JP4419705B2 - 撮像装置と撮像方法、光量調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、一対の偏光フィルタを用いて入射光量を調整する撮像装置、及びその撮像方法と、光量調整装置に関するものである。

従来、下記の特許文献１には、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置に使用される光量調整装置として、入射光の光軸上に配置された一対の偏光フィルタ（偏光板）と、それらを相対的に回転させる駆動装置とからなり、駆動装置により一対の偏光フィルタの一方または双方を回転させ、互いの光の偏光方向が交差する角度（以下、交差角度という。）を変化させることにより光の透過量を増減させ、それにより入射光量を調整するものが記載されている。

かかる光量調整装置によれば、例えば絞りの開度により入射光量を制御する場合とは異なり、入射光量をリニアに制御することができる。また、撮像素子がＣＣＤである撮像装置においては、明るい被写体を撮像したとき、垂直ＣＣＤの転送電荷にノイズが加算されるスミアの発生を防止することができるという利点がある。
特開２００２−１６９１９５号公報

しかしながら、前記光量調整装置を撮像装置に採用する場合、一対の偏光フィルタの交差角度を変化させると、光の透過量のみならずその分光特性までもが変化してしまう。具体的には交差角度の増加に伴い青成分の光が透過し易くなる。そのため、撮像装置にホワイトバランスを調整する機能が設けられていたとしても、交差角度の違い、すなわち被写体の明るさの違いによって撮像結果（画像）に色合いの違いが生じてしまうという問題があった。

また、それとは別に、前記光量調整装置によれば入射光量をリニアに制御することができるが、一対の偏光フィルタにおける偏光方向の交差角度を最小とした（偏光方向を一致させた）場合であっても透過量を１００％とすることができない。そのため、被写体が暗い場合における撮影可能な明るさの下限が従来よりも明るくなり、撮影可能な被写体の明るさの範囲が狭くなるという問題があった。

本発明は、かかる従来の課題に鑑みてなされたものであり、一対の偏光フィルタにより入射光量を調整すると同時に、撮像する被写体画像に安定したホワイトバランスを確保することができる、また、一対の偏光フィルタにより入射光量を調整する構成において、撮影可能な明るさの範囲を拡げることができる撮像装置及び撮影方法、またその実現を可能とする光量調整装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため請求項１の発明にあっては、被写体を撮像する撮像素子を備えた撮像装置において、前記撮像素子への入射光の光軸上に相対向して配置され、少なくともいずれか一方に、所定の回転角度位置にあるとき前記入射光が通過する通過穴が設けられた一対の偏光フィルタと、この一対の偏光フィルタを被写体輝度に応じて相対的に回転させ入射光量を制御するとともに、被写体輝度が所定の輝度未満であるとき、前記通過穴が設けられた一方又は双方の偏光フィルタの回転角度位置を前記所定の回転角度位置に制御する光量制御手段とを備えたものとした。
かかる構成においては、一対の偏光フィルタの相対的な回転により入射光量が制御されるとともに、被写体輝度が所定の輝度未満であるときには、一方又は双方の偏光フィルタの回転角度位置が、一方又は双方の偏光フィルタが有する通過穴を入射光が通過する所定の回転角度位置に制御される。そのため、被写体が暗い場合における撮影可能な明るさの下限が従来よりも明るくなる。

また、請求項２の発明にあっては、前記撮像素子により撮像される画像のホワイトバランスを制御するホワイトバランス制御手段と、前記撮像素子により撮像される画像を、前記一対の偏光フィルタにおける偏光方向の交差角度に応じて補正する補正手段とを備えたものとした。
かかる構成においては、光量制御手段による被写体輝度に応じた入射光量制御に伴い一対の偏光フィルタにおける偏光方向の交差角度が変化すると、その変化に応じて、撮像素子により撮像される画像が補正手段によって補正される一方、ホワイトバランス制御手段によってホワイトバランスが制御される。つまり一対の偏光フィルタにおける偏光方向の交差角度が変化が反映された状態のホワイトバランス制御が行われる。

