撮像装置及びその制御方法
【課題】 焦点距離の変化に応じて絞りの開口径の大きさを制御する、NDフィルタを用いた撮像装置においても、焦点距離の変更前後で露出を一定に保てるようにすること。
【解決手段】 変倍レンズを含むレンズ群（１、１０）と、絞り（４）と、撮像素子（１６）と、NDフィルタ（７）とを有する撮像装置において、被写体の輝度に応じて絞りの開口径を含む露出値を決定し、露出値を決定した後に変倍レンズのレンズ位置が変更された場合に、決定された露出値で制御される露出の状態で撮像素子に入射する被写体像の光量が、変倍レンズのレンズ位置の変更前後で変化しないように変倍レンズの変更前後のレンズ位置に応じて、絞りの開口径を補正すると共に（Ｓ１０３、Ｓ１０４）、絞りの開口径が補正された場合に、変倍レンズの変更前後のレンズ位置に応じて、NDフィルタの位置を補正する（Ｓ１０６、Ｓ１０７）。
【解決手段】 変倍レンズを含むレンズ群（１、１０）と、絞り（４）と、撮像素子（１６）と、NDフィルタ（７）とを有する撮像装置において、被写体の輝度に応じて絞りの開口径を含む露出値を決定し、露出値を決定した後に変倍レンズのレンズ位置が変更された場合に、決定された露出値で制御される露出の状態で撮像素子に入射する被写体像の光量が、変倍レンズのレンズ位置の変更前後で変化しないように変倍レンズの変更前後のレンズ位置に応じて、絞りの開口径を補正すると共に（Ｓ１０３、Ｓ１０４）、絞りの開口径が補正された場合に、変倍レンズの変更前後のレンズ位置に応じて、NDフィルタの位置を補正する（Ｓ１０６、Ｓ１０７）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及びその制御方法に関し、更に詳しくは、NDフィルタを用いて露出の制御を行うと共に、変倍機能を有する撮像装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ズーム機能を搭載したデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像装置では、レンズユニット内のズーム倍率制御に関連するレンズ、または、そのレンズを含む群を前後に制御することによりズーム倍率を変化させる制御を行っている。しかし、通常、ズーム倍率の変更により焦点距離が変化することで入射光量の減衰の発生により最小Ｆ値が変化し、露出が変わってしまう。例えば、レンズ仕様が「F1.8〜F2.8」の場合、ズーム倍率を最大（テレ端）に制御すると、絞りの開口径が開放、すなわち、一番開いた状態に設定してあっても入射光量の減衰が発生し、露出が暗くなって最小Ｆ値が大きくなってしまう。このような仕様の場合、絞りの開口径が開放であっても最小F値がF1.8に設定できずに、ズーム倍率の変更による露出変化で最大F2.8まで最小F値が大きくなる。
【０００３】
多くの撮像装置のズームレンズでは、絞りの前の群(絞りよりも被写体側の群)を光軸上を前後に移動させることでズーム倍率の制御を行っている。そのため、ズーム倍率がテレ端で決められた最小F値（例えば、上述した仕様例ではF2.8）より大きなF値をとる開口径に絞りを制御した場合、F値を一定に保ちながらズーム操作を行うことが可能である。すなわち、テレ端の最小F値以上のF値に対応する絞りの開口径ではズーム倍率が変化しても露出を保持することが可能である。しかし、テレ端で決められた最小F値に対応する絞りの開口径よりも大きな開口径では、絞りの開口径が同じであってもズーム倍率によってF値は変化する。
【０００４】
一方、撮像装置の小型化、また、広角化の要望が大きくなり、絞りの前の群だけでなく、後ろの群（絞りよりも撮像装置側の群）を光軸上を前後に制御することでズーム制御を行うズームレンズが考えらている。このようなズームレンズを用いる場合、絞りの前の群のみの制御と異なり、絞りの開口径に対して絞りの後ろの焦点距離が変化するため、絞りの開口径全域でズーム倍率に応じてF値が変化してしまう問題が発生する。
【０００５】
そこで、第１の方法として、ズーム制御による焦点距離の変化に対するF値の変化分を絞りの開口径の大きさを制御することにより、F値を補正し露出を保つ方法が提案されている。例えば、ズームレンズのズーム制御により取り得る焦点距離毎にF値に対する絞りの開口径の大きさを定義したテーブルを持ち、このテーブルを用いて補正する方法が提案されている。この方法では、ズーム制御を行った場合、ズーム倍率と現在のF値とからテーブルに定義した絞りの開口径の大きさを算出し、その後、算出した開口径に制御することで露出を保持した状態でのズーム制御を可能にする（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、第２の方法として、ゲイン回路、電子シャッター回路などを用いる方法が提案されている。この方法では、ズーム制御を行った場合、ズーム制御による焦点距離の変化に応じて、露出変化を打ち消すようにゲイン回路によりゲイン値で補正を行う。また同様に、電子シャッター回路により撮像素子の蓄積を制御し露出制御状態を補正する（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８‐２７９９５７号公報
【特許文献２】特開平９‐５１４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のNDフィルタを用いる撮像装置に、上述した第１の方法を適用した場合、図５に示すように、開口径を覆うNDフィルタの面積、位置、濃度などの状態変化が発生することが考えられる。特に、透過率あるいは濃度がグラデーション状に変化するNDフィルタを用いる場合や、NDフィルタが開口径を全覆いしていない半がかりの状態の場合に発生し、その場合、NDフィルタの状態変化に起因する露出変化が顕著になってしまう。
【０００９】
また、第２の方法では、絞りの開口径の大きさを制御せずに焦点距離の変化で生じる露出変化を補正するため、第１の方法のように開口径を覆うNDフィルタの面積、位置、濃度などの状態変化が生じない。そのため、NDフィルタによる露出変化は発生しない。しかし、ゲイン回路を用いる場合、露出変化分をゲイン値を大きくすることで電気的に補正を行うため、撮像画像にノイズが発生してしまう。また、電子シャッター回路を用いる場合、補正により低速側に制御され、スローシャッター領域に入り易いため、動解像度が低下してしまう。そのため、良好な画像を得ることが困難となる。
