する。

被写体輝度（Ｂｖ）を算出すると、次に、レンズ（レンズ鏡筒２０）より絞り駆動速度情報を取得し、露出変化量をクリップ値に設定する（Ｓ３）。ここでは、レンズ鏡筒２０内の絞り動作制御部２３より、絞り駆動速度情報を取得する。また、露出変化量をクリップ値に設定、すなわち露出変化量の上限をレンズ鏡筒２０から取得した絞り駆動速度情報により設定する。これらにより、ＩＳＯ感度Ｓｖ、電子シャッタ速度Ｔｖの露出追従速度を、絞り値Ａｖでの露出追従速度の延長線上にのるようにする。

次に、露出連動範囲が絞りを動かす範囲（開口制限の範囲内）か否かを判定する（Ｓ５）。ここでは、被写体の輝度変化に対応して適正露出とするために、絞り値Ａｖを変化させるだけで足りるか、絞り値Ａｖだけでは足らず、ＩＳＯ感度Ｓｖまたは電子シャッタ速度Ｔｖも変化させる必要があるかを判定する。絞り値Ａｖは開放絞り値から最大絞込み値までの有限の範囲であることから、被写体輝度の変化によっては、絞り値Ａｖを変化させるだけでは、適正露光量を得ることができない場合があるからである。

ステップＳ５における判定の結果、露出連動範囲が絞りを動かす範囲の場合には、ＩＳＯ感度Ｓｖおよび電子シャッタ速度Ｔｖを固定にする（Ｓ７）。この場合には、適正露光量を得るにあたって、現在設定されているＳｖとＴｖを固定する。

続いて、絞り設定値を、Ａｖ＝Ｂｖ−（Ｓｖ−Ｔｖ）より算出する（Ｓ９）。ＳｖとＴｖが固定されているので、これらの値から、露出設定値演算部１２は、適正露光量となるＡｖを算出する。この算出された絞り設定値は、絞り値送受信部１３を介して、レンズ鏡筒２０に送信され、絞り動作制御部２３によって絞り２２の駆動制御がなされる。

一方、ステップＳ５における判定の結果、露出連動範囲が絞りを動かす範囲内でない場合には、次に、ＩＳＯ感度Ｓｖで露出追従するか否かを判定する（Ｓ１１）。例えば、プログラム線図において、Ｂｖ値がＩＳＯ感度Ｓｖを変更可能な領域にある場合はＩＳＯ感度Ｓｖを変更して露出追従さえ、Ｂｖ値がＩＳＯ感度Ｓｖを変更可能な領域でない場合は電子シャッタＴｖを変更して露出追従させる。露出追従するには、ＩＳＯ感度で露出追従する方法と、電子シャッタ速度で露出追従する方法がある。設定されている撮影モードで自動設定するようにしてもよく、また複数の可能の場合には撮影者が手動設定するようにしてもよい。

ステップＳ１１における判定の結果、Ｓｖで露出追従する場合には、絞り値Ａｖと電子シャッタ速度Ｔｖを固定する（Ｓ１３）。

次に、Ｓｖ設定値を、Ｓｖ＝Ａｖ＋Ｔｖ−Ｂｖより算出する（Ｓ１５）。ＡｖとＴｖが固定されているので、これらの値から、露出設定値演算部１２は、適正露光量となるＩＳＯ感度Ｓｖを算出する。この算出されたＩＳＯ感度値Ｓｖは、シャッタ速・感度動作制御部１４に送られ、撮像制御部１５においてＩＳＯ感度Ｓｖの制御が行われる。

