JP6501580B2 - 撮像装置、撮像方法、およびプログラム - Google Patents

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、撮像方法、およびプログラムに関する。

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）。

また、ズーム動作による焦点距離の変化に応じて、絞りの開口径を一定とした状態では、絞り値（ＦＮＯ）が変化する交換レンズが一般的に使用されている。このような交換レンズでは、ズーム動作に応じて焦点距離情報をカメラ本体に送信し、カメラ本体から交換レンズへ絞り値（ＦＮＯ）を一定するによるように絞り制御命令が送信される。交換レンズでは、絞り制御命令に応じて絞りの開口径を変化させて絞り値（ＦＮＯ）を一定に保つ制御行われる（特許文献２参照）。

特開２０１３−０３１０１０号公報 特開平１１−１８３７７８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、画像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。また、動画記録中にズーム動作を行う場合に、絞り値（ＦＮＯ）を一定に維持するための絞り動作が行われると、画像にちらつきが発生して画質が低下するという問題がある。

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、ズーム動作中に取得する画像の画質の低下を抑えるようにした撮像装置、撮像方法、およびプログラム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、撮影光学系を有するレンズユニットと、上記レンズユニットを装着可能であり上記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を有する本体とから構成され、動画記録を行う撮像装置において、上記レンズユニットは、上記撮影光学系を通過する光束を制限する絞りと、上記撮影光学系の焦点距離を調節するズーム制御手段と、上記ズーム制御手段により調節される焦点距離に応じて、上記絞りの開口を制御する絞り制御手段と、を有し、上記本体は、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制御量を演算する露出演算手段と、上記絞り制御手段へ上記露出制御量に基づく絞り制御信号を送信して上記絞りの開口を変更させることにより、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露出制御手段と、上記ズーム制御手段により、上記焦点距離を調節した際に、上記レンズユニットからの情報が予め設定した範囲内かどうかの判断結果に基づいて上記絞り制御手段が上記絞りの開口を制御できているか否かを判別する判別手段と、を有し、上記露出制御手段は、上記判別手段が上記絞り制御手段が上記絞りの開口を制御できていると判別する場合は、上記絞り制御手段への絞り制御信号を送信せず、上記判別手段は、上記絞り制御の制御信号と上記絞りの開口の情報との差が、所定の範囲内にあると判別する場合に、上記露出制御量の演算を中止する。

第２の発明に係る撮像装置は、上記第１の発明において、上記判別手段は、上記絞りの開口の情報に基づいて、上記絞り制御手段が上記絞りの開口を制御できていると判別する。
第３の発明に係る撮像装置は、上記第２の発明において、上記判別手段は、上記露出制御手段の絞り制御信号と上記絞りの開口の情報との差分と、予め設定した値とを比較して上記絞り制御手段が上記絞りの開口を制御できているか否かを判別し、上記露出制御手段は、上記判別手段が上記絞り制御手段が上記絞りの開口を制御できていないと判別すると、上記絞り制御手段へ上記絞り制御信号を送信する。

第４の発明に係る撮像方法は、撮影光学系を有するレンズユニットと、上記レンズユニットを装着可能であり上記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を有する本体とから構成され、動画記録を行う撮像装置における撮像方法において、上記レンズユニットにおいては、上記撮影光学系を通過する光束を絞りによって制限し、上記撮影光学系の焦点距離を調節し、調節された上記焦点距離に応じて、上記絞りの開口を制御し、上記本体においては、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制御量を演算し、上記レンズユニットへ上記露出制御量に基づく絞り制御信号を送信して上記絞りの開口を変更させることにより、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し、上記焦点距離を調節した際に、上記レンズユニットからの情報が予め設定した範囲内かどうかの判断結果に基づいて上記絞りの開口を制御できているか否かを判別し、上記絞りの開口が制御できていると判別する場合は、上記レンズユニットへ絞り制御信号を送信せず、上記絞り制御の制御信号と上記絞りの開口の情報との差が、所定の範囲内にあると判別する場合に、上記露出制御量の演算を中止する。
第５の発明に係るプログラムは、撮影光学系を有するレンズユニットと、上記レンズユニットを装着可能であり上記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を有する本体とから構成され、動画記録を行う撮像装置内に設けられたコンピュータを実行するプログラムにおいて、上記レンズユニットにおいては、上記撮影光学系を通過する光束を絞りによって制限し、上記撮影光学系の焦点距離を調節し、調節された上記焦点距離に応じて、上記絞りの開口を制御し、上記本体においては、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制御量を演算し、上記レンズユニットへ上記露出制御量に基づく絞り制御信号を送信して上記絞りの開口を変更させることにより、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し、上記焦点距離を調節した際に、上記レンズユニットからの情報が予め設定した範囲内かどうかの判断結果に基づいて上記絞りの開口を制御できているか否かを判別し、上記絞りの開口が制御できていると判別する場合は、上記レンズユニットへ絞り制御信号を送信せず、上記絞り制御の制御信号と上記絞りの開口の情報との差が、所定の範囲内にあると判別する場合に、上記露出制御量の演算を中止する、ことを上記コンピュータに実行させる。