【００１０】
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、焦点距離の変化に応じて絞りの開口径の大きさを制御する、NDフィルタを用いた撮像装置において、焦点距離の変更前後で露出を一定に保てるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、変倍レンズを含むレンズ群と、絞りと、前記レンズ群及び前記絞りを介して入射する、被写体の被写体像を画像信号に変換する撮像手段と、前記被写体像の光路に対して挿入及び退避可能な、前記撮像手段に入射する被写体像の光量を調整するフィルタと、前記被写体の輝度に応じて、前記絞りの開口径を含む露出値を決定する決定手段と、前記決定手段により前記露出値を決定した後に前記変倍レンズのレンズ位置が変更された場合に、前記変倍レンズの変更前後のレンズ位置に応じて、前記絞りの開口径を補正する絞り補正手段と、前記絞り補正手段により前記絞りの開口径が補正された場合に、前記変倍レンズの変更前後のレンズ位置に応じて、前記フィルタの位置を補正するフィルタ補正手段とを有し、前記絞り補正手段及び前記フィルタ補正手段は、前記決定手段で決定された前記露出値で制御される露出の状態で前記撮像手段に入射する被写体像の光量が、前記変倍レンズのレンズ位置の変更前後で変化しないように補正する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、焦点距離の変化に応じて絞りの開口径の大きさを制御する、NDフィルタを用いた撮像装置において、焦点距離の変更前後で露出を一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る撮像装置の概略構成の一例を示すブロック図。
【図２】本発明の実施形態に係る撮像装置の制御方法を示すフローチャート。
【図３】本発明の実施形態に係る絞り補正テーブルと、補正前後の開口径の一例を示す図。
【図４】本発明の実施形態に係るNDフィルタ補正テーブルと、補正前後のNDフィルタの位置の一例を示す図。
【図５】焦点距離の変化に伴う絞りの開口径の変化と、NDフィルタ位置との関係を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置１００の概略構成の一例を示すブロック図である。撮像装置１００は、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどを含む。
【００１６】
図１において、１は絞り４に対して被写体側に位置する第１レンズ群、１０は絞り４に対して撮像素子１６側（撮像装置の本体側）に配置された第２レンズ群を示している。すなわち、第１レンズ群１には、絞り４の開口を通過する前の光が入射し、第２のレンズ群には、絞り４の開口を通過した後の光が入射する。第１レンズ群１及び第２レンズ群１０は、ズーム制御のためレンズ光軸上を前後に制御される。なお、図１では簡略化して１枚のレンズを図示しているが、通常、第１レンズ群１、第２レンズ群１０は、それぞれ複数枚のレンズから構成される。また、第１レンズ群１、第２レンズ群１０はズーム制御の他に、フォーカス制御、防振制御の機能を有する場合もある。なお、第１レンズ群１や第２レンズ群１０は１枚のレンズから構成されていてもよく、本実施形態では、1枚のレンズから構成されている場合も含めてレンズ群と称する。
【００１７】
レンズ駆動モータ２は、ズーム駆動部１３から供給される駆動電力に応じて、第１レンズ群１を光軸上を前後に駆動する。同様に、レンズ駆動モータ１１もズーム駆動部１３から供給される駆動電力に応じて、第２レンズ群１０を光軸上を前後に駆動する。レンズ状態検出回路３は第１レンズ群１の駆動状態を検出し、その検出結果をマイクロコンピュータ２０に出力する。同様に、レンズ状態検出回路１２も第２レンズ群１０の駆動状態を検出し、その検出結果をマイクロコンピュータ２０に出力する。
【００１８】
絞り４は、撮像装置１００の外部から入射する光量を調整する絞り羽根などである。絞り駆動モータ５は、絞り駆動部１４より供給される駆動電力に応じて絞り４を駆動する。絞り状態検出回路６は、絞り４の駆動状態を検出し、その検出結果をマイクロコンピュータ２０に出力する。第１レンズ群１、第２レンズ群１０の移動により焦点距離が変化した場合、マイクロコンピュータ２０から算出された絞りの開口径となるように、絞り駆動モータ５、絞り状態検出回路６により絞り４の制御を行う。
【００１９】
ND（Neutral Density）フィルタ７は、撮像素子１６への入射光路に対して挿入及び退避可能に構成され、挿入することで第１レンズ群１から入射する光を減少させる。NDフィルタ駆動モータ８は、NDフィルタ駆動部１５により供給される駆動電力に応じてNDフィルタ７を駆動する。NDフィルタ駆動検出回路９は、NDフィルタ７の駆動状態を検出し、その検出結果をマイクロコンピュータ２０に出力する。また、後述するように、絞り４が補正され開口径が変化した場合、マイクロコンピュータ２０は、出力された検出結果からNDフィルタ７の位置を算出し、露出を保つためにNDフィルタ駆動モータ８、NDフィルタ駆動検出回路９によりNDフィルタ７の制御を行う。なお、本実施形態では、NDフィルタ７として透過率あるいは濃度がグラデーション状に変化するNDフィルタを例にとって説明するが、単濃度のものであってもよい。また、図１では簡略化して１枚のNDフィルタを図示しているが、NDフィルタ７は、複数枚で構成されていても構わない。
【００２０】
１６は、ＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサなどの撮像素子であり、第１レンズ群１から第２レンズ群１０までを介して入射する被写体の光学像を光電変換し、得られた電荷を蓄積する。撮像素子１６の各画素に蓄えられた電荷（画像信号）は、後述する撮像素子駆動部２７の駆動パルスに応じてＣＤＳ／ＡＧＣ回路１７に出力される。ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１７は、出力された画像信号をサンプリング及び増幅する。なお、サンプリングでは相関二重サンプリング（CDS：Correlated Double Sampling）が、増幅では自動利得調整（AGC：Auto Gain Control）が行われる。そして、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１７により処理された画像信号（アナログ信号）は、Ａ／Ｄ変換器１８において、デジタル画像信号に変換される。デジタル信号処理回路１９は、Ａ／Ｄ変換器１８から出力されたデジタル画像信号に対して種々の信号処理を行う。