また、請求項３の発明にあっては、前記補正手段は、前記ホワイトバランス制御手段がホワイトバランスの制御に使用する制御値を前記一対の偏光フィルタにおける偏光方向の交差角度に応じて補正することにより、前記撮像素子により撮像される画像を補正するものとした。

かかる構成においては、光量制御手段による被写体輝度に応じた入射光量制御に伴い一対の偏光フィルタにおける偏光方向の交差角度が変化すると、その変化に応じ、ホワイトバランス制御手段がホワイトバランスの制御に使用する制御値が補正手段によって補正される。つまり一対の偏光フィルタにおける偏光方向の交差角度が変化が反映された内容のホワイトバランス制御が行われる。

また、請求項４の発明にあっては、動画撮影機能を備え、前記補正手段は、動画撮影中に、前記撮像素子により撮像される画像を、前記一対の偏光フィルタにおける偏光方向の交差角度に応じて補正するものとした。

かかる構成においては、動画撮影中に所定の周期で撮像されるフレーム画像に、一対の偏光フィルタにおける偏光方向の交差角度が変化が反映された状態のホワイトバランス制御が行われる。

また、請求項５の発明にあっては、動画撮影機能を備え、前記光量制御手段は、動画撮影中に、前記一対の偏光フィルタを被写体輝度に応じて相対的に回転させ入射光量を制御するとともに、被写体輝度が所定の輝度未満であるとき、前記通過穴が設けられた一方又は双方の偏光フィルタの回転角度位置を前記所定の回転角度位置に制御するものとした。

かかる構成においては、例えば暗い被写体の動画撮影時でも、撮像手段の露光時間をより長い時間に設定することができ、被写体のブレが僅かなフレーム画像を撮像することができる。

また、請求項６の発明にあっては、被写体を撮像する撮像素子と、この撮像素子への入射光の光軸上に相対向して配置され、少なくともいずれか一方に、所定の回転角度位置にあるとき前記入射光が通過する通過穴が設けられた一対の偏光フィルタと、を備えた撮像装置における撮像方法であって、前記一対の偏光フィルタを被写体輝度に応じて相対的に回転させ入射光量を制御するとともに、被写体輝度が所定の輝度未満であるとき、前記通過穴が設けられた一方又は双方の偏光フィルタの回転角度位置を前記所定の回転角度位置に制御する光量制御工程を含む方法とした。
かかる方法によれば、一対の偏光フィルタの相対的な回転により入射光量が制御されるとともに、被写体輝度が所定の輝度未満であるときには、一方又は双方の偏光フィルタの回転角度位置が、一方又は双方の偏光フィルタが有する通過穴を入射光が通過する所定の回転角度位置に制御される。そのため、被写体が暗い場合における撮影可能な明るさの下限が従来よりも明るくなる。
また、請求項７の発明にあっては、前記一対の偏光フィルタの相対回転に伴い変化する一対の偏光フィルタにおける偏光方向の交差角度に応じ、前記撮像素子により撮像される画像を補正する補正工程と、前記撮像素子により撮像される画像のホワイトバランスを制御するホワイトバランス制御工程とを含む方法とした。

かかる方法によれば、一対の偏光フィルタにおける偏光方向の交差角度が変化が反映された状態のホワイトバランス制御が行われる。

また、請求項８の発明にあっては、入射光の光軸上に相対向して配置された一対の偏光フィルタを相対的に回転させることにより光量を調整する光量調整装置において、前記一対の偏光フィルタの少なくともいずれか一方に、所定の回転角度位置にあるとき前記入射光が通過する通過穴が設けられたものとした。

かかる構成においては、一対の偏光フィルタの一方又は双方の偏光フィルタの回転角度位置を、方又は双方の偏光フィルタが有する通過穴を入射光が通過する所定の回転角度位置とすることにより、一対の偏光フィルタにおける偏光方向の交差角度の調整だけでは得ることのできない高い透過率、つまり一対の偏光フィルタの一方又は双方が存在しない状態と同様の透過率を得ることができる。