本発明によれば、ズーム動作中に取得する画像の画質の低下を抑えるようにした撮像装置、撮像方法、およびプログラム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。 従来のカメラにおいて、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、（ａ）は動画対応レンズが装着された場合の絞り制御動作を示すグラフであり、（ｂ）は動画非対応レンズが装着された場合の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、カメラ本体における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、カメラ本体における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、（ａ）は動画対応レンズにおける絞り制御動作を示すフローチャートであり、（ｂ）は動画非対応レンズにおける絞り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や電子ファインダ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動画や静止画の画像データは、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、レンズ側で絞り制御ができているか否かを判別し、制御ができている場合には、カメラ本体からレンズ側に絞り制御信号を送信しないようにしている（詳しくは、図５のＳ２５参照）。

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。すなわち、本実施形態における撮像装置としてのカメラは、撮影光学系を有するレンズ鏡筒（レンズユニット）２０と、レンズ鏡筒２０を装着可能であり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を有するカメラ本体１０とから構成されている。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２０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。撮像素子１６は、電子シャッタ機能を有しており、撮像制御部１５は、撮像素子１６の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。

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。

また、制御部１１は、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演算する露出演算手段として機能する。この露出演算手段は、判別手段が絞り制御手段が後述するように絞りが動き切ったと判別する場合には、露出演算を中止する（図５のＳ３１参照）。

また、制御部１１は、レンズユニット（レンズ鏡筒２０）からの情報に基づいて絞り制御手段が絞りの開口を制御できているか否かを判別する判別手段として機能する（図５のＳ２５参照）。この判別手段は、絞りの開口の情報（Ａｖ実効値）に基づいて、絞り制御手段が絞りの開口を制御できていると判別する（図５のＳ２５参照）。この判別手段は、露出制御手段の絞り制御信号と絞りの開口の情報とを比較して絞り制御手段が上記絞りの開口を制御できているか否かを判別する。この判別手段は、絞り制御の制御信号と絞りの開口の情報との差が、所定の範囲内にあると判別する場合に、露出制御量の演算を中止する。

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に出力する。また、露出設定値演算部１２は、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、絞り制御手段へ絞り制御信号を送信して絞りの開口を変更させることにより、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露出制御手段として機能する（図４のＳ１３、図５のＳ２７参照）。また、この露出制御手段は、判別手段が絞り制御手段が絞りの開口を制御できていないと判別すると、絞り制御手段へ絞り制御信号を送信する。

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）に基づき絞り値を変更した場合には、絞り動作制御部２３が送信する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２５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のズームレンズを駆動制御する。このズーム制御部２６は、撮影光学系の焦点距離を調節するズーム制御手段として機能する。なお、ズーム制御手段は、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、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。絞り動作制御部２３は、ズーム制御手段により調節される焦点距離に応じて、絞りの開口を制御する絞り制御手段として機能する（図６（ａ）のＳ４７参照）。

次に、図２および図３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、撮影レンズの絞り値を予測しても，実際の絞り値とは誤差が生じ、絞り値の予測値に基づいて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、実際の絞り値の変化を完全に一致させることはできず、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）も制御すると記録している動画やライブビュー表示の輝度にちらつきが発生する。

また、動画記録やライブビュー表示において、ズーム動作に応じて絞り値（ＦＮＯ）を一定に維持するために絞りの制御を行うときに、カメラ本体は、例えば、ズームエンコーダ値の更新毎に絞りに対して駆動指示を出力していた。この場合、極めて短い期間に多数の絞り駆動指示を出力していることになり、滑らかな絞り値の変化が損なわれて画像のちらつきが発生する原因となっている。図２に示す例では、横軸は時間を示しており、図中の実線３１で示すようにズームエンコーダ値が変化すると、更新ごとに絞り駆動指示（図中、菱形で指示のタイミングを示す）が出力される。絞り駆動指示がなされるたびに、図中破線３２で示すように、レンズ絞り値が小刻みに変化する。この絞り値の小刻みな変化に応じて、画像にちらつきが発生してしまう。