【００２１】
記録部２５は、デジタル信号処理回路１９で生成された画像をメモリカードなどの外部メモリに書き出す。
【００２２】
マイクロコンピュータ２０は、マイクロコントローラや単にコントローラと称される回路であり、撮像装置１００の動作を統括的に制御する。例えば、マイクロコンピュータ２０は、デジタル信号処理回路１９からの輝度や色等の情報を受けて、各種の演算処理を行う。
【００２３】
マイクロコンピュータ２０が行う制御の１つとして、撮像素子１６に入射する被写体像の光量を適正に調節するために、次の制御を行う。まず、撮像された画像の測光値（輝度値）から、適正露出にするための絞り４、NDフィルタ７などのパラメータを含む露出値を決定する。そして、絞り駆動部１４、NDフィルタ駆動部１５は、この算出結果を基に、絞り４、NDフィルタ７を駆動制御する。なお、本実施形態では絞り４及びNDフィルタ７は自動露出（ＡＥ）制御される例を示すが、ユーザがマニュアルで操作できる形態であっても構わない。
【００２４】
また、マイクロコンピュータ２０は、後述する外部キー２３によりユーザが指示したズーム倍率となるように、第１レンズ群１、第２レンズ群１０を駆動する。また、外部キー２３によりズーム倍率の変更が指示された場合には、露出状態を維持するために、露出補正回路２１により算出された、絞り４の開口径及びNDフィルタ７の位置を調整するための補正値に基づいて、絞り４、NDフィルタ７を調整する。なお、ズーム倍率が変更された場合の露出補正回路２１及びマイクロコンピュータ２０が行う制御の詳細については後述する。
【００２５】
絞り駆動部１４は、マイクロコンピュータ２０による制御に基づき、絞り駆動モータ５へ駆動電力を供給する。例えば、絞り駆動部１４は、撮像素子１６が撮像した画像の測光値（輝度値）に応じてマイクロコンピュータ２０により求められた露出値に基づく制御により、絞り４を絞る、または、開くための駆動電力を供給する。これにより、撮像装置１００では、撮像素子１６に適正な光量が入射するように絞り調整を行うことが可能となる。なお、測光センサを別に設け、測光センサから得られた測光値を用いて絞り４を制御しても構わない。
【００２６】
NDフィルタ駆動部１５は、マイクロコンピュータ２０による制御に基づき、NDフィルタ駆動モータ８へ駆動電力を供給する。例えば、NDフィルタ駆動部１５は、撮像素子１６が撮像した画像の測光値（輝度値）に応じてマイクロコンピュータ２０により求められた露出値に基づく制御により、NDフィルタ７の挿入位置を変えるための駆動電力を供給する。これにより、撮像装置では、撮像された画像の測光値に応じて撮像素子１６に入射する光の光量を調整することが可能となる。
【００２７】
撮像素子駆動部２７は、マイクロコンピュータ２０による制御に基づき、撮像素子１６を駆動するための駆動パルス等を撮像素子１６へ供給し、撮像素子１６で撮像した画像の読み出しや露光時間の調整を行う。例えば、撮像素子駆動部２７は、撮像素子１６により撮像された画像の測光値に応じたマイクロコンピュータ２０の制御により、所定の露光時間で撮像素子１６の露光を行うための駆動パルスを供給する。これにより、撮像装置１００では、撮像された画像の測光値に応じて撮像素子１６の露光時間を調整し、その画像を読み出すことが可能となる。
【００２８】
メモリ２２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）などであり、一時的にデータを保存する。例えば、メモリ２２は、撮像素子１６で撮像されてデジタル信号処理回路１９で処理された後の画像データなどを一時的に保存する。また、撮像装置１００を駆動するためのプログラムもメモリ２２に保存され、マイクロコンピュータ２０で逐次呼び出され実行される。また、事前にシミュレーションによる絞り４、NDフィルタ７の補正位置を使用する場合は、補正位置データを保存するものとする。
【００２９】
外部キー２３は、撮像装置１００のズーム倍率の変更や各種設定を行うために使用する。このとき、外部キーの操作をユーザに知らせるために表示装置２４にアイコンやメッセージを表示する。
【００３０】
次に、図２のフローチャートを参照して、ズーム倍率が変更された場合に、露出補正回路２１及びマイクロコンピュータ２０が行う制御方法について説明する。なお、図２に示す処理は、外部キー２３によるズーム倍率の変更が指示された場合に、通常のＡＥが行われるよりも短い所定周期で実行されるものとする。
【００３１】
まず、Ｓ１０１において、マイクロコンピュータ２０は、レンズ状態検出回路３及び１２により検出された第１レンズ群１、第２レンズ群１０の制御位置を取得してズーム位置を算出し、算出したズーム位置を示す情報を露出補正回路２１に伝える。
【００３２】
Ｓ１０２において、マイクロコンピュータ２０は、絞り状態検出回路６により検出された絞り４の制御位置を取得して、取得した制御位置を示す情報を露出補正回路２１に伝える。また、マイクロコンピュータ２０は、NDフィルタ駆動検出回路９により検出されたNDフィルタ７の制御位置を取得して、取得した制御位置を示す情報を露出補正回路２１に伝える。
【００３３】
次に、Ｓ１０３において、露出補正回路２１は、Ｓ１０１で取得したズーム位置と、ズーム倍率変更前のズーム位置と（変更前後の変倍レンズ位置）、Ｓ１０２で取得した絞り４の制御位置とから、露出を維持するための絞り４の制御位置を求める。そして、求めた制御位置をマイクロコンピュータ２０に出力する。制御位置は、ズーム倍率の変更のたびに露出補正回路２１が算出しても良いが、ここでは実行速度を高速化するために、Ｓ１０１で求めたズーム位置とＳ１０２で求めた絞り４の制御位置とから、変更すべき絞りの制御位置を記した絞り補正テーブルを用いて求める。以上のようにして、ズーム倍率の変更による露出変化量を補償するために、ズーム倍率の変更前よりもズーム倍率の変更後の絞り４の開口径を小さくまたは大きくする。
【００３４】
