JP6736407B2 - 撮像装置、その制御方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、絞りを制御可能な撮像装置、その制御方法およびプログラムに関する。

従来、被写体を撮像して画像データを取得する際の露出制御として、複数の露出パラメータを複合的に変更させることで、所定の露出（露出量）を設定することが知られている。

この露出パラメータのうち、絞り値を変更するには、機械的な構成である絞りの開口径を変化させる必要があるため、絞りの耐久性が低下することを抑制するために、出来るだけ絞り値を変更する頻度を抑制することが望ましい。

特許文献１では、動画像の記録開始前に、被写体の輝度値に基づいて絞り値を設定し、動画像の記録開始後は、電荷蓄積時間、撮影感度を優先的に変更する、という技術について提案されている。

特開２０１２−０９５１１６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、輝度値に基づいて絞り値を設定するだけであって、輝度値以外の条件に応じて最適な絞り値を設定するというものではない。

ここで、例えばレンズユニットがズームレンズである場合は、ズーム位置に応じて設定可能な絞り値（開放絞り値など）は変化する。また、撮影シーンなどに応じて設定される頻度が高い絞り値は異なる。したがって、絞り値を変更する頻度を抑制するためには、輝度値以外の情報として、レンズユニットに関する情報や撮影シーンなどの各種の情報に基づいて、露出の制御に用いる絞り値を設定することが望ましい。

本発明の目的は、輝度値以外の種々の条件に応じて絞り値を変更する頻度が増加することを抑制することである。

上記目的を達成するための本発明の撮像装置は、絞りの開口径の変化に関する絞り値を変更可能な撮像装置であって、撮像素子と、少なくとも絞り値を変更することで露出制御を実行する露出制御手段と、前記露出制御における絞り値の変更に関する絞り制御情報を生成する生成手段と、を有し、前記露出制御手段は、被写体の輝度変化に応じて絞り値を変更することで露出制御を実行する場合に、前記生成手段が生成した前記絞り制御情報に基づいて露出制御を実行し、前記生成手段は、前記撮像装置において設定可能な固有の絞り値に対して実際の絞り値が離散的に変化するように、露出制御を開始する際の目標となる絞り値と、実際に設定可能な絞り値と、実際に設定可能な絞り値間の差分に関する情報を、前記絞り制御情報として生成し、前記実際に設定可能な絞り値の数は、前記設定可能な固有の絞り値の数よりも少なく、前記実際に設定可能な絞り値は、前記設定可能な固有の絞り値に含まれる値であることを特徴とする。

本発明によれば、輝度値以外の種々の条件に応じて絞り値を変更する頻度が増加することを抑制することができる。

本発明の第１の実施形態に係る撮像装置である監視カメラ１の基本構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る撮像処理を説明するフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る絞りテーブルデータ例示的に説明する図である。 本発明の第１実施形態に係る絞りテーブルデータの設定方法を例示的に説明する図である。 本発明の第１実施形態に係る絞りテーブルデータの設定方法を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る撮像処理を説明するフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る撮像処理を説明するフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る絞りテーブルデータの設定方法を例示的に説明する図である。 本発明の第３実施形態に係る適正露出範囲を例示的に説明する図である。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

（第１の実施形態）
（監視カメラ１の基本構成）
以下、図１を参照して、本発明の実施形態に係る撮像装置である監視カメラ（以下、単にカメラと称す）１の基本構成について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置であるカメラ１の基本構成の一例を示すブロック図である。本実施形態のカメラ１は、内部に撮像素子２０４などを備えたカメラ本体部２００と、カメラ本体部２００に装着可能なレンズユニット１００を有している。図１は、カメラ本体部２００にレンズユニット１００が装着された状態のカメラ１を示している。

不図示の被写体像は、レンズ１０１を介して絞り１０２を通過し、ＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサなどの電荷蓄積型の固体撮像素子である撮像素子２０４に入射する。なお、図１では、レンズ１０１を１枚のレンズにより表しているが、本実施形態のレンズ１０１としては、ズーム動作用のレンズやシフト動作用のレンズ、フォーカス動作用のレンズなどの複数のレンズを備えている。また、レンズユニット１００は、絞り１０２を駆動させるための、絞り駆動部１０４を有している。

蓄積時間設定部２０５は、撮像素子２０４における電荷の蓄積時間を制御（設定）する蓄積時間設定手段である。なお、蓄積時間設定部２０５は、撮像素子２０４における電荷の蓄積開始タイミング（蓄積電荷の読み出し又はリセットのタイミング）を制御するが、これに限定されるものではない。例えば、所謂メカシャッタ（不図示）を備えている場合は、当該メカシャッタの開閉動作を制御することで、蓄積時間を設定する構成であってもよい。

増幅部２０６は、撮像素子２０４から出力された画像信号（出力信号）を所定の増幅量（増幅率）で増幅する増幅手段である。なお、増幅部２０６は、Ａ／Ｄ変換部（不図示）で変換される前のアナログ画像信号、および、変換後のデジタル画像信号の両方の増幅量を設定できる。

露出制御部２０７は、取得した画像信号（画像データ）に基づいて算出した輝度信号（被写体輝度）に基づいてカメラ１の各部を制御することで、画像信号の取得に関わる露出を制御する露出制御手段である。当該輝度信号の算出方法としては、公知のものであればどのような方法を採用してもよい。

本実施形態では、露出制御に関わるパラメータとして、絞り値、蓄積時間、増幅量のうちの少なくとも１つを変更することで露出を変更（制御）することができる。なお、本実施形態における露出とは、例えば、ＡＰＥＸ単位に変換した１Ｅｖ分の明るさの変化を露出の１段分の変化とする。

レンズ情報取得部２０８では、レンズユニット１００側からレンズユニット１００に関するレンズ情報を取得する情報取得手段である。なお、レンズユニット１００がカメラ本体部２００に対して着脱可能である場合は、レンズユニット１００とカメラ本体部２００に設けられたマウント接点（不図示）を介して、レンズユニット１００側からカメラ本体部２００側へとレンズ情報が送信される。また、レンズ情報は、レンズユニット１００の内部に設けられたレンズメモリ（不図示）に予め格納されているものとする。