また、ズーム動作中にレンズ鏡筒２０がレンズ側で絞り値（ＦＮＯ）を維持する動作をするズーム中絞りトラッキングの機能を備えている場合がある。焦点距離が変化すると、レンズ鏡筒２０の光学系の構成によっては、絞り２２の開口径が一定であっても、絞り値が変化する場合がある。そこで、焦点距離が変化すると、焦点距離の変化に応じて、絞り値（ＦＮＯ）が変化しないように開口径を変化させるズーム中絞りトラッキング機能を備えたレンズ鏡筒がある。このようなトラッキング機能を備えているレンズ鏡筒を動画対応レンズ鏡筒と称し、備えていないレンズ鏡筒を非対応レンズ鏡筒と称す。このような動画対応レンズ鏡筒が装着されている場合には、カメラ本体１０からズームエンコーダ値の更新のたびに、絞り駆動指示を出力すると、レンズ鏡筒２０によるズーム中絞りトラッキング動作を阻害してしまう。

そこで、本実施形態においては、動画対応・非対応それぞれのレンズ特性に関わらず、ズーム中に記録されている動画やライブビュー表示画像のちらつきの発生を抑えるようにした露出制御を行えるようにする。

図３（ａ）には、動画対応レンズ鏡筒が装着されている場合の絞り駆動制御を示し、図３（ｂ）には、非対応レンズ鏡筒が装着されている場合の絞り駆動制御を示す。被写体輝度（Ｂｖ）の変化情報に基づいて、絞りだけを動かすか、絞り以外の露出制御（電子シャッタ速度やＩＳＯ感度）も同時に制御するかを判断し、必要な時だけＡＥ（Auto Exposure）を行う。具体的には、レンズ鏡筒２０より得られる実絞り値（後述するＡｖ実効値）の情報を閾値（後述する絞り駆動指示閾値）と比較し、絞りの駆動指示を出すかを判断し、動画対応／非対応のレンズそれぞれに適応した絞り駆動指示を行うようにしている。

なお、本実施形態においては、動画記録時やライブビュー表示中は、撮像素子１６の出力する画素データから算出される被写体輝度に対して安定化処理（クリップ処理等）を施し、被写体輝度の急峻な変化に追従させないようにして見栄えの低下を防止している。

図３（ａ）に示す動画対応レンズ鏡筒が装着されている場合には、レンズ鏡筒２０側で、ズーム位置検出部２４が焦点距離（ズームエンコーダ値）の変化を検出すると、絞り動作制御部２３は、この検出した焦点距離応じて、カメラ本体１０から指示した絞り値（後述するＡｖ指示値）を維持できるように絞り２２の開口径を制御している。このため、図中実線で示すズームエンコーダ値３１が変化しても、絞り動作制御部２３が絞り値を維持するように開口径を制御するので、レンズ絞り値３４ａ（破線で示す）は殆ど変化しない。この場合は、後述するように、カメラ本体１０の制御部１１からは絞り駆動指示を出力することはない（図中、絞り駆動指示は菱形で示す）。

なお、ズーム動作を実行する前の状態は、カメラ本体１０の露出設定値演算部１２により算出された絞り値（Ａｖ指示値）がレンズ鏡筒２０の絞り動作制御部２３へ送信され、指示された絞り値（Ａｖ指示値）に一致するように絞り動作部２５により絞り２２の開口が制御されている状態となっている。すなわち、実絞り値（Ａｖ実効値）は、指示された絞り値（Ａｖ指示値）と等しい状態に制御されている。

図３（ｂ）に示す非対応レンズ鏡筒が装着されている場合には、レンズ鏡筒２０側で、ズーム位置検出部２４が焦点距離（ズームエンコーダ値）の変化を検出しても、この検出した焦点距離に応じて、カメラ本体１０から指示した絞り値（Ａｖ指示値）を維持するように絞り２２の開口径の制御は行われない。このため、図中実線で示すズームエンコーダ値３１が変化しても、開口径が変化しないことからレンズ絞り値３４ｂ（Ａｖ実効値）が変化し、撮像素子１６に入射する被写体からの光量が変化する。