図３（ａ）は、このような絞り補正テーブルの一例を示す。図３（ａ）において、「ズーム位置」は、テレ端を１倍、ワイド端を０倍として正規化した値を示しており、表中の数字は、絞り駆動部１４に与えられるエンコーダの値を示している。なお、図３（ａ）におけるズーム位置の値は、第１レンズ群１及び第２レンズ群１０のズーム位置に基づいて算出される値であり、テレ端に近いほど撮像装置１００の焦点距離が長く、ワイド端に近いほど焦点距離が短い。この例では、絞り４の開口径が狭いほどエンコーダの値が小さく、開口径が広くなるほど値が大きくなっている。例えば、ズーム位置が０．１から０．４に変化し、絞り４の現在の制御位置がエンコーダの値で２００である場合、２３０が補正後の制御位置となる。すなわち、ズーム位置がテレ側に変化するのに対応させて、絞り４の開口径を大きくする必要があることを示している。図３（ｂ）は、このときの絞り４の開口径の変化を示した図であり、点線が変化前の制御位置を示している。なお、図３（ａ）の絞り補正テーブルはシミュレーション結果から算出された、ズーム位置に対する絞りの制御位置を記したものである。また、これらの値は一例であって、ズーム位置に対する絞りの制御位置を表す値が保持されていればよい。絞り補正テーブルはメモリ２２に保存されており、使用する場合、マイクロコンピュータ２０を介して露出補正回路２１が読み出すことができる。なお、絞り補正テーブルは、メモリ２２に限らず、マイクロコンピュータ２０内の不図示のメモリに保存しておくなど、マイクロコンピュータ２０がアクセス可能な他のメモリに保存しておいても良い。
【００３５】
次に、Ｓ１０４において、Ｓ１０３により算出された絞りの制御位置に絞り４を駆動する。ここでは、マイクロコンピュータ２０の命令により絞り駆動部１４から絞り駆動モータ５を駆動させ、絞り４を駆動させる。
【００３６】
その後、露出補正回路２１は、Ｓ１０５において、Ｓ１０４により制御された絞りの制御位置と、Ｓ１０２で取得したNDフィルタ７の位置とから、露出を維持するために、NDフィルタ７の位置の補正制御が必要か否かを判定する。ここでは、Ｓ１０４による補正制御後の絞り４の開口径の少なくとも一部をNDフィルタ７が覆っているか否かを判定し、絞り４の開口径をNDフィルタ７が覆っていると判定された場合はＳ１０６に進む。一方、絞り４の開口径にNDフィルタ７がかかっていないと判定された場合は、処理を終了する。
【００３７】
Ｓ１０６において露出補正回路２１は、Ｓ１０１で取得したズーム位置と、変更前のズーム位置と（変更前後の変倍レンズ位置）、Ｓ１０２で取得したNDフィルタ７の制御位置とから、露出を維持するためのNDフィルタ７の制御位置を求める。そして、求めた制御位置を、マイクロコンピュータ２０に出力する。制御位置はズーム倍率の変更の度に露出補正回路２１が算出しても良いが、実行速度を高速化するため、Ｓ１０１で求めたズーム位置とＳ１０２で求めたNDフィルタ７の位置とから、NDフィルタ７の制御位置を記したNDフィルタ補正テーブルを用いて求める。ここで用いるNDフィルタ補正テーブルの一例を図４（ａ）に示す。図４（ａ）において、「ズーム位置」は、テレ端を１倍、ワイド端を０倍として正規化した値を示しており、表中の数字は、NDフィルタ駆動部１５に与えられるエンコーダの値を示している。なお、図４（ａ）におけるズーム位置の値は、第１レンズ群１及び第２レンズ群１０のズーム位置に基づいて算出される値である。この例では、NDフィルタ７を完全に挿入した場合の値が０で、退避する方向に移動するほど、値が大きくなっている。例えば、ズーム位置が０．１から０．４に変化し、現在のNDフィルタ７の制御位置がエンコーダの値で８０である場合、８６が制御位置となる。すなわち、ズーム位置がテレ側に変化するのに対応させて、NDフィルタ７を退避側に移動させる必要があることを示している。これは、ズーム位置の変化に対応させて絞り４の開口径を大きくすることで、ズーム位置の変化前よりも多くNDフィルタ７の透過率の低い部分が開口径にかかるためである。そのような状態では、撮像素子１６に入射する光量を必要以上に減少させてしまうので、上述したようにNDフィルタ７を退避側に移動させることで、ズーム位置の変化前と同程度 NDフィルタ７の透過率の低い部分が開口径にかかるようにする。
【００３８】
図４（ｂ）は、このときのNDフィルタ７の変化を示した図であり、点線が変化前の制御位置を示している。
【００３９】
なお、ズーム位置が０．１から０．４に変化し、現在のNDフィルタ７の制御位置がエンコーダの値で２０である場合、１４が制御位置となる。この場合は、ズーム位置がテレ側に変化するのに対応させて、NDフィルタ７を挿入側に移動させる必要があることを示している。これは、ズーム位置の変化に対応させて絞り４の開口径を大きくすることで、ズーム位置の変化前よりも多くNDフィルタ７の透過率の高い部分が開口径にかかるためである。そのような状態では、撮像素子１６に入射する光量を必要以上に透過させてしまうので、上述したようにNDフィルタ７を挿入側に移動させることで、ズーム位置の変化前と同程度 NDフィルタ７の透過率の低い部分が開口径にかかるようにする。
【００４０】
また、現在のNDフィルタ７の制御位置がエンコーダの値で６０である場合、どのズーム位置でも６０が制御位置となる。この場合は、ズーム位置が変化してもNDフィルタ７を移動させる必要がないことを示している。これは、ズーム位置の変化に対応させて絞り４の開口径を大きくしても開口径を通過する光の減少量に変化がないためである。
【００４１】
以上のように、同様のズーム変化があっても、ズーム変化前のNDフィルタ７の挿入位置に応じて挿入側及び退避側のどちらにNDフィルタ７を移動させるかが変わってくる。すなわち、ズーム変化前のNDフィルタ７の挿入位置が予め決められた所定位置より挿入側である場合と退避側である場合とで、ズーム変化に応じてNDフィルタ７を移動させる方向が異なる。
【００４２】
なお、図４（ａ）のNDフィルタ補正テーブルはシミュレーション結果から算出された、ズーム位置に対するNDフィルタ７の制御位置を記したものである。
【００４３】
ここで、NDフィルタ補正テーブル内に絞りの要素を含んでいないのは、図２における制御では、NDフィルタ７と絞り４とは同時に制御を行わないためである。なお、図４（ａ）に例示した値は一例であって、ズーム位置に対するNDフィルタの制御位置と表す値が保持されていればよい。例えば、本実施形態では、NDフィルタ７がグラデーション状のNDフィルタである場合について説明している。これに対し、NDフィルタ７が単濃度の場合には、図５（ａ）に示すような絞りの開口径への半がかり状態とならないように、開口径全体を完全に覆うか、または開口径から完全に退避するような制御位置を表す値を保持していればよい。