本発明の請求項１の撮像装置、および請求項６の撮像方法においては、一対の偏光フィルタの相対的な回転により入射光量が制御されるとともに、被写体が暗い場合における撮影可能な明るさの下限が従来よりも明るくなるようにした。よって、一対の偏光フィルタにより入射光量を調整する構成において、撮影可能な明るさの範囲を拡げることが可能となる。
また、請求項２の撮像装置、および請求項７の撮像方法においては、一対の偏光フィルタにおける偏光方向の交差角度が変化が反映された状態のホワイトバランス制御が行われるようにした。よって、撮像時には、一対の偏光フィルタにより入射光量を調整すると同時に、撮像する被写体画像に安定したホワイトバランスを確保することが可能となる。

さらに、請求項３の撮像装置においては、一対の偏光フィルタにおける偏光方向の交差角度が変化が反映された内容のホワイトバランス制御が行われるようにした。よって、撮像時には、一対の偏光フィルタにより入射光量を調整すると同時に、撮像する被写体画像に安定したホワイトバランスを確保することが可能となる。

さらに、請求項４の撮像装置においては、動画撮影中に所定の周期で撮像されるフレーム画像に、一対の偏光フィルタにおける偏光方向の交差角度が変化が反映された状態のホワイトバランス制御が行われることから、質の高い動画像を撮像することが可能となる。

さらに、請求項５の撮像装置においては、例えば暗い被写体の動画撮影時においても、被写体のブレが僅かなフレーム画像を撮像することができるようにした。よって、より暗い被写体についても質の高い動画撮影が可能となる。

また、請求項８の光量調整装置においては、一対の偏光フィルタの一方又は双方が存在しない状態と同様の透過率を得ることができるようにした。よって、それを用いることにより、被写体が暗い場合における撮影可能な明るさの下限を従来よりも明るくすることができ、撮影可能な明るさの範囲を拡げることが可能となる。

以下、本発明の一実施の形態を図にしたがって説明する。本実施の形態は、通常の静止画撮影に加え動画撮影が可能であるとともに、ＡＥ（自動露出）、ＡＷＢ（オーホワイトバランス）の一般的な機能を備えたデジタルカメラに関するものである。

図１は、本発明に係るデジタルカメラにおける光学系の要部を示す分解斜視図である。本実施の形態のデジタルカメラには、撮像レンズ１と、その光軸Ｏ上に配置されたＣＣＤ２との間に、一対の偏光フィルタすなわち前面偏光フィルタ３と後面偏光フィルタ４が相対向して配置されている。双方の偏光フィルタ３，４は、光軸Ｏと平行する回転軸Ｐを有する取付軸５に回転自在に取り付けられており、回転駆動装置２０により回転角度位置が個別に制御可能となっている。双方の偏光フィルタ３，４には、各々が所定の回転角度に制御されたとき光軸Ｏと一致する中心を有した通過穴３ａ，４ａがそれぞれ設けられている。また、各通過穴３ａ，４ａの大きさは、双方の偏光フィルタ３，４が図示した所定の回転角度に制御されているとき、撮像レンズ１によって収束された光が通過可能な大きさに設定されている。また、デジタルカメラの本体には、上記光学系とは別に、撮影時の光量を検出するための測光センサ６が所定の箇所に設けられている。

図２は、以上の光学系を備えたデジタルカメラの電気的構成を示すブロック図である。このデジタルカメラにおいて、被写体像は撮像レンズ１、前面偏光フィルタ３および後面偏光フィルタ４を介してＣＣＤ２のベイヤー配列の色フィルタが設けられた感光部に結像される。ＣＣＤ２はＴＧ（Timing Generator）７により駆動され、各画素の蓄積電荷レベルに応じたアナログの撮像信号をアナログ処理部８に出力する。

アナログ処理部８は、ＣＣＤ２から入力した撮像信号に含まれるノイズを除去する相関二重サンプリング（ＣＤＳ：Correlated Double Sampling）回路と、ノイズが除去された撮像信号に所定のゲインを乗じるゲイン調整（ＡＧＣ：Auto Gain Control）アンプ、ゲイン調整後の撮像信号を１０ビット等のデジタル信号に変換するＡＤコンバータ等から構成され、デジタルデータ化した撮像信号をＲＧＢ重み付け部９に出力する。