露出設定値演算部１２は、レンズ鏡筒２０から通信により取得したレンズ絞り値３４ｂ（Ａｖ実効値）が、絞り駆動指示判定閾値３５を超えたと判定すると、すでに算出して絞り動作制御部２３へ送信している絞り値（Ａｖ指示値）をレンズ鏡筒２０側の絞り動作制御部２３に再度送信する。一方、露出設定値演算部１２は、レンズ絞り値３４ｂ（Ａｖ実効値）が絞り駆動指示判定閾値３５を超えないと判定する場合には、レンズ鏡筒２０側の絞り動作制御部２３に絞り値（Ａｖ指示値）を再度送信することはしない（図中の菱形で示す絞り駆動指示参照）。なお、絞り駆動指示判定閾値３５は、レンズ鏡筒２０へ絞り制御を指示したＡｖ指示値に対して、絞り値が変化しても記録している動画やライブビュー表示の画像の画質が許容範囲となるような所定量を加算または減算して設定する。

図３（ｂ）の横軸が「１０」「２０」において、レンズ絞り値３４ｂが増加から減少に転ずるのは、カメラ本体１０がレンズ鏡筒２０から通信により取得した絞り値（Ａｖ実効値）が絞り駆動指示判定閾値３５を超えたために、カメラ本体１０からレンズ鏡筒２０の絞り動作制御部２３へ絞り値（Ａｖ指示値）を再度送信し、絞り動作制御部２３が算出された絞り値（Ａｖ指示値）となるように絞り２２の開口径を制御するためである。

このように、本実施形態においては、非対応レンズ鏡筒が装着されている場合は、露出設定値演算部１２がレンズ鏡筒２０より取得した絞り値（Ａｖ実効値）が、絞り駆動指示判定閾値３５を超えないと判定する場合には、絞り値を再度送信することがなく、一方、絞り駆動指示判定値３５を超えると判定する場合には、絞り値（Ａｖ指示値）を再度送信している。そして、レンズ鏡筒２０の絞り動作制御部２３は、送信された絞り値（Ａｖ指示値）を受信し、絞り値（Ａｖ指示値）に基づいて絞り２２の開口径を制御する。一方、動画対応レンズ鏡筒が装着されている場合には、レンズ鏡筒側で自動的に絞りの開口径が制御されて絞り値が維持されるため、露出設定値演算部１２がレンズ鏡筒２０より取得し絞り値（Ａｖ実効値）が、絞り駆動指示判定閾値を超えることはない。このように、装着されたレンズ鏡筒のタイプに応じて、カメラ本体側の制御を切り換えなくても、自動的に適応することができる。

次に、図４および図５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１１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４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、Ａｖ実効値を取得する（Ｓ３）。絞りが同一の開口径であっても、光学系の構成によっては焦点距離に応じて絞り値（ＦＮＯ）が異なる。Ａｖ実効値は、焦点距離の変化を考慮した実効的な絞り値（ＦＮＯ）であり、図３（ａ）（ｂ）におけるレンズ絞り値３４ａ、３４ｂに相当する。具体的には、レンズ鏡筒２０に対して、Ａｖ実効値の送信を要求し、送信されてくる絞り値（ＦＮＯ）をＡｖ実効値とする。

Ａｖ実効値を取得すると、次に、被写体輝度（Ｂｖ）が前回から変化があるか否かを判定する（Ｓ５）。露出設定値演算部１２は、撮像素子１６のフレーム毎に画素信号に基づいて被写体輝度（Ｂｖ）を算出し、この被写体輝度をメモリに記憶している。このステップでは、メモリに記憶されている前回の被写体輝度（Ｂｖ）と、今回取得された被写体輝度（Ｂｖ）を比較し、所定値以上の変化があるか否かを判定する。この判定の結果、被写体輝度の変化がある場合には、ステップＳ９以下において， 露出設定値を演算し、一方、被写体輝度の変化がない場合には、ステップＳ６へ進む。

ステップＳ５における判定の結果、被写体輝度（Ｂｖ）が前回から変化がない場合には、ズーム動作中であるか否かを判定する（Ｓ６）。レンズ鏡筒２０との通信により取得されるズーム情報（例えば、ズームエンコーダ値や焦点距離）の変化を検出してズーム動作中か否かを判定する。そして、ズーム動作中である場合はステップＳ７に進み、ズーム動作中でない場合はステップ９に進む。撮影者がズーム動作を行うことにより、焦点距離が変化し、絞りの開口径が同じであっても光学的に開放絞り値が変化し、現在絞り値（Ａｖ実効値）が変化する場合がある。また、ズーム動作により開放絞り値が変化するタイプのレンズがある。