【００４４】
NDフィルタ補正テーブルはメモリ２２に保存されており、使用する場合、マイクロコンピュータ２０を介して露出補正回路２１が読み出すことができる。なお、NDフィルタ補正テーブルは、メモリ２２に限らず、マイクロコンピュータ２０内の不図示のメモリに保存しておくなど、マイクロコンピュータ２０がアクセス可能な他のメモリに保存しておいても良い。
【００４５】
最後に、Ｓ１０７において、Ｓ１０６で算出されたNDフィルタの制御位置にNDフィルタ７を駆動する。ここでは、マイクロコンピュータ２０の命令によりNDフィルタ駆動部１５からNDフィルタ駆動モータ８を駆動させ、NDフィルタ７を駆動させる。
【００４６】
このNDフィルタ位置制御により、ズーム位置の変更に伴う絞りの開口径の変化に対して、開口径を覆うNDフィルタの面積、位置、濃度などの状態変化による露出変化を生じてしまうことなく、焦点距離の変更前後で露出を一定に保つことが可能となる。
【００４７】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。
【００４８】
例えば、本実施形態では、図１に示すように、全て独立した回路部の構成を示しているが、全ての構成又はその一部はマイクロコンピュータ２０内に構成するようにする形態であってもよい。また、図２に示す処理は、露出補正回路２１とマイクロコンピュータ２０とにより行われるものとして説明したが、露出補正回路２１の構成をマイクロコンピュータ２０内に構成し、図２の処理を全てマイクロコンピュータ２０が行うようにしても構わない。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及びその制御方法に関し、更に詳しくは、NDフィルタを用いて露出の制御を行うと共に、変倍機能を有する撮像装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ズーム機能を搭載したデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像装置では、レンズユニット内のズーム倍率制御に関連するレンズ、または、そのレンズを含む群を前後に制御することによりズーム倍率を変化させる制御を行っている。しかし、通常、ズーム倍率の変更により焦点距離が変化することで入射光量の減衰の発生により最小Ｆ値が変化し、露出が変わってしまう。例えば、レンズ仕様が「F1.8〜F2.8」の場合、ズーム倍率を最大（テレ端）に制御すると、絞りの開口径が開放、すなわち、一番開いた状態に設定してあっても入射光量の減衰が発生し、露出が暗くなって最小Ｆ値が大きくなってしまう。このような仕様の場合、絞りの開口径が開放であっても最小F値がF1.8に設定できずに、ズーム倍率の変更による露出変化で最大F2.8まで最小F値が大きくなる。
【０００３】
多くの撮像装置のズームレンズでは、絞りの前の群(絞りよりも被写体側の群)を光軸上を前後に移動させることでズーム倍率の制御を行っている。そのため、ズーム倍率がテレ端で決められた最小F値（例えば、上述した仕様例ではF2.8）より大きなF値をとる開口径に絞りを制御した場合、F値を一定に保ちながらズーム操作を行うことが可能である。すなわち、テレ端の最小F値以上のF値に対応する絞りの開口径ではズーム倍率が変化しても露出を保持することが可能である。しかし、テレ端で決められた最小F値に対応する絞りの開口径よりも大きな開口径では、絞りの開口径が同じであってもズーム倍率によってF値は変化する。
【０００４】
一方、撮像装置の小型化、また、広角化の要望が大きくなり、絞りの前の群だけでなく、後ろの群（絞りよりも撮像装置側の群）を光軸上を前後に制御することでズーム制御を行うズームレンズが考えらている。このようなズームレンズを用いる場合、絞りの前の群のみの制御と異なり、絞りの開口径に対して絞りの後ろの焦点距離が変化するため、絞りの開口径全域でズーム倍率に応じてF値が変化してしまう問題が発生する。
【０００５】
そこで、第１の方法として、ズーム制御による焦点距離の変化に対するF値の変化分を絞りの開口径の大きさを制御することにより、F値を補正し露出を保つ方法が提案されている。例えば、ズームレンズのズーム制御により取り得る焦点距離毎にF値に対する絞りの開口径の大きさを定義したテーブルを持ち、このテーブルを用いて補正する方法が提案されている。この方法では、ズーム制御を行った場合、ズーム倍率と現在のF値とからテーブルに定義した絞りの開口径の大きさを算出し、その後、算出した開口径に制御することで露出を保持した状態でのズーム制御を可能にする（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、第２の方法として、ゲイン回路、電子シャッター回路などを用いる方法が提案されている。この方法では、ズーム制御を行った場合、ズーム制御による焦点距離の変化に応じて、露出変化を打ち消すようにゲイン回路によりゲイン値で補正を行う。また同様に、電子シャッター回路により撮像素子の蓄積を制御し露出制御状態を補正する（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８‐２７９９５７号公報
【特許文献２】特開平９‐５１４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のNDフィルタを用いる撮像装置に、上述した第１の方法を適用した場合、図５に示すように、開口径を覆うNDフィルタの面積、位置、濃度などの状態変化が発生することが考えられる。特に、透過率あるいは濃度がグラデーション状に変化するNDフィルタを用いる場合や、NDフィルタが開口径を全覆いしていない半がかりの状態の場合に発生し、その場合、NDフィルタの状態変化に起因する露出変化が顕著になってしまう。
【０００９】
また、第２の方法では、絞りの開口径の大きさを制御せずに焦点距離の変化で生じる露出変化を補正するため、第１の方法のように開口径を覆うNDフィルタの面積、位置、濃度などの状態変化が生じない。そのため、NDフィルタによる露出変化は発生しない。しかし、ゲイン回路を用いる場合、露出変化分をゲイン値を大きくすることで電気的に補正を行うため、撮像画像にノイズが発生してしまう。また、電子シャッター回路を用いる場合、補正により低速側に制御され、スローシャッター領域に入り易いため、動解像度が低下してしまう。そのため、良好な画像を得ることが困難となる。