上述したレンズ情報としては、レンズユニット１００の識別値、絞り値の上限値および下限値、焦点距離、レンズ１０１の温度変化量、ズーム位置ごとのＭＴＦ曲線、絞り１０２の駆動回数などが含まれている。なお、上述した識別値は、レンズユニット１００の固有の値であって、カメラ本体部２００に装着されたレンズユニット１００を識別するための値である。また、絞り値の上限値及び下限値とは、設定可能な絞り１０２の開口径に関する絞り値（Ｆ値）の上限値および下限値である。また、レンズ１０１の温度変化量は、レンズ１０１のシフトレンズ（不図示）が温度変化によりシフトするシフト量である。また、絞りの駆動回数とは、所定期間（例えば、現在まで）における絞り１０２の駆動回数である。

テーブル生成部２０９は、レンズ情報取得部２０８が取得した情報に基づいて上述した露出制御を実行する際に参照するテーブルデータを生成するテーブルデータ生成手段である。本実施形態では、特に、絞り値を変更して露出制御を実行する際に用いる絞り制御情報である絞りテーブルデータについて説明する。絞りテーブルデータ（絞り制御情報）の詳細については後述する。

テーブル生成部２０９で生成されたテーブルデータは露出制御部２０７に入力され、露出制御部２０７では当該テーブルデータに基づいて自動的に露出を変更する制御（自動露出制御）が実行される。

画像処理部２１０は、増幅部２０６から出力された画像信号に対して、所定の画像補間、縮小といったリサイズ処理や色変換処理、飽和画素や黒潰れ画素などの画素データ数の演算、ホワイトバランス調整など、各種の現像処理を行う画像処理手段である。画像処理部２１０において各種の処理が実行された画像信号は、変換部（不図示）で記録媒体や表示用に適切なフォーマットに変換され、記録および表示される。

カメラ制御部２１１は、カメラ１の各部を統括的に制御するカメラ制御手段であって、不図示のカメラ用マイクロコンピュータ（カメラＣＰＵ）を備えている。例えば、露出制御部２０７、レンズ情報取得部２０８、テーブル生成部２０９、画像処理部２１０などに指示して、カメラ１の各部の動作を制御する。メモリ２１２は、カメラ１の動作に関わるデータやカメラ１を用いて取得した種々のデータを記録可能な記録媒体である。本実施形態のメモリ２１２は、不揮発性メモリとしてＲＯＭ領域、および揮発性メモリとしてＲＡＭ領域をそれぞれ備えている。以上が本実施形態のカメラ１の基本構成である。

（撮像処理）
以下、図２を参照して、本実施のカメラ１に係る撮像処理について説明する。図２は、本発明の第１実施形態に係る撮像処理を説明するフローチャートである。ユーザがレリーズボタン（不図示）を操作したことに応じて撮像処理がスタートすると、ステップＳ２０１において、カメラ制御部２１１は撮像素子２０４を用いて被写体を撮像し画像信号を取得する。

次に、ステップＳ２０２でカメラ制御部２１１は、レンズ情報取得部２０８を介して、レンズユニット１００からレンズ情報を取得する。次に、ステップＳ２０３でテーブル生成部２０９は、先に取得したレンズ情報に基づいて露出制御に係るテーブルデータを生成する。なお、本実施形態では、絞り１０２の絞り値の変更に関する絞りテーブルデータを生成する。この詳細について、絞りテーブルデータの生成方法の説明において後述する。

次に、ステップＳ２０４でカメラ制御部２１１は、先に生成した画像信号に基づく測光演算の結果と、絞りテーブルデータに基づいてカメラ１の各部の動作を制御することで露出制御を実行する。具体的に、カメラ制御部２１１は、絞りテーブルデータに基づいて設定された各種の条件を満たすようなプログラム線図を生成（又は選択）し、当該プログラム線図に基づいて露出制御を実行する。なお、本実施形態では、絞り値の変更頻度を低減するために、蓄積時間や前述した増幅量を優先的に変更できるようなプログラム線図が生成される。以上が本実施形態のカメラ１に係る撮像処理である。

なお、本実施形態では、レリーズボタンの操作に応じて撮像処理を開始する構成について説明したが、例えば、カメラ１の電源ＯＮに応じて、上述した撮像処理を実行する構成であってもよい。

（絞りテーブルデータの生成方法）
次に、本実施形態のカメラ１に係る絞りテーブルデータの生成方法について説明する。図３は、本発明の第１実施形態に係る絞りテーブルデータ例示的に説明する図であって、図３（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ異なるデータを示している。図３に図示するように、各テーブルデータの差異は、設定可能な絞り値（設定可能絞り値）、連続的に変更可能な絞り値の刻み幅（絞り変更段数）である。テーブル生成部２０９は、絞り値を変更して露出制御を実行する際に、当該露出制御を開始する際の目標となる絞り値の目標値（絞り目標値）を決定し、当該絞り目標値を含む設定可能絞り値と絞り変更段数を、前述したレンズ情報に基づいて生成する。すなわち、本実施形態では、絞り目標値、設定可能絞り値、絞り変更段数が前述した絞りテーブルデータを構成する情報である。

なお、上述した絞り変更段数は、１つの絞りテーブルデータにおける設定可能絞り値のうち、互いに連続した値同士の差分に該当する。従って、例えば、所定の絞りテーブルデータにおける連続した設定可能絞り値がＦ１．４とＦ５．６の場合の絞り変更段数はＡＰＥＸ単位に換算した絞り値の２段分（２Ｅｖ分）となる。

図３（ａ）に示す例では、画像信号に基づく絞り目標値がＦ２．８、設定可能絞り値がＦ１．４、Ｆ２．８、Ｆ５．６、Ｆ１１で、絞り変更段数は２Ｅｖ（２段）分である。また、図３（ｂ）に示す例では、画像信号に基づく絞り目標値がＦ４、設定可能絞り値がＦ４、Ｆ８、Ｆ１６で、絞り変更段数は２Ｅｖ（２段）分である。