ステップＳ７では、ズーム動作中の開放絞り値変化により現在絞り値（Ａｖ実効値）が変化したか否かを判定する。具体的には、ステップＳ３でレンズ鏡筒２０からＡｖ実効値を取得する際に開放絞り値も取得する。そして、取得した開放絞り値が、前回のフレームで指示したＡｖ指示値よりも絞り込む方向に変化したか否かを判定する。開放絞り値が指示したＡｖ指示値より絞り込む方向に変化する場合は、指示したＡＶ指示値を機構的に維持できないことを意味する。従って、適正露光とするためには、前回のフレームのＡｖ指示値からＡｖ指示値を算出し直して再設定し、他の露出制御値も算出し直して再設定する必要がある。このように、現在絞り値が変化した場合には、被写体輝度（Ｂｖ）が変化した場合と、同様、露出設定値演算部１２が露出設定値を演算する。

ステップＳ５における判定の結果、被写体輝度が前回から変化があった場合、または、ステップＳ６における判定の結果、ズーム動作中ではない場合、またはステップＳ７における判定の結果、ズーム時の開放絞り値変化により、現在絞り値が変化した場合には、次に、露出演算を開始する（Ｓ９）。ここでは、露出設定値演算部１２が、撮像素子１６からの画素信号に基づく被写体輝度（Ｂｖ）に基づいて演算を開始する。

露出演算を開始すると、まず、露出設定値（Ａｖ指示値）を演算する（Ｓ１１）。ここでは、設定されている露出モード（例えば、プログラムモード、シャッタ速度優先モード等）に応じて、適正露光となるＡｖ値を演算してＡｖ指示値とする。

露出設定値（Ａｖ指示値）を演算すると、次に、Ａｖ駆動指示を実施する（Ｓ１３）。ここでは、露出設定値演算部１２において算出されたＡｖ指示値を、絞り値送受信部１３を介して、絞り動作制御部２３に送信する。これにより、レンズ鏡筒２０に対して、絞り駆動動作の指示を行う。

Ａｖ駆動指示を実施すると、次に、Ａｖ実効値を取得する（Ｓ１５）。ここでは、焦点距離の変化を考慮した実効的な絞り値を取得する。具体的には、レンズ鏡筒２０に対して、Ａｖ実効値の送信を要求し、送信されてくる絞り値をＡｖ実効値とする。

Ａｖ実効値を取得すると、次に、露出設定値（Ｔｖ，Ｓｖ指示値）を演算する（Ｓ１７）。ここでは、露出設定値演算部１２が、動画撮影時やライブビュー表示時には、電子シャッタ速度（Ｔｖ）とＩＳＯ感度（Ｓｖ）を、それぞれ算出する。

露出設定値（Ｔｖ，Ｓｖ指示値）を演算すると、次に、Ｔｖ，Ｓｖ設定指示を実施する（Ｓ１９）。ここでは、露出設定値演算部１２によって演算されたＴｖ、Ｓｖ指示値をシャッタ速・感度動作制御部１４に送り、撮像制御部１５における電子シャッタ速度およびＩＳＯ感度の制御を行う。

ステップＳ７に戻り、ステップＳ７における判定の結果、ズーム時の開放絞り値変化により、現在絞り値（Ａｖ実効値）に変化がない場合には、次に、露出設定値（Ｔｖ，Ｓｖ，Ａｖ指示値）の前回値を参照する（Ｓ２１）。露出設定値（Ｔｖ，Ｓｖ，Ａｖ）は、ステップＳ１１、Ｓ１７、Ｓ３３において算出され、この算出された露出設定値はメモリに一時記憶されているので、この記憶されている露出設定値を読み出す。

続いて、露出演算の停止中か否かを判定する（Ｓ２３）。後述するように、所定の条件を満たす場合には、ステップＳ３１において露出演算を停止している。このステップでは、この露出演算が停止されている状態か否かを判定する。

ステップＳ２３における判定の結果、露出演算が停止されていない場合には、次に、「Ａｖ指示値−Ａｖ実効値」の絶対値が、露出制御停止許可判定閾値以内か否かを判定する（Ｓ２９）。露出設定値演算部１２によって算出された絞り指示値（Ａｖ指示値）であって、ステップＳ２１にて読み出された前回値であるＡｖ指示値（前フレームで算出され指示されたＡｖ指示値）と、ステップＳ３にて取得されたレンズ鏡筒から送信されてくる絞り値（Ａｖ実効値）の差を露出制御停止許可判定閾値と比較し、絞りが機構的にＡｖ指示値まで動ききったかを判定する。これは、絞りが駆動途中であって機構的にＡｖ指示値まで動き切っておらず露出制御ずれが残ったまま露出演算（露出制御）が停止されてしまうことを回避するため、絞りがＡｖ指示値へ動ききるまで露出演算（露出制御）を停止させないためである。露出制御停止許可判定閾値は、絞りがＡｖ指示値まで機構的に動ききったとみなせる状態での露出誤差量に相当するように設定される。