ＲＧＢ重み付け部９は、ＤＳＰ／ＣＰＵ１０によって設定される所定の比率でＲＧＢ別にゲインを調整された後、ＤＳＰ／ＣＰＵ１０に出力する。ＤＳＰ／ＣＰＵ１０に出力された撮像信号は、アドレス・データバス１１を介して順次ＤＲＡＭ１２に送られ、ベイヤーデータとして蓄積される。

ＤＳＰ／ＣＰＵ１０は、デジタルカメラの各部を制御するとともに、各種のデジタル信号処理機能を備えており、ＤＲＡＭ１２に蓄積されたベイヤーデータを、所定の画像処理ブロック単位（例えば９×９画素単位）で読み出し、Ｒ，Ｇ，Ｂ毎のデジタルの画像データを生成し、輝度（Ｙ）信号・色差（Ｃｂ，Ｃｒ）信号の画像データへ変換し、さらに変換後の画像データに基づきビデオ信号を生成して表示装置１３へ送る。表示装置１３はカラー表示可能な液晶表示器及びその駆動回路とを含み、ビデオ信号に基づく画像、すなわちスルー画像等を表示する。また、操作補助用として、機能選択時の処理メニュー表示や設定用の図形若しくはアイコン等の表示を行う。

圧縮符号化／伸張復号部１４は、ＤＳＰ／ＣＰＵ１０から送られる画像処理ブロック単位のＹ，Ｃｂ，Ｃｒの画像データを、静止画像又は動画像の記録時には所定の方式で圧縮符号化し、記録されている静止画像又は動画像の再生時には伸張復号化する。記録時に圧縮符号化された画像データは、静止画又は動画データとして内蔵フラッシュメモリ１５に記録されたり、外部メモリインターフェース１６を介して着脱自在な各種メモリーカード等の外部メモリ１７に記録される。

キー入力部１８は電源キー、記録／再生のモード切替スイッチ、シャッターキー、ズームキー、メニューキー等の各種キーにより構成され、ユーザーによるキー操作に応じた操作信号をＤＳＰ／ＣＰＵ１０に送る。例えば記録モードでシャッターキーが押された撮影操作時には、それを示すトリガー信号をＤＳＰ／ＣＰＵ１０に出力する。

フィルタ駆動制御部１９は、ＤＳＰ／ＣＰＵ１０から送られる制御信号に基づき、前述した前面偏光フィルタ３及び後面偏光フィルタ４を回転する図示しない回転駆動装置２０にそれぞれ設けられているモータ２１，２２の駆動を制御し、双方の偏光フィルタ３，４を所定の回転角度に回転させる。また、前記測光センサ６は、静止画像又は動画像の記録時において被写体の光量に応じた測光信号をＤＳＰ／ＣＰＵ１０に出力する。

また、内蔵フラッシュメモリ１５には、静止画又は動画データを記憶する画像記憶領域とは別にプログラム領域が確保されており、そのプログラム領域に、ＤＳＰ／ＣＰＵ１０に各部の制御や、露出制御やホワイトバランス制御を行わせるためのプログラムや、それに要するデータが格納されている。そして、本実施の形態においては、ＤＳＰ／ＣＰＵ１０が上記プログラムに従い動作することにより本発明の光量制御手段、ホワイトバランス制御手段、補正手段として機能する。

一方、図３は、内蔵フラッシュメモリ１５のプログラム領域に記憶されるとともに、ＤＳＰ／ＣＰＵ１０による後述する処理において使用される設定テーブル１００を示す模式図である。設定テーブル１００は、被写体輝度がある輝度であるとき、ＣＣＤ２の出力信号の大きさを制御目標値とするための前面フィルタ設定角度１０２と後面フィルタ設定角度１０３との回転角度位置、及びその組合せと、その組合せに対応するホワイトバランス調整用の値とを示すものであり、図示したように被写体輝度１０１と、それと対応する前面フィルタ設定角度１０２、後面フィルタ設定角度１０３、ＷＢ調整値１０４との各データから構成されている。