Ｓｖ設定値を算出すると、次に、「今フレームＳｖ（Ｓｖ設定値）−前フレームＳｖ」の絶対値（Ｓｖ変化量）が、レンズ鏡筒２０の絞りの駆動速度に対応する露出変化量クリップ値（Ｓ３）以上の露出変化量か否かを判定する（Ｓ１７）。露出追従は撮像画素１６からの読み出しフレーム毎に制御値が指示され、露光量を変化させ、適正露光量になるまで、複数フレームに亘って制御される。このステップでは、今回のフレームにおけるＳｖ設定値と前回のフレームにおいて制御を実行したＳｖ値の差が大きくなりと、ＩＳＯ感度Ｓｖを制御することによる露出追従が、絞り値Ａｖの露出追従の延長線から外れしまうことを防止するために判定している。なお、カメラ姿勢変化や被写体のうごきにより被写体輝度（Ｂｖ）が変化している場合に、「今フレームＳｖ−前フレームＳｖ」の絶対値（Ｓｖ変化量）が露出変化量クリップ値を超える（Ｓ１７：Ｙｅｓ）ことが発生しやすい。

ステップＳ１７における判定の結果がＹｅｓの場合には、Ｓｖ変化量を、露出変化量クリップ値にクリップする。つまり、Ｓｖ（今フレームＳｖ）＝前フレームＳｖ＋露出変化量クリップ値に設定する（Ｓ１９）。ステップＳ１７における判定の結果、Ｓｖ値の変化が大きく、ＩＳＯ感度Ｓｖによる露出追従が、絞り値Ａｖの露出追従の延長線から外れしまうので、Ｓｖ値の変化が露出追従の延長線上にのるようにする。ここで算出したＳｖ（今フレームＳｖ）は、シャッタ速・感度動作制御部１４に送られ、撮像制御部１５においてＩＳＯ感度の制御が行われる。なお、Ｓｖが増加方向の場合には、ステップＳ１９に記載通りの式で算出するが、Ｓｖが減少方向の場合には、Ｓｖ（今フレームＳｖ）は、Ｓｖ＝前フレームＳｖ−露出変化量クリップ値で算出する。

なお、ステップＳ１１においてＳｖで露出追従すると判定された場合には、図２（ｂ）における時刻Ｔ２に相当する時刻までは、絞り値Ａｖを変化させることによって露出追従を行い（図３のＳ５〜Ｓ９参照）、時刻Ｔ２に相当する時刻が過ぎると、ステップＳ１５で算出されたＳｖ値、またはステップＳ１９でクリップされたＳｖ値で露出追従を行う（図４のＳ１３〜Ｓ１９参照）。

一方、ステップＳ１１における判定の結果、Ｓｖで露出追従しない場合には、Ｔｖで露出追従させる処理に進み、絞り値ＡｖとＩＳＯ感度Ｓｖを固定する（Ｓ２１）。

次に、Ｔｖ設定値を、Ｔｖ＝Ｂｖ＋Ｓｖ−Ａｖより算出する（Ｓ２３）。ＡｖとＳｖが固定されているので、これらの値から、露出設定値演算部１２は、適正露光量となるＴｖを算出する。この算出されたＴｖ値は、シャッタ速・感度動作制御部１４に送られ、撮像制御部１５において電子シャッタ速度の制御が行われる。

Ｔｖ設定値を算出すると、次に、「今フレームＴｖ（Ｔｖ設定値）−前フレームＴｖ」の絶対値（Ｔｖ変化量）が、レンズ鏡筒２０の絞りの駆動速度に対応する露光変化量クリップ値（Ｓ３）以上の露出変化量か否かを判定する（Ｓ２５）。前述したように、露出追従は撮像画素１６からの読み出しフレーム毎に制御値が指示され、露光量を変化させ、適正露光量になるまで、複数フレームに亘って制御される。このステップでは、今回のフレームにおけるＴｖ値と前回のフレームにおけるＴｖ値の差が大きくなると、Ｔｖを制御することによる露出追従が、絞り値Ａｖの露出追従の延長線から外れしまうことを防止するために判定している。