【００１０】
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、焦点距離の変化に応じて絞りの開口径の大きさを制御する、NDフィルタを用いた撮像装置において、焦点距離の変更前後で露出を一定に保てるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、変倍レンズを含むレンズ群と、絞りと、前記レンズ群及び前記絞りを介して入射する、被写体の被写体像を画像信号に変換する撮像手段と、前記被写体像の光路に対して挿入及び退避可能な、前記撮像手段に入射する被写体像の光量を調整するフィルタと、前記被写体の輝度に応じて、前記絞りの開口径を含む露出値を決定する決定手段と、前記決定手段により前記露出値を決定した後に前記変倍レンズのレンズ位置が変更された場合に、前記変倍レンズの変更前後のレンズ位置に応じて、前記絞りの開口径を補正する絞り補正手段と、前記絞り補正手段により前記絞りの開口径が補正された場合に、前記変倍レンズの変更前後のレンズ位置に応じて、前記フィルタの位置を補正するフィルタ補正手段とを有し、前記絞り補正手段及び前記フィルタ補正手段は、前記決定手段で決定された前記露出値で制御される露出の状態で前記撮像手段に入射する被写体像の光量が、前記変倍レンズのレンズ位置の変更前後で変化しないように補正する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、焦点距離の変化に応じて絞りの開口径の大きさを制御する、NDフィルタを用いた撮像装置において、焦点距離の変更前後で露出を一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る撮像装置の概略構成の一例を示すブロック図。
【図２】本発明の実施形態に係る撮像装置の制御方法を示すフローチャート。
【図３】本発明の実施形態に係る絞り補正テーブルと、補正前後の開口径の一例を示す図。
【図４】本発明の実施形態に係るNDフィルタ補正テーブルと、補正前後のNDフィルタの位置の一例を示す図。
【図５】焦点距離の変化に伴う絞りの開口径の変化と、NDフィルタ位置との関係を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置１００の概略構成の一例を示すブロック図である。撮像装置１００は、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどを含む。
【００１６】
図１において、１は絞り４に対して被写体側に位置する第１レンズ群、１０は絞り４に対して撮像素子１６側（撮像装置の本体側）に配置された第２レンズ群を示している。すなわち、第１レンズ群１には、絞り４の開口を通過する前の光が入射し、第２のレンズ群には、絞り４の開口を通過した後の光が入射する。第１レンズ群１及び第２レンズ群１０は、ズーム制御のためレンズ光軸上を前後に制御される。なお、図１では簡略化して１枚のレンズを図示しているが、通常、第１レンズ群１、第２レンズ群１０は、それぞれ複数枚のレンズから構成される。また、第１レンズ群１、第２レンズ群１０はズーム制御の他に、フォーカス制御、防振制御の機能を有する場合もある。なお、第１レンズ群１や第２レンズ群１０は１枚のレンズから構成されていてもよく、本実施形態では、1枚のレンズから構成されている場合も含めてレンズ群と称する。
【００１７】
レンズ駆動モータ２は、ズーム駆動部１３から供給される駆動電力に応じて、第１レンズ群１を光軸上を前後に駆動する。同様に、レンズ駆動モータ１１もズーム駆動部１３から供給される駆動電力に応じて、第２レンズ群１０を光軸上を前後に駆動する。レンズ状態検出回路３は第１レンズ群１の駆動状態を検出し、その検出結果をマイクロコンピュータ２０に出力する。同様に、レンズ状態検出回路１２も第２レンズ群１０の駆動状態を検出し、その検出結果をマイクロコンピュータ２０に出力する。
【００１８】
絞り４は、撮像装置１００の外部から入射する光量を調整する絞り羽根などである。絞り駆動モータ５は、絞り駆動部１４より供給される駆動電力に応じて絞り４を駆動する。絞り状態検出回路６は、絞り４の駆動状態を検出し、その検出結果をマイクロコンピュータ２０に出力する。第１レンズ群１、第２レンズ群１０の移動により焦点距離が変化した場合、マイクロコンピュータ２０から算出された絞りの開口径となるように、絞り駆動モータ５、絞り状態検出回路６により絞り４の制御を行う。
【００１９】
ND（Neutral Density）フィルタ７は、撮像素子１６への入射光路に対して挿入及び退避可能に構成され、挿入することで第１レンズ群１から入射する光を減少させる。NDフィルタ駆動モータ８は、NDフィルタ駆動部１５により供給される駆動電力に応じてNDフィルタ７を駆動する。NDフィルタ駆動検出回路９は、NDフィルタ７の駆動状態を検出し、その検出結果をマイクロコンピュータ２０に出力する。また、後述するように、絞り４が補正され開口径が変化した場合、マイクロコンピュータ２０は、出力された検出結果からNDフィルタ７の位置を算出し、露出を保つためにNDフィルタ駆動モータ８、NDフィルタ駆動検出回路９によりNDフィルタ７の制御を行う。なお、本実施形態では、NDフィルタ７として透過率あるいは濃度がグラデーション状に変化するNDフィルタを例にとって説明するが、単濃度のものであってもよい。また、図１では簡略化して１枚のNDフィルタを図示しているが、NDフィルタ７は、複数枚で構成されていても構わない。
【００２０】
１６は、ＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサなどの撮像素子であり、第１レンズ群１から第２レンズ群１０までを介して入射する被写体の光学像を光電変換し、得られた電荷を蓄積する。撮像素子１６の各画素に蓄えられた電荷（画像信号）は、後述する撮像素子駆動部２７の駆動パルスに応じてＣＤＳ／ＡＧＣ回路１７に出力される。ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１７は、出力された画像信号をサンプリング及び増幅する。なお、サンプリングでは相関二重サンプリング（CDS：Correlated Double Sampling）が、増幅では自動利得調整（AGC：Auto Gain Control）が行われる。そして、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１７により処理された画像信号（アナログ信号）は、Ａ／Ｄ変換器１８において、デジタル画像信号に変換される。デジタル信号処理回路１９は、Ａ／Ｄ変換器１８から出力されたデジタル画像信号に対して種々の信号処理を行う。