ここで、前面フィルタ設定角度１０２と後面フィルタ設定角度１０３は、前面偏光フィルタ３及び後面偏光フィルタ４が有する通過穴３ａ，４ａの中心が光軸Ｏと一致する開放角度位置を基準（０°）としたときの時計回りの角度である。また、ＷＢ調整値１０４は、前記ＲＧＢ重み付け部９に設定するＲ，Ｇ，Ｂゲインの補正に使用される補正比率（Ｒゲイン：Ｇゲイン：Ｂゲイン）であって、ホワイトバランス制御に際して、前面偏光フィルタ３及び後面偏光フィルタ４の交差角度、すなわち互いの光の偏光方向が交差する角度（０°〜９０°の間の角度）に応じて変化する分光透過特性（交差角度の増加に伴い青成分の光が透過しやすくなる特性）の変化を補償するための値である。

次に、以上の構成からなるデジタルカメラの本発明に係る動作を説明する。図４は、ＤＳＰ／ＣＰＵ１０が動画撮影中に実行する露出及びホワイトバランスの制御手順を示すフローチャートである。

ＤＳＰ／ＣＰＵ１０は、所定のフレームレート（例えば３０枚／秒）による撮像タイミングで撮像処理を行い、当該フレームの画像データを取得した後（ステップＳ１）、測光センサ６による測光結果に基づき被写体輝度を取得する（ステップＳ２）。その際、被写体輝度が決められているスミアレベル（ＣＣＤ２の入射光量が大きく、垂直ＣＣＤの転送電荷にノイズが加算されるスミアが発生することが予想される所定のレベル）以上であったときには（ステップＳ３でＹＥＳ）、前述した設定テーブル１００（図３参照）から、取得した被写体輝度に対応する前面フィルタ設定角度１０２と後面フィルタ設定角度１０３とを取得し（ステップＳ４）、取得した角度に前面偏光フィルタ３及び後面偏光フィルタ４の回転角度位置を調整して入射光量を低減させることにより、次のフレームの撮像に向けての露出制御を行う（ステップＳ５）。図５（ａ）は、そのときの光学系の状態を示したものである。

また、ステップＳ２で取得した被写体輝度がスミアレベルに達していなければ（ステップＳ３でＮＯ）、前面偏光フィルタ３及び後面偏光フィルタ４の回転角度位置を開放角度位置、つまり前述したように通過穴３ａ，４ａの中心が光軸Ｏと一致する角度位置であるとともに、本発明における所定の角度位置に相当する角度に調整して、前面偏光フィルタ３及び後面偏光フィルタ４により入射光量を低減させることなく、次のフレームの撮像に向けた露出制御を行う（ステップＳ６）。図５（ｂ）は、そのときの光学系の状態を示したものである。なお、かかる場合には、被写体輝度に適正輝度が確保できる露光時間を併せて設定する。

引き続き、ステップＳ１で取得した画像データに基づきホワイトバランスの評価値（例えば全画素のＣｂ，Ｃｒ値の積分値等）を取得し（ステップＳ７）、取得した評価値に応じたＲ，Ｇ，Ｂゲイン、すなわち前記ＲＧＢ重み付け部９に設定するべきＲ，Ｇ，Ｂゲインをいったん決定する（ステップＳ８）。そして、先に調整した前面偏光フィルタ３と後面偏光フィルタ４との双方の回転角度位置が開放角度位置であった場合には（ステップＳ９でＹＥＳ）、決定したゲインをＲＧＢ重み付け部９に設定することにより、次のフレームの撮像に向けたホワイトバランス制御を行う（ステップＳ１０）。

これに対し、前面偏光フィルタ３と後面偏光フィルタ４との双方の回転角度位置が開放角度位置でなかった場合には（ステップＳ９でＮＯ）、前述した設定テーブル１００（図３参照）から、そのとき調整されている双方の偏光フィルタ３，４の回転角度位置の組合せに応じたＷＢ調整値（補正比率）１０４を取得し（ステップＳ１１）、取得したＷＢ調整値によって先に決定したＲ，Ｇ，Ｂゲインを補正する（補正比率を乗じる）とともに、補正後のゲインをＲＧＢ重み付け部９に設定することにより、次のフレームの撮像に向けたホワイトバランス制御を行う（ステップＳ１２）。