上述したように、絞り目標値や設定可能絞り値、絞り変更段数がテーブルデータごとに異ならせているのは、絞り値を変更する頻度を極力抑制するためである。前述したように、絞り１０２は、開口径を変化させることで撮像素子２０４側に入射する光量を調節する部材であって、当該開口径を変化させるために機械的な構成を採用している。したがって、絞り値の変更頻度が多いと、絞り１０２の摩耗などに起因した絞り１０２の耐久性が低下してしまう。特に、監視カメラなど、比較的長い期間における連続的な映像記録が求められる撮像装置では、耐久性の低下に起因して耐用年数が短くなることで絞りやレンズユニットを交換する頻度が増加してしまうため、被写体の定常的な観察に与える影響が大きい。したがって、絞りの耐久性が低下することを抑制するためには、出来るだけ絞り値（絞りの開口径）を変更する頻度を抑制することが望ましい。

ここで、レンズユニットに関する情報や撮影シーン、絞りの耐久性などの種々の情報に応じて、変更頻度が低下する絞り値は異なる。例えば、レンズユニットがズームレンズである場合は、ズーム動作に関係なく（何れのズーム位置でも）設定可能な絞り値であれば、絞り値の変更頻度を低減することが出来る。そこで、本実施形態では、レンズユニット１００のレンズ情報に基づく最適な絞りテーブルデータを設定することで、上述した課題に対応する。以下その詳細について説明する。

図４は、本発明の第１実施形態に係る絞りテーブルデータの設定方法を例示的に説明する図である。図４の各列はレンズ情報から求められた各情報を示し、各行は絞りテーブルデータを構成する各情報を示している。なお、ズームレンズであるか否かは、カメラ制御部２１１によって、レンズ識別値および（または）焦点距離に関する情報に基づいて判定されるものとする。図中の左列ほど絞りテーブルデータを設定する際に参照する優先度が高い情報である。

図４に図示するように、例えば、絞り目標値は、レンズユニット１００がズームレンズであるか否かに関する情報と、レンズのＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）特性に関する情報に基づいて設定される。なお、レンズユニット１００がズームレンズである場合のＭＴＦ特性は、各ズーム位置（撮影倍率）に応じた特性の変化に関する情報を含んでいる。

本実施形態では、ズームレンズであるか否かに関する情報の方がＭＴＦ特性に関する情報よりも、絞り目標値の設定に際して参照する優先度が高い情報である。例えば、レンズユニット１００がズームレンズである場合、ズーム動作に応じて絞り値を変更する回数を減らすことが望ましい。特に、一般的なズームレンズは、ズーム位置（ワイド側かテレ側か）に応じて開放側での絞りの制限値（開放絞り値）が異なるため、絞り開口径が開放側となる近傍の絞り値が設定されている場合は、ズーム動作に応じて絞り値を変更する必要が生じる。従って、絞り目標値としては、ズーム動作に応じた変化が少ない絞り値の候補を選定する。その後、レンズのＭＴＦ特性に基づいて、先に選定した候補の中から解像度が高い絞り値を選定することで、絞り目標値を設定する。

同様に、設定可能絞り値や絞り変更段数についても、先に取得したレンズ情報の中から優先度に基づいてそれぞれの値を設定する。以上の動作により、絞りテーブルデータが生成される。なお、図４では、計４つの情報に基づいて絞りテーブルデータを生成する例について説明したが、これ以外の情報に基づいて絞りテーブルデータを生成する構成であってもよい。

上述した絞りテーブルデータの生成方法について、図５を参照して詳細を説明する。図５は、本発明の第１実施形態に係る絞りテーブルデータの設定方法を示すフローチャートである。図５（ａ）は、絞り目標値の設定方法を示すフローチャート、図５（ｂ）は、絞り変更段数の設定方法を示すフローチャート、図５（ｃ）は、設定可能絞り値の設定方法を示すフローチャートである。なお、図５に図示する例では、レンズユニット１００がズームレンズであって、開放絞り値（開放Ｆ値）がワイド側でＦ２．８、テレ側でＦ４、レンズ固有の設定可能な絞り値が１段刻みでＦ２．８〜Ｆ２２であるものを想定する。

まず、絞り目標値の設定方法について説明する。図５（ａ）に図示するように、ステップＳ３０１でテーブル生成部２０９は、先に取得したレンズ情報に基づいて、レンズユニット１００がズームレンズであるか否かを判定する。当該判定の結果がＹＥＳの場合はステップＳ３０２に進み、ＮＯの場合はステップＳ３０３に進む。

次に、ステップＳ３０２でテーブル生成部２０９は、ズーム動作を実行した際に絞り値の変化が少ない絞り値を、絞り目標値の候補として選定する。本実施形態では、ズーム動作に応じた開放絞り値の変化に対応するため、Ｆ４〜Ｆ２２の絞り値を絞り目標値の候補として選定する。すなわち、レンズユニット１００がズームレンズである場合の方が、レンズユニット１００がズームレンズではない（単焦点レンズなどの）場合よりも、実際に設定可能な絞り値が小絞り側となるように制限される。

次に、ステップＳ３０３でテーブル生成部２０９は、ステップＳ３０２で選定した候補のうち、先に取得したレンズ情報に基づくＭＴＦ特性において、解像度が最も高くなる絞り値を絞り目標値として設定し、処理（絞り目標値設定処理）を終了する。なお、上述したようなレンズユニット１００を用いた場合、Ｆ４〜Ｆ２２のうちでもっとも解像度が高くなるＦ４を目標絞り値に設定する。ステップＳ３０１の処理で、レンズユニット１００がズームレンズではないと判定されている場合は、単にＭＴＦ特性に基づいて最も解像度が高い絞り値を絞り目標値として設定する。