なお、露出設定演算部１２がＡｖ指示値とＡｖ実効値の差を用いて判定する方法のほかに、レンズ鏡筒２０の絞り動作制御部２３が絞り動作部２５の出力（絞り駆動信号等）により絞りが動き切ったか判定し、露出設定値演算部１２へ絞りが動き切った情報を送信してもよい

ステップＳ２９における判定の結果がＹｅｓである場合には、露出演算を停止する（Ｓ３１）。露出設定値演算部１２によって算出された絞り指示値（Ａｖ指示値）と、レンズ鏡筒から送信されてくる絞り値（Ａｖ実効値）との差が十分に小さいことから、絞りがＡｖ指示値に設定されたとみなして露出設定値演算部１２における露出演算を停止する。

一方、ステップＳ２９における判定の結果がＮｏである場合には、露出設定値（Ｔｖ、Ｓｖ指示値）を演算する（Ｓ３３）。カメラ本体１０の露出設定値演算部１２で算出されレンズ鏡筒２０へ絞り制御指示をしたＡｖ指示値と、レンズ鏡筒２０から送信されてくるＡｖ実効値の差が、露出制御停止許可判定閾値よりも大きいことから、絞りがＡｖ指示値まで動き切っていないとみなされる。この場合は、Ａｖ実効値がＡｖ指示値に達するのを待つ状態となり、露出設定値（Ｔｖ，Ｓｖ指示値）を演算する。

続いて、Ｔｖ，Ｓｖ設定指示を実施する（Ｓ３５）。ここでは、ステップＳ３３で算出した露出設定値（Ｔｖ，Ｓｖ指示値）を、シャッタ速・感度動作制御部１４に送り、撮像制御部１５において電子シャッタ速度およびＩＳＯ感度の制御を行う。

ステップＳ２３における判定の結果、露出演算が停止中の場合には、次に、Ａｖ実効値が、絞り駆動指示判定閾値を超えたか否かを判定する（Ｓ２５）。レンズ鏡筒２０から送信されてくる絞り値（Ａｖ実効値）を絞り駆動指示判定閾値と比較し、この比較結果に基づいて，レンズ鏡筒２０に絞りの駆動指示を出すかを判定する。これは、ズーム動作により絞り値が変化した時に適正露出を維持するための処理である（図３（ｂ））。

ステップＳ２５における判定の結果が、Ｎｏの場合には、ステップＳ２１で参照した前回値のＡｖ指示値（前フレームで算出し絞り制御を指示したＡｖ指示値）によりＡｖ駆動指示（絞り駆動指示）を実施する（Ｓ２７）。図３（ｂ）に示すように、Ａｖ指示値とＡｖ実効値（実絞り値）の差が大きくなったことから、露出設定値演算部１２は絞り動作制御部２３に対して、前回値のＡｖ指示値への絞りの制御を指示する。

ステップＳ１９において、Ｔｖ、Ｓｖ設定指示を実施すると、またはステップＳ２５における判定の結果がＹｅｓの場合、またはステップＳ２７においてＡｖ駆動指示実施を行うと、またはステップＳ３１において露出演算停止を行うと、またはステップＳ３５においてＴｖ，Ｓｖ設定指示実施を行うと、このフローを終了する。撮像素子１６から、次のフレームの画素信号が読み出されると、ステップＳ１から動作を再び開始する。なお、ステップＳ３１では露出演算を停止させているが、露出演算を停止させずに実行させて絞り制御値（Ａｖ指示値）を算出させるが、絞り制御値（Ａｖ指示値）をレンズ鏡筒２０へ送信しないようにしてもよい。

このように、本実施形態においては、レンズ側で絞り制御ができているか否かを判別し（Ｓ２５参照）、制御ができている場合には、カメラ本体からレンズ側に絞り制御信号（Ａｖ指示値）の送信をしない（Ｓ２５Ｙｅｓ参照）。

次に、図６に示すフローチャートを用いて、レンズ鏡筒２０における絞り制御動作について説明する。この動作は、絞り動作制御部２３内に設けられたメモリに記憶されたプログラムに基づいて、ＣＰＵがレンズ鏡筒内の各部を制御することにより実行する。

前述したように、レンズ鏡筒には、動画対応レンズと非対応レンズがある。図６（ａ）に示すフローチャートは動画対応レンズにおける絞り制御動作を示し、図６（ｂ）に示すフローチャートは非対応レンズにおける絞り制御動作を示す。