しかる後、ステップＳ１の処理に戻り、次の撮像タイミングで前述した露出制御及びホワイトバランス制御に基づく撮像条件での撮像処理を行い、以後、動画撮影が終了するまで上述した処理を繰り返し実行する。

また、前記ＤＳＰ／ＣＰＵ１０は、上述した露出及びホワイトバランスの制御処理を静止画撮影時においても実行する。但し、静止画撮影時には、ステップＳ１の撮像処理は、記録する静止画像を撮像する直前に撮影環境を決定するために行う事前撮像であり、その事前撮像に続いて記録する静止画像を取得するための本撮像が行われる。

以上のように本実施の形態のデジタルカメラにあっては、動画撮影中に、前面偏光フィルタ３と後面偏光フィルタ４との回転角度位置、つまり双方の偏光フィルタ３，４の交差角度を調整することにより、従来と同様、ＣＣＤ２への入射光量をリニアに制御する露出制御を行うことができる。またＣＣＤ２の露光時間及び／又は絞りの調整によって露出を制御する構成ではスミアが発生してしまうような撮影環境においてもスミアが発生することがなく、良質の動画を撮影することができる。また、絞りの調整を伴う露出制御を行う場合には、動画撮影中に被写体の明るさが変化して絞りが変化すると、それに伴い被写界深度が変化するが、そのようなこともない。

しかも、本実施の形態においては、前面偏光フィルタ３及び後面偏光フィルタ４には通過穴３ａ，４ｂがそれぞれ設けられており、被写体輝度がスミアレベルに達していないときには双方の偏光フィルタ３，４が開放角度位置に制御され、ＣＣＤ２への入射光量を低減させることなく、つまり一対の偏光フィルタ３，４が存在しない状態と同様の入射光量が確保された状態での露出制御が行われるため、スミアが発生する心配のない撮影環境下におけるＣＣＤ２の露光時間を短くすることができる。したがって、上記撮影環境下において動きの速い被写体を撮影するときには、通過穴３ａ，４ｂが設けられていない場合に比べると、被写体のブレが僅かなフレーム画像を撮像することができ、質の高い動画像を記録することができる。

また、上述した効果は静止画撮影時においても同様に得ることができ、その場合においても、スミアの発生が防止できるとともに、スミアが発生する心配のない撮影環境下で動きの速い被写体を撮影するときには、通過穴３ａ，４ｂが設けられていない場合に比べるとブレが僅かな質の高い静止画像を記録することができる。

また、被写体の明るさに応じて前面偏光フィルタ３と後面偏光フィルタ４の交差角度が変化すると、それに伴い分光透過特性が変化するが、前述したホワイトバランス制御においては、ホワイトバランス調整用のＲ，Ｇ，Ｂゲインが双方の偏光フィルタ３，４の交差角度の違いに応じたＷＢ調整値によって補正されるため、分光透過特性の変化の影響を受けることのない安定したホワイトバランスを確保することができる。その結果、動画撮影中に表示装置１３に表示されるスルー画像や、記録される動画像の色合いが不自然に変動することがなく、質の高いスルー画像表示を行うとともに、質の高い動画像を記録することができる。また、同様の理由により、静止画撮影時においては被写体の明るさの違いにに関係なく記録画像に良好なホワイトバランスを確保することができる。

ここで、本実施の形態においては、前面偏光フィルタ３と後面偏光フィルタ４との双方に通過穴３ａ，４ｂを設け、露出制御に際しては双方の偏光フィルタ３，４の回転角度位置を調整するものとしたが、安定したホワイトバランスを確保するだけならば、上記通過穴３ａ，４ｂは廃止することができる。その場合の露出制御に際しては、一方側の偏光フィルタの回転角度位置のみを調整して被写体輝度に応じた交差角度を得るようにすればよい。さらには、前面偏光フィルタ３と後面偏光フィルタ４のいずれか一方のみに通過穴を設けるようにすることもできる。その場合、例えば前面偏光フィルタ３側に通過穴３ａを設けるのであれば、前面偏光フィルタ３のみの回転角度位置を調整可能な構成とすればよい。