次に、絞り変更段数の設定方法について説明する。図５（ｂ）に図示するように、今回が初めての処理の場合、ステップＳ４０１でテーブル生成部２０９は、絞り変更段数をＡＰＥＸ単位に換算した露出の２段分（２Ｅｖ）に設定する。なお、当該処理の開始後に設定される絞り変更段数は、２段以上であればどのような段数であってもよい。すなわち、本実施形態では、レンズユニット１００が設定可能な固有の絞り値に対して、少なくとも、連続した設定可能絞り値間（絞り値同士）の露出差が２段以上となる。換言すると、絞り１０２の開口径を変更することで露出制御を実行する場合は、レンズユニット１００が設定可能な固有の絞り値に対して、実際の絞り値が離散的に変化する。

なお、本実施形態では、レンズユニット１００が露出の１段に相当する分解能で絞り値を変更可能であるため、絞り値を変更する際に設定可能な絞り値間の露出差を少なくとも２段（２Ｅｖ）以上とする構成であるが、これに限定されるものではない。例えば、レンズユニット１００が露出の１／３段に相当する分解能で絞り値を変更可能である場合は、設定可能な絞り値間の露出差を少なくとも２／３段（２／３Ｅｖ）以上とする。すなわち、本発明に係る撮像装置としては、少なくも、レンズユニット１００が設定可能な固有の絞り値に対して、実際に変更可能な絞り値が離散的であればよい。換言すると、本発明に係る撮像装置としては、少なくも、レンズユニット１００が設定可能な固有の絞り値に対して、実際に変更可能な絞り値の分解能が粗い構成であればよい。

次に、ステップＳ４０２でテーブル生成部２０９は、レンズユニット１００がズームレンズであるか否かを判定する。当該判定の結果がＹＥＳの場合はステップＳ４０３に進み、ＮＯの場合はステップＳ４０４に進む。

次に、ステップＳ４０３でテーブル生成部２０９は、レンズユニット１００のズーム動作による開放絞り値の変化に合わせて、絞り変更段数を選定する。本実施形態想定するレンズユニット１００はワイド端からテレ端での開放絞り値の変化が露出の１段分であるので、絞り変更段数を露出の１段分に仮設定する。

次に、ステップＳ４０４でテーブル生成部２０９は、現在までの絞り１０２の駆動回数を読み出し、以下の式（１）を満たす所定値α（０≦α）の最大値をステップＳ４０１又はＳ４０３で設定した絞り変更段数に加えて、絞り変更段数を設定する。なお、本実施形態では、所定値αを１ずつ増減させる構成であるが、例えば、予め設定されたレンズユニット１００固有の絞り値の刻み幅が０．５段ずつである場合は、所定値αを０．５ずつ変化させる構成であってもよい。
絞りの駆動回数≧（絞り耐久駆動回数／（α＋１））×α （１）

例えば、レンズユニット１００の絞りの駆動回数が５００回、絞り耐久駆動回数が１０００回の場合を仮定すると、所定値αの最大値は１となる。また、レンズユニット１００の絞りの駆動回数が７００回、絞り耐久駆動回数が１０００回の場合を仮定すると、所定値αの最大値は３となる。さらに、レンズユニット１００の絞りの駆動回数が９００回、絞り耐久駆動回数が１０００回の場合を仮定すると、所定値αの最大値は７となる。すなわち、上記の式（１）を満たすように所定値αを設定することで、現在までの絞り駆動回数が、予め設定されている絞り１０２の駆動耐久回数に近づくほど、所定値が大きくなるため、絞り変更段数も大きくなる。したがって、本実施形態のカメラ１では、絞り１０２の駆動回数が増えるほど、絞り１０２の駆動回数が減少するような絞り駆動段数を設定することが出来る。

次に、設定可能絞り値の設定方法について説明する。図５（ｃ）に図示するように、今回が初めての処理の場合、ステップＳ５０１でテーブル生成部２０９は、基準となる設定可能絞り値の総数を４に仮設定する。この場合、計４つの絞り値をとり得る。なお、当該処理開始後に設定される設定可能絞り値の総数は、他の数であってもよい。

次に、ステップＳ５０２でテーブル生成部２０９は、レンズユニット１００が設定可能な固有の絞り値に応じて、設定可能絞り値の候補を設定する。例えば、本実施形態ではレンズユニット１００が設定可能な固有の絞り値がＦ２．８〜Ｆ２２であるため、少なくとも、Ｆ２．８〜Ｆ２２が設定可能絞り値の候補となる。なお、先に絞り変更段数を設定している場合は、設定済みの絞り変更段数に基づいて設定可能絞り値の総数を仮設定する。例えば、ステップＳ４０４の処理において、絞り変更段数が２段に設定されている場合、Ｆ２．８〜Ｆ２２の固有絞り値の範囲内（計６段分）では、最大４つの設定可能絞り値を仮設定する。

次に、ステップＳ５０３でテーブル生成部２０９は、前述した式（１）によって取得した所定値αを、ステップＳ５０２で設定した候補値の総数から減算する。例えば、レンズユニット１００の絞りの駆動回数が５００回、絞り耐久駆動回数が１０００回の場合を仮定すると、所定値αの最大値は１となる。したがって、先に設定されている設定可能絞り値の総数が４である場合は、設定可能絞り値の総数が３つに設定される。また、レンズユニット１００の絞りの駆動回数が７００回、絞り耐久駆動回数が１０００回の場合を仮定すると、所定値αの最大値は３となる。したがって、先に設定されている設定可能絞り値の総数が４である場合は、設定可能絞り値の総数が１つに設定される。すなわち、ステップＳ５０４の処理により、現在までの絞り駆動回数が予め設定されている絞り１０２の駆動耐久回数に近づくほど、設定可能絞り値の総数が減少するため。したがって、本実施形態のカメラ１では、絞り１０２の駆動回数が増えるほど、絞り１０２の駆動回数が減少するような設定可能絞り（の総数）を設定することが出来る。テーブル生成部２０９は、上述した各種の設定処理の結果に基づいて絞りテーブルデータを生成する。