【００２１】
記録部２５は、デジタル信号処理回路１９で生成された画像をメモリカードなどの外部メモリに書き出す。
【００２２】
マイクロコンピュータ２０は、マイクロコントローラや単にコントローラと称される回路であり、撮像装置１００の動作を統括的に制御する。例えば、マイクロコンピュータ２０は、デジタル信号処理回路１９からの輝度や色等の情報を受けて、各種の演算処理を行う。
【００２３】
マイクロコンピュータ２０が行う制御の１つとして、撮像素子１６に入射する被写体像の光量を適正に調節するために、次の制御を行う。まず、撮像された画像の測光値（輝度値）から、適正露出にするための絞り４、NDフィルタ７などのパラメータを含む露出値を決定する。そして、絞り駆動部１４、NDフィルタ駆動部１５は、この算出結果を基に、絞り４、NDフィルタ７を駆動制御する。なお、本実施形態では絞り４及びNDフィルタ７は自動露出（ＡＥ）制御される例を示すが、ユーザがマニュアルで操作できる形態であっても構わない。
【００２４】
また、マイクロコンピュータ２０は、後述する外部キー２３によりユーザが指示したズーム倍率となるように、第１レンズ群１、第２レンズ群１０を駆動する。また、外部キー２３によりズーム倍率の変更が指示された場合には、露出状態を維持するために、露出補正回路２１により算出された、絞り４の開口径及びNDフィルタ７の位置を調整するための補正値に基づいて、絞り４、NDフィルタ７を調整する。なお、ズーム倍率が変更された場合の露出補正回路２１及びマイクロコンピュータ２０が行う制御の詳細については後述する。
【００２５】
絞り駆動部１４は、マイクロコンピュータ２０による制御に基づき、絞り駆動モータ５へ駆動電力を供給する。例えば、絞り駆動部１４は、撮像素子１６が撮像した画像の測光値（輝度値）に応じてマイクロコンピュータ２０により求められた露出値に基づく制御により、絞り４を絞る、または、開くための駆動電力を供給する。これにより、撮像装置１００では、撮像素子１６に適正な光量が入射するように絞り調整を行うことが可能となる。なお、測光センサを別に設け、測光センサから得られた測光値を用いて絞り４を制御しても構わない。
【００２６】
NDフィルタ駆動部１５は、マイクロコンピュータ２０による制御に基づき、NDフィルタ駆動モータ８へ駆動電力を供給する。例えば、NDフィルタ駆動部１５は、撮像素子１６が撮像した画像の測光値（輝度値）に応じてマイクロコンピュータ２０により求められた露出値に基づく制御により、NDフィルタ７の挿入位置を変えるための駆動電力を供給する。これにより、撮像装置では、撮像された画像の測光値に応じて撮像素子１６に入射する光の光量を調整することが可能となる。
【００２７】
撮像素子駆動部２７は、マイクロコンピュータ２０による制御に基づき、撮像素子１６を駆動するための駆動パルス等を撮像素子１６へ供給し、撮像素子１６で撮像した画像の読み出しや露光時間の調整を行う。例えば、撮像素子駆動部２７は、撮像素子１６により撮像された画像の測光値に応じたマイクロコンピュータ２０の制御により、所定の露光時間で撮像素子１６の露光を行うための駆動パルスを供給する。これにより、撮像装置１００では、撮像された画像の測光値に応じて撮像素子１６の露光時間を調整し、その画像を読み出すことが可能となる。
【００２８】
メモリ２２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）などであり、一時的にデータを保存する。例えば、メモリ２２は、撮像素子１６で撮像されてデジタル信号処理回路１９で処理された後の画像データなどを一時的に保存する。また、撮像装置１００を駆動するためのプログラムもメモリ２２に保存され、マイクロコンピュータ２０で逐次呼び出され実行される。また、事前にシミュレーションによる絞り４、NDフィルタ７の補正位置を使用する場合は、補正位置データを保存するものとする。
【００２９】
外部キー２３は、撮像装置１００のズーム倍率の変更や各種設定を行うために使用する。このとき、外部キーの操作をユーザに知らせるために表示装置２４にアイコンやメッセージを表示する。
【００３０】
次に、図２のフローチャートを参照して、ズーム倍率が変更された場合に、露出補正回路２１及びマイクロコンピュータ２０が行う制御方法について説明する。なお、図２に示す処理は、外部キー２３によるズーム倍率の変更が指示された場合に、通常のＡＥが行われるよりも短い所定周期で実行されるものとする。
【００３１】
まず、Ｓ１０１において、マイクロコンピュータ２０は、レンズ状態検出回路３及び１２により検出された第１レンズ群１、第２レンズ群１０の制御位置を取得してズーム位置を算出し、算出したズーム位置を示す情報を露出補正回路２１に伝える。
【００３２】
Ｓ１０２において、マイクロコンピュータ２０は、絞り状態検出回路６により検出された絞り４の制御位置を取得して、取得した制御位置を示す情報を露出補正回路２１に伝える。また、マイクロコンピュータ２０は、NDフィルタ駆動検出回路９により検出されたNDフィルタ７の制御位置を取得して、取得した制御位置を示す情報を露出補正回路２１に伝える。
【００３３】
次に、Ｓ１０３において、露出補正回路２１は、Ｓ１０１で取得したズーム位置と、ズーム倍率変更前のズーム位置と（変更前後の変倍レンズ位置）、Ｓ１０２で取得した絞り４の制御位置とから、露出を維持するための絞り４の制御位置を求める。そして、求めた制御位置をマイクロコンピュータ２０に出力する。制御位置は、ズーム倍率の変更のたびに露出補正回路２１が算出しても良いが、ここでは実行速度を高速化するために、Ｓ１０１で求めたズーム位置とＳ１０２で求めた絞り４の制御位置とから、変更すべき絞りの制御位置を記した絞り補正テーブルを用いて求める。以上のようにして、ズーム倍率の変更による露出変化量を補償するために、ズーム倍率の変更前よりもズーム倍率の変更後の絞り４の開口径を小さくまたは大きくする。
【００３４】