また、本実施の形態におけるホワイトバランス制御では、撮像した画像から取得した評価値に基づいてホワイトバランス調整用Ｒ，Ｇ，Ｂゲインを決定した後、それを前面偏光フィルタ３と後面偏光フィルタ４の交差角度に応じたＷＢ調整値により補正するようにしたが、以下のようにしてもよい。例えば撮像した画像から取得した評価値を、上記交差角度をパラメータとする所定の演算を行うことにより補正するようにしてもよい（但し前面偏光フィルタ３と後面偏光フィルタ４の双方が開放角度位置に調整されている場合は除く）。

また、例えば上記評価値を取得する以前の段階で、撮像した画像のデータに対して、予め前面偏光フィルタ３と後面偏光フィルタ４の交差角度の違いによって変化する前述した分光透過特性の変化を補償するための補正処理を行った後、ホワイトバランスの評価値の取得、及びそれに基づくＲＧＢ重み付け部９のゲイン調整を上記交差角度と関係なく行うようにしてもよい。より具体的には、前面偏光フィルタ３と後面偏光フィルタ４の交差角度に対応する画像データの色成分の補正値（例えば画像データにおけるＲ，Ｇ，Ｂ値やＣｂ，Ｃｒ値の補正比率）を示す、図３に示した設定テーブル１００とは異なる他の設定テーブルを用意しておき、前面偏光フィルタ３と後面偏光フィルタ４の交差角度に応じた補正値を用いて画像データの色成分補正を行い、補正後の画像データに基づいてホワイトバランスの評価値を取得し、それに基づきＲＧＢ重み付け部９のゲイン調整を行うようにしてもよい。

また、本実施の形態における露出制御では、測光センサ６を用いて被写体輝度を取得するようにしたが、測光センサ６を廃止してＣＣＤ２を測光センサとして使用する構成としてもよい。その場合には、ステップＳ１で取得した画像データからいったん被写体輝度を取得し、取得した被写体輝度を、その時点における前面偏光フィルタ３と後面偏光フィルタ４の交差角度を勘案した輝度に補正し、補正後の被写体輝度に基づき次のフレーム撮像に向けて双方の偏光フィルタ３，４の回転角度位置を調整する露出制御を行わせればよい。

さらに、次のフレームの撮像に向けて調整する双方の偏光フィルタ３，４の回転角度位置を、ＣＣＤ２の出力信号の大きさを制御目標値とするのに必要な交差角度を得るための角度としたが、例えばフレーム毎の交差角度の調整量を一定とし、フレーム毎に被写体輝度と制御目標値とを比較し、被写体輝度の方が小さければ交差角度を小さくし、かつ被写体輝度の方が大きければ交差角度を大きくするように、双方の偏光フィルタ３，４の回転角度位置を調整するフィードバック制御を行うようにしてもよい。

また、本実施の形態においては、静止画撮影時には、撮影環境を決定するための事前撮像を行い、その際にＤＳＰ／ＣＰＵ１０が上述した露出及びホワイトバランス制御を実行するものとしたが、例えばシャッターキーの半押しによる撮影予告操作（所謂ハーフシャッター）が可能な構成とし、静止画撮影時には、シャッターキーが半押しされた時点で上述した露出及びホワイトバランス制御を実行させるようにしてもよい。

また、本実施の形態においては、絞り機構を有していないデジタルカメラについて説明したが、本発明は絞り機構を有するデジタルカメラにも採用してもよい。また、本発明は、通常の静止画撮影のみが可能なデジタルカメラや、デジタルカメラ以外にもデジタルビデオカメラ等の他の撮像装置にも採用することができる。さらに、本発明の光量調整装置については、撮像装置以外の他の光学機器にも採用することができる。その場合であっても、一対の偏光フィルタにおける偏光方向の交差角度を変化させることによる光量調整を行いつつ、それらの回転位置を変えるだけで、一対の偏光フィルタの一方又は双方が存在しない状態と同様の透過率を確保することができる。