以上説明したように、本実施形態のカメラ１は、レンズユニット１００のレンズ情報に基づいて、露出制御に用いる絞り値に関する情報を設定する構成である。具体的に説明すると、本実施形態のカメラ１は、レンズ情報に基づいて、絞りの制御に関する目標値や、設定可能絞り値、当該設定可能な絞り値間の段数差などの情報を含む絞りテーブルデータを設定する構成である。この構成により、本実施形態に係るカメラ１は、レンズ情報に基づき、露出制御用の最適な絞り値を設定することが出来る。したがって、本実施形態に係るカメラ１は、輝度値以外の種々の条件に応じて絞り値を変更する頻度が増加することを抑制することが出来る。

なお、本実施形態では、レンズ情報のうち、レンズの識別値や絞り駆動情報、ＭＴＦ特性などの情報に基づいて絞りテーブルデータを設定する構成について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、レンズユニット１００が交換可能なレンズユニットである場合を仮定する。この場合、各レンズ使用頻度が高い絞り値に関する情報がレンズ情報に含まれている構成であれば、テーブル生成部２０９は、当該情報に基づいて使用頻度が高い絞り値に合わせて絞りテーブルデータを設定する。また、上述したような絞りテーブル自体をレンズ情報として、レンズユニット１００側からカメラ本体部２００側へと送信し、カメラ本体部２００側において露出制御を指示する構成であってもよい。なお、何れの場合であっても、複数の絞り値を遷移可能な絞りテーブルデータを設定する場合は、レンズユニットが設定可能な固有の絞り値に対して、実際の絞り値が離散的に変化するようなデータを設定する。

（第２実施形態）
次に、図６を参照して本発明に係る撮像装置の第２実施形態について説明する。なお、監視カメラ（以下、単にカメラと称す）１の構成については、前述した第１実施形態と同一なので説明を省略する。前述した第１実施形態に対する本実施形態の差異は、目標露出が所定範囲に含まれる場合に、設定可能な開放絞り値を小絞り側に制限する、という点である。図６は、本発明の第２実施形態に係る撮像処理を説明するフローチャートである。なお、ステップＳ６０１〜Ｓ６０２の処理は前述した第１実施形態のステップＳ２０１〜Ｓ２０２の処理と同一なので説明を省略する。

ステップＳ６０３でカメラ制御部２１１は、先に取得した画像信号に基づく測光演算を実行することで輝度信号（被写体輝度）を算出し、当該輝度信号に基づいて露出制御の目標とする目標輝度を算出する。そして、カメラ制御部２１１は、算出した目標輝度が所定範囲内に含まれるか否かを判定する。

なお、目標輝度ではなく、当該目標輝度に対応した目標露出を算出し、当該目標露出が所定範囲内に含まれるか否かを判定する構成であってもよい。すなわち、カメラ制御部（第１の判定手段）２１１は、被写体の測光結果に基づく被写体の明るさに関する情報が所定範囲に含まれるか否かを判定する構成であればよい。また、また、上述した測光演算の方法としては、公知のものであればどのような方法を採用してもよい。さらに、カメラ１が、撮像素子２０４以外の測光用のセンサを備えている場合は、当該測光用のセンサの出力に基づいて測光演算を実行する構成であってもよい。

ステップＳ６０３の処理において、目標輝度が所定範囲に含まれると判定された場合、ステップＳ６０４でカメラ制御部２１１は、絞り１０２の開放絞り値を制限し、その旨の情報をメモリ２１２に記憶する。具体的に説明する。例えば、レンズユニット１００の固有の開放絞り値がＦ１．４の場合を想定する。この際、目標輝度が所定範囲に含まれる場合は、レンズユニット１００に設定された固有の開放絞り値に対して、開放絞り値をＦ１．４より小絞り側のＦ２．８に制限する。すなわち、本実施形態のカメラ１は、目標輝度が所定範囲に含まれると判定された場合の方が、目標輝度が所定範囲に含まれないと判定された場合よりも、実際に設定可能な絞り値が小絞り側となるように制限される。この構成により、開放絞り絞り値が設定された際の被写界深度が深くなるため、温度変化などに応じたレンズ１０１のシフトレンズ（不図示）のシフトによる合焦度合（ピント）のずれを抑制することが出来る。

なお、上述した所定範囲および、制限後の開放絞り値はどのような値であってもよいが、比較的浅い被写界深度となる絞り値が設定される範囲であって、取得画像の解像度の低下が少ない開放絞り値に制限することが望ましい。

ステップＳ６０３〜Ｓ６０４の処理と並行して、ステップＳ６０５では、設定可能な蓄積時間に制限が設けられているか否かを判定する。例えば、ユーザにより指示など、外部から所定の蓄積時間が指定されている場合、ステップＳ６０５の処理はＹＥＳと判定される。ステップＳ６０５の処理において、蓄積時間が制限されていると判定された場合、ステップＳ６０６で、指定の蓄積時間に制限する旨の情報をメモリ２１２に記憶する。

さらに、ステップＳ６０３〜Ｓ６０４の処理と並行して、ステップＳ６０７では、設定可能な画像信号の増幅量（増幅率）に制限が設けられているか否かを判定する。例えば、ユーザにより指示など、外部から所定の増幅率が指定されている場合、ステップＳ６０７の処理はＹＥＳと判定される。ステップＳ６０７の処理において、増幅率が制限されていると判定された場合、ステップＳ６０８で、指定の増幅率に制限する旨の情報をメモリ２１２に記憶する。

次に、ステップＳ６０９でテーブル生成部２０９は、先に取得したレンズ情報と、メモリ２１２に記憶された各露出パラメータの制限に関する情報（制限情報）に基づいて、絞りテーブルデータを生成する。なお、ステップＳ６０９において生成される絞りテーブルデータとしては、制限された露出パラメータを設定しないような絞り値が選択されるという点以外は、前述した第１実施形態と同一である。