動画対応レンズの場合には、図６（ａ）に示すフローに入ると、まず、本体より絞り駆動指示があるか否かを判定する（Ｓ４１）。前述のステップＳ１３、Ｓ２７において、カメラ本体１０は、レンズ鏡筒２０に対して絞り駆動指示を行うので、このステップでは、この絞り駆動指示を入力したか否かに基づいて判定する。

ステップＳ４１における判定の結果、本体より絞り駆動指示がない場合には、次に、ズーム動作中か否かを判定する（Ｓ４５）。ここでは、ズーム位置検出部２４からのズームエンコーダ値が変化しているか否かに基づいて、ズーム動作中か否かを判定する。

ステップＳ４５における判定の結果、ズーム動作中の場合には、絞り目標値へズーム絞りトラッキング駆動を行う（Ｓ４７）。ここでは、絞り動作制御部２３が、ズーム位置検出部２４からのズームエンコーダ値に基づいて、予め記憶しているズームエンコーダ値と絞り値、絞り開口径の関係を示すテーブルを参照して、絞り値が変化しないように、絞り２２の開口径を制御する。

ステップＳ４１における判定の結果、本体より絞り駆動指示があった場合には、絞り目標値へ通常絞り駆動を行う（Ｓ４３）。ここでは、絞り動作制御部２３が、本体から送信された絞り駆動指示（Ａｖ指示値）に従った絞り目標値へ絞りの駆動制御を行う。

ステップＳ４３において絞り目標値へ通常絞り駆動を行うと、またはステップＳ４７において絞り目標値へズーム絞りトラッキング駆動を行うと、またはステップＳ４５における判定の結果、ズーム動作中でない場合には、ステップＳ４９にてカメラ本体１０から電源オフの指示があるか否かを判定する。ステップＳ４９にてカメラ本体１０より電源オフの指示がある場合は、このフローを終了する。また、電源オフの指示がない場合は、ステップＳ４１より繰り返し動作を再開する。

非対応レンズの場合には、図６（ｂ）に示すフローに入ると、まず、本体より絞り駆動指示があるか否かを判定する（Ｓ５１）。前述のステップＳ１３、Ｓ２７において、カメラ本体１０は、レンズ鏡筒２０に対して絞り駆動指示を行うので、このステップでは、この絞り駆動指示を入力したか否かに基づいて判定する。

ステップＳ５１における判定の結果、本体より絞り駆動指示（Ａｖ指示値）があった場合には、絞り目標値へ通常絞り駆動を行う（Ｓ５３）。ここでは、絞り動作制御部２３が、本体から送信された絞り駆動指示（Ａｖ指示値）に従った絞り目標値へ絞りの駆動制御を行う。

ステップＳ５３において絞り目標値へ通常絞り駆動を行うと、またはステップＳ５１における判定の結果、本体より絞り駆動指示がない場合には、ステップＳ５５にてカメラ本体１０から電源オフの指示があるか否かを判定する。ステップＳ５５にてカメラ本体１０より電源オフの指示がある場合は、このフローを終了する。また、電源オフの指示がない場合は、ステップＳ５１より繰り返し動作を再開する。

以上説明したように、本発明の一実施形態においては、レンズ鏡筒２０からの情報（図４のＳ３のＡｖ実効値）に基づいて絞り制御手段が絞りの開口を制御できているか否かを判別し（図５のＳ２５）、絞りの開口を制御できていると判別する場合は、絞り制御手段への絞り制御信号の送信をしない（図５のＳ２５Ｙｅｓ）。このため、動画記録やライブビュー表示を行っている時のズーム動作に応じた絞り駆動による画像のちらつき等の画質の低下の発生を抑えることができる。具体的には、図３（ａ）を用いて説明したように、カメラ本体１０が動画対応レンズを装着している場合には、レンズ鏡筒２０側でズーム絞りトラッキングを行っているので、カメラ本体１０から絞り制御信号を送信しないようにして、動画記録中にズーム動作に応じた絞り駆動により画像がちらつく等の画質の低下を防止することができる。

また、図３（ｂ）を用いて説明したように、カメラ本体１０が動画非対応レンズを装着している場合には、ズーム動作中にレンズ鏡筒の実絞り値（Ａｖ実効値）が所定閾値を超えない場合、つまり絞り制御を指示した絞り値（Ａｖ指示値）と実絞り値（Ａｖ実効値）との差が小さい場合には、カメラ本体１０から絞り制御信号を送信しないようにする。従って、動画記録中にズーム動作に応じた絞り駆動により画像がちらつく等の画質の低下を防止することができる。一方、実絞り値（Ａｖ実効値）が所定の閾値を超える場合、つまり絞り制御を指示した絞り値（Ａｖ指示値）と実絞り値（Ａｖ実効値）との差が大きく適正露光からはずれる場合には、適正露光となる絞り値を再度演算しなおして絞り制御を指示するので適正露光を維持し続けることが可能となる。