ステップＳ２５における判定の結果がＹｅｓの場合には、Ｔｖ変化量を、露出変化量クリップ値にクリップする。つまり、Ｔｖ（今フレームＴｖ）＝前フレームＴｖ＋露出変化量クリップ値に設定する（Ｓ２７）。ステップＳ２５における判定の結果、Ｔｖ値の変化が大きく、電子シャッタ速Ｔｖによる露出追従が、絞り値Ａｖの露出追従の延長線から外れしまうので、Ｔｖ値の変化が露出追従の延長線上にのるようにする。ここで算出したＴｖ（今のフレームＴｖ）は、シャッタ速・感度動作制御部１４に送られ、撮像制御部１５において電子シャッタ速の制御が行われる。なお、Ｔｖが増加方向の場合には、ステップＳ２７に記載通りの式で算出するが、Ｔｖが減少方向の場合には、Ｔｖは、Ｔｖ（今フレームＴｖ）＝前フレームＴｖ―露出変化量クリップ値で算出する。

なお、ステップＳ１１においてＳｖで露出追従しない、すなわちＴｖで露出追従すると判定された場合には、図２（ｂ）における時刻Ｔ２に相当する時刻までは、絞り値Ａｖを変化させることによって露出追従を行い（図３のＳ５〜Ｓ９参照）、時刻Ｔ２に相当する時刻が過ぎると、ステップＳ２３で算出されたＴｖ値、またはステップＳ２７でクリップされたＴｖ値で露出追従を行う（図４のＳ２１〜Ｓ２７参照）。

ステップＳ１９における処理を行うと、またはステップＳ１７における判定の結果がＮｏであると、またはステップＳ２７における処理を行うと、またはステップＳ２５における判定結果がＮｏであると、またはステップＳ９における処理を行うと、図３および図４におけるフローを終了する。１フレーム分の画素信号を読み出すと、再び、ステップＳ１から処理を行う。

以上説明したように、本発明の一実施形態においては、被写体輝度が変化し、適正露光量を維持するために、絞り値を変化させる場合に、絞りを駆動して開口を変化させて露出量を調節した後に（例えば、図３のＳ５〜Ｓ９参照）、絞りの開口の変化に基づいて画素信号の増幅率または電子シャッタ速度を変化させて露出量を調節するようにしている（例えば、図２（ｂ）、図４参照）。このため、画像にちらつきが生じることを防止できる。

なお、本発明の一実施形態においては、ＩＳＯ感度と電子シャッタ速度によって露出追従を選択的に行えたが、これに限らず、いずれか一方のみによって露出追従を行うようにしてもよい。

また、本発明の各実施形態においては、露出設定値演算部１２、絞り値送受信部１３、シャッタ速・感度動作制御部１４を制御部１１の内部構成としたが、ＣＰＵによってソフトウエア的に実行する部分と、ハードウエアによって構成される部分を有しているが、全てをハードウエアで構成してもよく、またソフトウエアで実行するようにしても勿論かまわない。

また、本実施形態においては、撮影のための機器として、デジタルカメラを用いて説明したが、カメラとしては、デジタル一眼レフカメラでもコンパクトデジタルカメラでもよく、ビデオカメラ、ムービーカメラのような動画用のカメラでもよく、さらに、携帯電話、スマートフォン、携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assist）、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレット型コンピュータ、ゲーム機器等に内蔵されるカメラでも構わない。いずれにしても、絞りを用いて露出制御を行うことの可能な撮影のための機器であれば、本発明を適用することができる。

また、本明細書において説明した技術のうち、主にフローチャートで説明した制御に関しては、プログラムで設定可能であることが多く、記録媒体や記録部に収められる場合もある。この記録媒体、記録部への記録の仕方は、製品出荷時に記録してもよく、配布された記録媒体を利用してもよく、インターネットを介してダウンロードしたものでもよい。

また、特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず」、「次に」等の順番を表現する言葉を用いて説明したとしても、特に説明していない箇所では、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