次に、ステップＳ６１０でカメラ制御部２１１は、生成した絞りテーブルデータに基づく絞り目標値となるように絞り値を変更した場合の輝度変動の量を推定する。なお、本実施形態では、上述した輝度変動を現在の絞り値と目標絞り値との差分が上述した輝度変動の量に該当する。そして、カメラ制御部（第２の判定手段）２１１は、当該差分に対応した露出が所定量（所定の露出（段数））以上であるか否かを判定することで、輝度変動が所定量以上であるか否かを判定する。

ステップＳ６１０の処理で輝度変動が所定量以上と判定された場合、ステップＳ６１１で露出制御部２０７は、輝度変動を抑制するための補正処理を実行する。この補正処理について具体的に説明する。本実施形態では、前述したように、現在の絞り値から目標絞り値まで絞り１０２の開口径を変化させた際の露出に相当する分だけ、蓄積時間および増幅量の少なくとも一方のパラメータの設定値を変更する。例えば、絞り値の変更により露出が＋２段分（＋２Ｅｖ）に相当する分だけ変化する場合は、−２段分（−２Ｅｖ）に相当する分だけ蓄積時間および増幅量を変更する。

この構成により、絞り１０２の開口径の変化に応じた急な輝度変化（輝度ショック）を低減することができる。なお、輝度変動が所定量未満の場合は、輝度ショックの影響が小さいと判断して、補正処理を実行しない。ステップＳ６１０の処理は前述した第１実施形態のステップＳ２０４の処理と同一なので説明は省略する。以上が、本実施形態の撮像処理である。

以上説明したように、本実施形態のカメラ１は、レンズユニット１００のレンズ情報に加えて、被写体の輝度に関する情報に基づいて、絞りテーブルデータを生成する構成である。この構成により、本実施形態に係るカメラ１は、変更する頻度が低い絞り値を設定できるだけでなく、ピント等の影響による不自然な画像が取得されることを抑制することができる。

また、本実施形態のカメラ１は、絞り値の変化による輝度変動を推定し、当該推定された輝度変動に応じて、絞り値以外の露出パラメータを用いた補正処理を実行する構成である。この構成により、変更する頻度が低い絞り値を設定できるだけでなく、絞り１０２の開口径を変化させることに伴う輝度ショックの影響を低減することが出来る。

（第３実施形態）
次に、図７を参照して本発明に係る撮像装置の第３実施形態について説明する。なお、監視カメラ（以下、単にカメラと称す）１の構成については、前述した第１実施形態と同一なので説明を省略する。前述した第１実施形態に対する本実施形態の差異は、撮影シーンに基づいて絞りテーブルデータを生成する、という点である。図７は、本発明の第２実施形態に係る撮像処理を説明するフローチャートである。なお、ステップＳ７０１〜Ｓ７０２の処理は前述した第１実施形態のステップＳ２０１〜Ｓ２０２の処理と同一なので説明を省略する。

ステップＳ７０３でカメラ制御部（シーン判定手段）２１１は、先に取得した画像信号に基づいて被写体を撮像する際のシーンを判定する。なお、シーンの判定（シーン解析）に用いられる情報としては、例えば、被写体輝度に関する輝度情報や色情報、適正露出となる範囲（適正露出範囲）、特定被写体（例えば、顔や人物など）の検知結果に基づく特定被写体のカウントなどの情報である。

ここで、輝度情報および色情報は、画像処理部２１０やカメラ制御部２１１が、画像信号のＲＧＢ信号に基づいて取得する構成であればよいが、例えば、ＲＧＢ信号をＹＵＶ信号（色輝度情報）へと変換し、当該ＹＵＶ信号に基づいて取得する構成であってもよい。そして、画像処理部２１０やカメラ制御部２１１は、取得した色情報に基づいて、撮影シーンが屋内（室内光）であるか屋外（太陽光）であるかを判定する。

また、特定被写体の検出及びカウント方法としては、公知の方法であればどのようなものを採用してもよい。例えば、カメラ制御部２１１は、メモリ２１２に予め記憶されている人物の輪郭情報と取得した画像信号におけるエッジ情報とを比較し、輪郭の類似度が所定の閾値以上となる被写体を顔や人物として検知する。そして、カメラ制御部２１１は、所定期間において、検出した特定被写体の数をカウントする。

次に、ステップＳ７０４でテーブル生成部２０９は、取得したレンズ情報およびシーン判定の判定結果に基づいて絞りテーブルデータを生成する。以下、この詳細について図８及び図９を参照して具体的に説明する。図８は、本発明の第３実施形態に係る絞りテーブルデータの設定方法を例示的に説明する図である。また、図９は、本発明の第３実施形態に係る適正露出範囲を例示的に説明する図である。

図８に図示するように、本実施形態では、絞りテーブルデータを設定するためのシーン判定結果として、適正露出範囲、輝度情報、色情報、特定被写体のカウントを採用する構成である。なお、図８では不図示だが、第１実施形態における図４で図示したようなレンズ情報を絞りテーブルデータの生成に加味している。なお、本実施形態では、レンズ情報とシーン判定結果の双方に基づいて絞りテーブルデータを生成する構成であるが、シーン判定結果のみに基づいて絞りテーブルデータを生成する構成であってもよい。

例えば、絞り目標値を設定するには、まず、適正露出範囲を参照する。適正露出範囲は、撮像素子２０４に係る蓄積時間および画像信号の増幅量の設定可能範囲に基づいて設定される。すなわち、適正露出範囲とは、絞り値を変更せずに被写体の輝度変化に応じた露出追従（露出制御）が可能な露出に関する範囲を示しており、この適正露出範囲において被写体輝度の変動が収まれば、絞り値を変更する頻度を抑制することが出来る。

図９に図示するように、絞り値に応じて、蓄積時間と増幅量だけを変化させて露出追従が可能な適正露出範囲は異なる。したがって、テーブル生成部２０９は、算出した適正露出範囲における変更頻度が低いと考えられる複数の絞り値を目標絞り値の候補として選定する。そして、テーブル生成部２０９は、取得した輝度情報に基づき、先に選定した目標絞り値の候補の中から、現在の明るさに適した値を目標絞り値として設定する。