なお、本発明の一実施形態においては、露出設定値として、電子シャッタ速度（Ｔｖ）とＩＳＯ感度（Ｓｖ）の両方を演算していたが、いずれか一方のみでも勿論かまわない。

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 (5)

1. 撮影光学系を有するレンズユニットと、上記レンズユニットを装着可能であり上記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を有する本体とから構成され、動画記録を行う撮像装置において、
   上記レンズユニットは、
   上記撮影光学系を通過する光束を制限する絞りと、
   上記撮影光学系の焦点距離を調節するズーム制御手段と、
   上記ズーム制御手段により調節される焦点距離に応じて、上記絞りの開口を制御する絞り制御手段と、
   を有し、
   上記本体は、
   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制御量を演算する露出演算手段と、
   上記絞り制御手段へ上記露出制御量に基づく絞り制御信号を送信して上記絞りの開口を変更させることにより、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露出制御手段と、
   上記ズーム制御手段により、上記焦点距離を調節した際に、上記レンズユニットからの情報が予め設定した範囲内かどうかの判断結果に基づいて上記絞り制御手段が上記絞りの開口を制御できているか否かを判別する判別手段と、
   を有し、
   上記露出制御手段は、上記判別手段が上記絞り制御手段が上記絞りの開口を制御できていると判別する場合は、上記絞り制御手段への絞り制御信号を送信せず、上記判別手段は、上記絞り制御の制御信号と上記絞りの開口の情報との差が、所定の範囲内にあると判別する場合に、上記露出制御量の演算を中止する、
   ことを特徴とする撮像装置。
2. 上記判別手段は、上記絞りの開口の情報に基づいて、上記絞り制御手段が上記絞りの開口を制御できていると判別することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 上記判別手段は、上記露出制御手段の絞り制御信号と上記絞りの開口の情報との差分と、予め設定した値とを比較して上記絞り制御手段が上記絞りの開口を制御できているか否かを判別し、
   上記露出制御手段は、上記判別手段が上記絞り制御手段が上記絞りの開口を制御できていないと判別すると、上記絞り制御手段へ上記絞り制御信号を送信することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 撮影光学系を有するレンズユニットと、上記レンズユニットを装着可能であり上記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を有する本体とから構成され、動画記録を行う撮像装置における撮像方法において、
   上記レンズユニットにおいては、
   上記撮影光学系を通過する光束を絞りによって制限し、
   上記撮影光学系の焦点距離を調節し、
   調節された上記焦点距離に応じて、上記絞りの開口を制御し、
   上記本体においては、
   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制御量を演算し、
   上記レンズユニットへ上記露出制御量に基づく絞り制御信号を送信して上記絞りの開口を変更させることにより、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し、
   上記焦点距離を調節した際に、上記レンズユニットからの情報が予め設定した範囲内かどうかの判断結果に基づいて上記絞りの開口を制御できているか否かを判別し、
   上記絞りの開口が制御できていると判別する場合は、上記レンズユニットへ絞り制御信号を送信せず、上記絞り制御の制御信号と上記絞りの開口の情報との差が、所定の範囲内にあると判別する場合に、上記露出制御量の演算を中止する、
   ことを特徴とする撮像方法。
5. 撮影光学系を有するレンズユニットと、上記レンズユニットを装着可能であり上記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を有する本体とから構成され、動画記録を行う撮像装置内に設けられたコンピュータを実行するプログラムにおいて、
   上記レンズユニットにおいては、
   上記撮影光学系を通過する光束を絞りによって制限し、
   上記撮影光学系の焦点距離を調節し、
   調節された上記焦点距離に応じて、上記絞りの開口を制御し、
   上記本体においては、
   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制御量を演算し、
   上記レンズユニットへ上記露出制御量に基づく絞り制御信号を送信して上記絞りの開口を変更させることにより、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し、
   上記焦点距離を調節した際に、上記レンズユニットからの情報が予め設定した範囲内かどうかの判断結果に基づいて上記絞りの開口を制御できているか否かを判別し、
   上記絞りの開口が制御できていると判別する場合は、上記レンズユニットへ絞り制御信号を送信せず、上記絞り制御の制御信号と上記絞りの開口の情報との差が、所定の範囲内にあると判別する場合に、上記露出制御量の演算を中止する、
   ことを上記コンピュータに実行させること特徴とするプログラム。

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