本発明は、上記実施形態にそのまま限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素の幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１０・・・カメラ本体、１１・・・制御部、１２・・・露出設定値演算部、１３・・・絞り値送受信部、１４・・・シャッタ速・感度動作制御部、１５・・・撮像制御部、１６・・・撮像素子、１７・・・メカシャッタ、２０・・・レンズ鏡筒、２１ａ・・・前群レンズ、２１ｂ・・・後群レンズ、２２・・・絞り、２３・・・絞り動作制御部、２４・・・ズーム位置検出部、２５・・・絞り動作部、２６・・・ズーム制御部

Claims (8)

1. 撮影光学系を通過した被写体光を撮像して画素信号を生成する撮像素子と、
   上記撮影光学系を通過した光束を制限する絞りと、
   上記撮像素子が生成する画素信号を所定の増幅率で増幅する増幅手段と、
   上記絞りの開口と上記増幅手段の増幅率を変化させて、上記撮像素子が生成する画素信号に基づく画像データの露出量を調節する制御手段と、
   を具備し、
   上記制御手段は、上記絞りを駆動して開口を変化させて露出量を調節した後に、上記絞りの開口の変化に基づいて上記増幅手段の増幅率を変化させて露出量を調節することを特徴とする撮像装置。
2. 上記制御手段は、上記絞りの開口の変化に応じた露出量の変化速度に一致する露出量の変化速度となるように、上記増幅手段の増幅率を変化させることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 上記制御手段は、上記絞りを駆動して開口を変化させる際に、開口の限界に達した場合に上記増幅手段の増幅率を変化させて露出量を調節することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 撮影光学系を通過した被写体光を撮像して画素信号を生成する撮像素子と、
   上記撮影光学系を通過した光束を制限する絞りと、
   上記撮像素子の電子シャッタ速度を設定する電子シャッタ速度設定手段と、
   上記絞りの開口と上記電子シャッタ速度設定手段の電子シャッタ速度を変化させて、上記撮像素子が生成した画素信号に基づく画像データの露出量を調節する制御手段と、
   を具備し、
   上記制御手段は、上記絞りを駆動して開口を変化させて露出量を調節した後に、上記絞りの開口の変化による露出量の変化に基づいて上記電子シャッタ速度手段の電子シャッタ速度を変化させて露出量を調節することを特徴とする撮像装置。
5. 上記制御手段は、上記絞りの開口の変化に応じた露出量の変化速度に一致する露出量の変化速度となるように、上記電子シャッタ速度設定手段の電子シャッタ速度を変化させることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
6. 上記制御手段は、上記絞りを駆動して開口を変化させる際に、開口の限界に達した場合に上記電子シャッタ速度設定手段の電子シャッタ速度を変化させて露出量を調節することを特徴とする請求項４又は５に記載の撮像装置。
7. 撮影光学系を通過した被写体光を撮像して画素信号を生成する撮像素子と、
   上記撮影光学系を通過した光束を制限する絞りと、
   を具備する撮像装置における撮像方法において、
   上記撮像素子が生成する画素信号を所定の増幅率で増幅し、
   上記絞りの開口と上記増幅率を変化させて、上記撮像素子が生成する画素信号に基づく画像データの露出量の調節を行うにあたって、上記絞りを駆動して開口を変化させて露出量を調節した後に、上記絞りの開口の変化に基づいて上記増幅率を変化させて露出量を調節することを特徴とする撮像方法。
8. 撮影光学系を通過した被写体光を撮像して画素信号を生成する撮像素子と、
   上記撮影光学系を通過した光束を制限する絞りと、
   を具備する撮像装置における撮像方法において、
   上記撮像素子の電子シャッタ速度を設定し、
   上記絞りの開口と上記電子シャッタ速度を変化させて、上記撮像素子が生成した画素信号に基づく画像データの露出量の調節を行うにあたって、上記絞りを駆動して開口を変化させて露出量を調節した後に、上記絞りの開口の変化による露出量の変化に基づいて上記電子シャッタ速度を変化させて露出量を調節することを特徴とする撮像方法。
   

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