次に、テーブル生成部２０９は、先に判定した撮影シーンが屋内である場合は絞り変更段数を比較的小さくし、屋外である場合は絞り変更段数を比較的大きくする。これは、屋内での撮影の場合、時間経過や外的要因などによる輝度変化の度合いが小さいため、例え絞り変更段数が小さかったとしても、絞りの変更頻度自体が低いと考えられるからである。

そして、テーブル生成部２０９は、人物のカウント数が多いほど、絞り変更段数を大きくする。これは、所定期間において複数の人物が検知されるようなシーンでは、当該人物の数に比例して最適な露出条件が変化する可能性が高く、それに応じて絞り値の変更頻度が増える可能性が高くなるためである。

また、テーブル生成部２０９は、先に判定した撮影シーンが屋内である場合は、被写体距離が異なる複数被写体が画角内に存在する可能性は低いと考え、解像度が高く被写界深度が浅い開放側の絞り値を、設定可能絞り値として優先的に設定する。

なお、図８には図示しないが、テーブル生成部２０９がメモリ２１２に記憶された輝度変化に関する統計情報を参照することで、最も使用頻度が高い絞り値を推定し、当該推定結果に基づいて目標絞り値を設定する構成であってもよい。上述した統計情報としては、カメラ１において過去に検出された頻度が最も高い被写体輝度（最頻輝度）や、最大輝度および最小輝度に基づく情報である。この構成を採用することで、被写体の輝度変化を推定して最も変更頻度が低いと考えられる絞り値を目標絞り値とすることが出来るため、更に絞り値の変更頻度を抑制することが出来る。

図７に戻り、ステップＳ７０５の処理は前述した第１実施形態のステップＳ２０４の処理と略同一なので、説明を省略する。以上が本実施形態に係る撮像処理である。なお、前述したシーン判定では、屋内及び屋外の判定について言及したが、遠景を撮影するか近景を撮影するかなど、他の撮影シーンを判定するような構成であってもよい。また、本実施形態では、取得した種々の情報に基づいてカメラ１が判定（解析）したシーンに基づいて、絞りテーブルデータを生成する構成について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、ユーザによって設定された撮影モードなどの情報に応じたシーンに基づいて、絞りテーブルデータを生成する構成であってもよい。

以上説明したように、本実施形態に係るカメラ１は、被写体を撮影する際のシーンに基づいて絞りテーブルデータを生成する構成である。この構成により、本実施形態のカメラ１は、各シーンに応じて変更頻度が低いと想定される絞り値を基準とした絞り１０２の制御可能であるため、絞り値を変更する頻度が増加することを抑制することが出来る。

以上、本実施形態の好ましい実施形態および変形例について説明したが、本発明はこれらに限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。例えば、前述した実施形態では、同一の絞りテーブルデータにおける絞り変更段数は、連続する設定可能絞り値間での段数差（差分）が常に一定であったが、段数差を可変にするような構成であってもよい。例えば、設定可能絞り値がＦ２．８、Ｆ５．６、Ｆ１６である絞りテーブルデータのように、絞り変更段数がＦ２．８〜Ｆ５．６の間で露出の２段分であって、Ｆ５．６〜Ｆ１６の間で露出の３段分であってもよい。なお、上述した場合であっても、カメラ１としては、絞り変更段数が、レンズユニット１００が設定可能な固有の絞り値間の露出段差に対して離散的であればよい。換言すると、レンズユニット１００が設定可能な連続する固有の絞り値間の露出段差よりも、絞りテーブルデータにおける連続する設定可能絞り値間の露出段差の方が大きい構成であればよい。

また、前述した実施形態では、レンズユニット１００がカメラ本体部２００に対して装着可能（着脱可能）な撮影レンズである場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、レンズユニット１００としては、機械的にカメラ本体部２００に装着される場合だけでなく、カメラ本体部２００と通信可能であって、カメラ本体部２００側からレンズユニット１００の絞り１０２の動作を制御できる構成であればよい。すなわち、レンズユニット１００としては、カメラ本体部２００と接続できる構成であればよい。

さらに、カメラ１としては、レンズユニット１００とカメラ本体部２００とが一体的に形成されているような、所謂レンズ一体型のカメラ１であってもよい。この場合、絞り１０２に関する情報は、メモリ２１２に予め記憶されているものとする。

また、前述した実施形態では、露出制御部２０７やレンズ情報取得部２０８、テーブル生成部２０９、画像処理部２１０、カメラ制御部２１１などが連動することで、カメラ１の各動作を制御する構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、前述した図２、図５〜７などに図示したフローに従ったプログラムを予めメモリ２１２に格納しておき、当該プログラムをカメラ制御部２１１などが実行することで、カメラ１の各動作を制御する構成であってもよい。

また、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。また、プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、ハードディスク、磁気テープ等の磁気記録媒体、光／光磁気記録媒体でもあってもよい。

また、前述した実施形態では、本発明を実施する撮像装置の一例として監視カメラについて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ、スマートフォンなどの可搬デバイスやウェアラブル端末など、デジタルカメラ以外の撮像装置を採用する構成であってもよい。

（その他の実施形態）
また本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現できる。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現できる。

１ 監視カメラ
１００ レンズユニット
１０２ 絞り
２００ カメラ本体部
２０８ レンズ情報取得部
２０９ レーブル生成部
２１１ カメラ制御部
２１２ メモリ

Claims (15)