デジタルカメラの光学系の要部を示す分解斜視図である。 同デジタルカメラの電気的構成を示すブロック図である。 内蔵フラッシュメモリに記憶されている設定テーブルを示す模式図である。 動画撮影中にＤＳＰ／ＣＰＵが実行する露出及びホワイトバランスの制御手順を示すフローチャートである。 動画撮影時における前面偏光フィルタと後面偏光フィルタの角度位置の一例を示す説明図である。

符号の説明

１ 撮像レンズ
２ ＣＣＤ
３ 前面偏光フィルタ
３ａ 通過穴
４ 後面偏光フィルタ
４ａ 通過穴
６ 測光センサ
９ ＲＧＢ重み付け部
１０ ＤＳＰ／ＣＰＵ
１５ 内蔵フラッシュメモリ
１９ フィルタ駆動制御部
２０ 回転駆動装置
１００ 設定テーブル
１０１ 被写体輝度
１０２ 前面フィルタ設定角度
１０３ 後面フィルタ設定角度
１０４ ＷＢ調整値
Ｏ （入射光の）光軸
Ｐ 回転軸

Claims (8)

1. 被写体を撮像する撮像素子を備えた撮像装置において、
   前記撮像素子への入射光の光軸上に相対向して配置され、少なくともいずれか一方に、所定の回転角度位置にあるとき前記入射光が通過する通過穴が設けられた一対の偏光フィルタと、
   この一対の偏光フィルタを被写体輝度に応じて相対的に回転させ入射光量を制御するとともに、被写体輝度が所定の輝度未満であるとき、前記通過穴が設けられた一方又は双方の偏光フィルタの回転角度位置を前記所定の回転角度位置に制御する光量制御手段と
   を備えたことを特徴とする撮像装置。
2. 前記撮像素子により撮像される画像のホワイトバランスを制御するホワイトバランス制御手段と、
   前記撮像素子により撮像される画像を、前記一対の偏光フィルタにおける偏光方向の交差角度に応じて補正する補正手段と
   を備えたことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記補正手段は、前記ホワイトバランス制御手段がホワイトバランスの制御に使用する制御値を前記一対の偏光フィルタにおける偏光方向の交差角度に応じて補正することにより、前記撮像素子により撮像される画像を補正することを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
4. 動画撮影機能を備え、前記補正手段は、動画撮影中に、前記撮像素子により撮像される画像を、前記一対の偏光フィルタにおける偏光方向の交差角度に応じて補正することを特徴とする請求項２又は３記載の撮像装置。
5. 動画撮影機能を備え、前記光量制御手段は、動画撮影中に、前記一対の偏光フィルタを被写体輝度に応じて相対的に回転させ入射光量を制御するとともに、被写体輝度が所定の輝度未満であるとき、前記通過穴が設けられた一方又は双方の偏光フィルタの回転角度位置を前記所定の回転角度位置に制御することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
6. 被写体を撮像する撮像素子と、この撮像素子への入射光の光軸上に相対向して配置され、少なくともいずれか一方に、所定の回転角度位置にあるとき前記入射光が通過する通過穴が設けられた一対の偏光フィルタと、を備えた撮像装置における撮像方法であって、
   前記一対の偏光フィルタを被写体輝度に応じて相対的に回転させ入射光量を制御するとともに、被写体輝度が所定の輝度未満であるとき、前記通過穴が設けられた一方又は双方の偏光フィルタの回転角度位置を前記所定の回転角度位置に制御する光量制御工程
   を含むことを特徴とする撮像方法。
7. 前記一対の偏光フィルタの相対回転に伴い変化する一対の偏光フィルタにおける偏光方向の交差角度に応じ、前記撮像素子により撮像される画像を補正する補正工程と、
   前記撮像素子により撮像される画像のホワイトバランスを制御するホワイトバランス制御工程と
   を含むことを特徴とする請求項６に記載の撮像方法。
8. 入射光の光軸上に相対向して配置された一対の偏光フィルタを相対的に回転させることにより光量を調整する光量調整装置において、
   前記一対の偏光フィルタの少なくともいずれか一方に、所定の回転角度位置にあるとき前記入射光が通過する通過穴が設けられたことを特徴とする光量調整装置。

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