1. 絞りの開口径の変化に関する絞り値を変更可能な撮像装置であって、
   撮像素子と、
   少なくとも絞り値を変更することで露出制御を実行する露出制御手段と、
   前記露出制御における絞り値の変更に関する絞り制御情報を生成する生成手段と、
   を有し、
   前記露出制御手段は、被写体の輝度変化に応じて絞り値を変更することで露出制御を実行する場合に、前記生成手段が生成した前記絞り制御情報に基づいて露出制御を実行し、
   前記生成手段は、前記撮像装置において設定可能な固有の絞り値に対して実際の絞り値が離散的に変化するように、露出制御を開始する際の目標となる絞り値と、実際に設定可能な絞り値と、実際に設定可能な絞り値間の差分に関する情報を、前記絞り制御情報として生成し、
   前記実際に設定可能な絞り値の数は、前記設定可能な固有の絞り値の数よりも少なく、
   前記実際に設定可能な絞り値は、前記設定可能な固有の絞り値に含まれる値であることを特徴とする撮像装置。
2. 被写体の測光結果に基づく被写体の明るさが所定範囲に含まれるか否かを判定する第１の判定手段を有し、
   前記生成手段は、前記第１の判定手段により前記被写体の明るさが前記所定範囲に含まれると判定された場合の前記絞り値の開放側の制限値が、前記第１の判定手段により前記被写体の明るさが前記所定範囲に含まれないと判定された場合の前記絞り値の開放側の制限値よりも小絞り側となるように、前記絞り制御情報を生成することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記生成手段が生成した前記絞り制御情報に基づいて前記絞りの開口径を変化させたことに応じた輝度変動の量が所定量以上であるか否かを判定する第２の判定手段を有し、
   前記露出制御手段は、前記第２の判定手段により前記輝度変動が前記所定量以上であると判定された場合に、当該輝度変動に対応させて蓄積時間と増幅量とを変更させることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 前記生成手段は、前記絞りを備えたレンズユニットに関するレンズ情報に基づいて前記絞り制御情報を生成することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の撮像装置。
5. 前記レンズ情報は、前記レンズユニットの識別値と、前記設定可能な固有の絞り値の上限値および下限値と、前記レンズユニットの焦点距離と、前記レンズユニットが備えたレンズが温度変化によってシフトするシフト量と、ＭＴＦ（ＭｏｄｕｌａｔｉｏｎＴｒａｎｓｆｅｒＦｕｎｃｔｉｏｎ）特性と、所定の期間において絞り値を変更した回数と、のうちの少なくとも１つに関する情報を含むことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
6. 前記レンズ情報は、前記レンズユニットがズームレンズであるか否かに関する情報を含み、
   前記生成手段は、前記レンズユニットがズームレンズである場合の方が、前記レンズユニットがズームレンズではない場合よりも、実際に設定可能な絞り値が制限されるように前記絞り制御情報を生成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. 前記生成手段は、前記レンズユニットがズームレンズである場合の方が、前記レンズユニットがズームレンズではない場合よりも、実際に設定可能な絞り値が小絞り側となるように制限されるように前記絞り制御情報を生成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。
8. 前記生成手段は、被写体を撮像する際のシーンに関する情報に基づいて前記絞り制御情報を生成することを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の撮像装置。
9. 前記シーンに関する情報に基づいて被写体を撮像する際のシーンを判定するシーン判定手段を有し、
   前記生成手段は、前記シーン判定手段の判定結果に基づいて前記絞り制御情報を生成することを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
10. 前記シーンに関する情報は、被写体の輝度情報や色情報、絞り値以外のパラメータを変化させることで被写体の輝度変化に応じた露出の追従が可能な露出範囲、所定期間における特定被写体のカウント数に関する情報のうち、少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項８又は９に記載の撮像装置。
11. 前記露出範囲は、被写体の輝度変化に応じて、絞り値を変更する頻度を抑制して、蓄積時間と増幅量とを優先的に変更することで露出制御を実行する露出に関する範囲であることを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
12. 開口径を変化させることで絞り値を変更可能な絞りを備えたレンズを接続できる撮像装置であって、
    撮像素子と、
    少なくとも絞り値を変更することで露出制御を実行する露出制御手段と、
    前記撮像装置に接続された前記レンズから、当該レンズに関する情報を取得する情報取得手段と、
    前記情報取得手段が取得した情報に基づいて、露出制御を開始する際の目標となる絞り値と、実際に設定可能な絞り値と、実際に設定可能な絞り値間の差分と、に関する絞り制御情報を生成する生成手段と、
    を有し、
    前記露出制御手段は、絞り値を変更して露出制御を実行する場合に、前記生成手段が生成した絞り制御情報に基づいて露出制御を実行することを特徴とする撮像装置。
13. 撮像素子を備え、絞りの開口径の変化に関する絞り値を変更可能な撮像装置の制御方法であって、
    少なくとも絞り値を変更することで露出制御を実行する露出制御工程と、
    前記露出制御における絞り値の変更に関する絞り制御情報を生成する生成工程と、有し、
    前記露出制御工程では、被写体の輝度変化に応じて絞り値を変更することで露出制御を実行する場合に、前記生成工程が生成した前記絞り制御情報に基づいて露出制御を実行し、
    前記生成工程は、前記撮像装置において設定可能な固有の絞り値に対して実際の絞り値が離散的に変化するように、露出制御を開始する際の目標となる絞り値と、実際に設定可能な絞り値と、実際に設定可能な絞り値間の差分に関する情報を、前記絞り制御情報として生成し、
    前記実際に設定可能な絞り値の数は、前記設定可能な固有の絞り値の数よりも少なく、
    前記実際に設定可能な絞り値は、前記設定可能な固有の絞り値に含まれる値であることを特徴とする撮像装置の制御方法。
14. 撮像素子を備え、開口径を変化させることで絞り値を変更可能な絞りを備えたレンズを接続できる撮像装置の制御方法であって、
    少なくとも絞り値を変更することで露出制御を実行する露出制御工程と、
    前記撮像装置に接続された前記レンズから、当該レンズに関する情報を取得する情報取得工程と、
    前記情報取得工程で取得された情報に基づいて、露出制御を開始する際の目標となる絞り値と、実際に設定可能な絞り値と、実際に設定可能な絞り値間の差分と、に関する絞り制御情報を生成する生成工程と、
    を有し、
    前記露出制御工程では、絞り値を変更して露出制御を実行する場合に、前記生成工程で生成された絞り制御情報に基づいて露出制御を実行することを特徴とする撮像装置の制御方法。
15. 請求項１３に又は請求項１４に記載の撮像装置の制御方法をコンピュータで実行させるためのコンピュータで読み取り可能なプログラム。

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