図３（ａ）は、このような絞り補正テーブルの一例を示す。図３（ａ）において、「ズーム位置」は、テレ端を１倍、ワイド端を０倍として正規化した値を示しており、表中の数字は、絞り駆動部１４に与えられるエンコーダの値を示している。なお、図３（ａ）におけるズーム位置の値は、第１レンズ群１及び第２レンズ群１０のズーム位置に基づいて算出される値であり、テレ端に近いほど撮像装置１００の焦点距離が長く、ワイド端に近いほど焦点距離が短い。この例では、絞り４の開口径が狭いほどエンコーダの値が小さく、開口径が広くなるほど値が大きくなっている。例えば、ズーム位置が０．１から０．４に変化し、絞り４の現在の制御位置がエンコーダの値で２００である場合、２３０が補正後の制御位置となる。すなわち、ズーム位置がテレ側に変化するのに対応させて、絞り４の開口径を大きくする必要があることを示している。図３（ｂ）は、このときの絞り４の開口径の変化を示した図であり、点線が変化前の制御位置を示している。なお、図３（ａ）の絞り補正テーブルはシミュレーション結果から算出された、ズーム位置に対する絞りの制御位置を記したものである。また、これらの値は一例であって、ズーム位置に対する絞りの制御位置を表す値が保持されていればよい。絞り補正テーブルはメモリ２２に保存されており、使用する場合、マイクロコンピュータ２０を介して露出補正回路２１が読み出すことができる。なお、絞り補正テーブルは、メモリ２２に限らず、マイクロコンピュータ２０内の不図示のメモリに保存しておくなど、マイクロコンピュータ２０がアクセス可能な他のメモリに保存しておいても良い。
【００３５】
次に、Ｓ１０４において、Ｓ１０３により算出された絞りの制御位置に絞り４を駆動する。ここでは、マイクロコンピュータ２０の命令により絞り駆動部１４から絞り駆動モータ５を駆動させ、絞り４を駆動させる。
【００３６】
その後、露出補正回路２１は、Ｓ１０５において、Ｓ１０４により制御された絞りの制御位置と、Ｓ１０２で取得したNDフィルタ７の位置とから、露出を維持するために、NDフィルタ７の位置の補正制御が必要か否かを判定する。ここでは、Ｓ１０４による補正制御後の絞り４の開口径の少なくとも一部をNDフィルタ７が覆っているか否かを判定し、絞り４の開口径をNDフィルタ７が覆っていると判定された場合はＳ１０６に進む。一方、絞り４の開口径にNDフィルタ７がかかっていないと判定された場合は、処理を終了する。
【００３７】
Ｓ１０６において露出補正回路２１は、Ｓ１０１で取得したズーム位置と、変更前のズーム位置と（変更前後の変倍レンズ位置）、Ｓ１０２で取得したNDフィルタ７の制御位置とから、露出を維持するためのNDフィルタ７の制御位置を求める。そして、求めた制御位置を、マイクロコンピュータ２０に出力する。制御位置はズーム倍率の変更の度に露出補正回路２１が算出しても良いが、実行速度を高速化するため、Ｓ１０１で求めたズーム位置とＳ１０２で求めたNDフィルタ７の位置とから、NDフィルタ７の制御位置を記したNDフィルタ補正テーブルを用いて求める。ここで用いるNDフィルタ補正テーブルの一例を図４（ａ）に示す。図４（ａ）において、「ズーム位置」は、テレ端を１倍、ワイド端を０倍として正規化した値を示しており、表中の数字は、NDフィルタ駆動部１５に与えられるエンコーダの値を示している。なお、図４（ａ）におけるズーム位置の値は、第１レンズ群１及び第２レンズ群１０のズーム位置に基づいて算出される値である。この例では、NDフィルタ７を完全に挿入した場合の値が０で、退避する方向に移動するほど、値が大きくなっている。例えば、ズーム位置が０．１から０．４に変化し、現在のNDフィルタ７の制御位置がエンコーダの値で８０である場合、８６が制御位置となる。すなわち、ズーム位置がテレ側に変化するのに対応させて、NDフィルタ７を退避側に移動させる必要があることを示している。これは、ズーム位置の変化に対応させて絞り４の開口径を大きくすることで、ズーム位置の変化前よりも多くNDフィルタ７の透過率の低い部分が開口径にかかるためである。そのような状態では、撮像素子１６に入射する光量を必要以上に減少させてしまうので、上述したようにNDフィルタ７を退避側に移動させることで、ズーム位置の変化前と同程度 NDフィルタ７の透過率の低い部分が開口径にかかるようにする。
【００３８】
図４（ｂ）は、このときのNDフィルタ７の変化を示した図であり、点線が変化前の制御位置を示している。
【００３９】
なお、ズーム位置が０．１から０．４に変化し、現在のNDフィルタ７の制御位置がエンコーダの値で２０である場合、１４が制御位置となる。この場合は、ズーム位置がテレ側に変化するのに対応させて、NDフィルタ７を挿入側に移動させる必要があることを示している。これは、ズーム位置の変化に対応させて絞り４の開口径を大きくすることで、ズーム位置の変化前よりも多くNDフィルタ７の透過率の高い部分が開口径にかかるためである。そのような状態では、撮像素子１６に入射する光量を必要以上に透過させてしまうので、上述したようにNDフィルタ７を挿入側に移動させることで、ズーム位置の変化前と同程度 NDフィルタ７の透過率の低い部分が開口径にかかるようにする。
【００４０】
また、現在のNDフィルタ７の制御位置がエンコーダの値で６０である場合、どのズーム位置でも６０が制御位置となる。この場合は、ズーム位置が変化してもNDフィルタ７を移動させる必要がないことを示している。これは、ズーム位置の変化に対応させて絞り４の開口径を大きくしても開口径を通過する光の減少量に変化がないためである。
【００４１】
以上のように、同様のズーム変化があっても、ズーム変化前のNDフィルタ７の挿入位置に応じて挿入側及び退避側のどちらにNDフィルタ７を移動させるかが変わってくる。すなわち、ズーム変化前のNDフィルタ７の挿入位置が予め決められた所定位置より挿入側である場合と退避側である場合とで、ズーム変化に応じてNDフィルタ７を移動させる方向が異なる。
【００４２】
なお、図４（ａ）のNDフィルタ補正テーブルはシミュレーション結果から算出された、ズーム位置に対するNDフィルタ７の制御位置を記したものである。
【００４３】
ここで、NDフィルタ補正テーブル内に絞りの要素を含んでいないのは、図２における制御では、NDフィルタ７と絞り４とは同時に制御を行わないためである。なお、図４（ａ）に例示した値は一例であって、ズーム位置に対するNDフィルタの制御位置と表す値が保持されていればよい。例えば、本実施形態では、NDフィルタ７がグラデーション状のNDフィルタである場合について説明している。これに対し、NDフィルタ７が単濃度の場合には、図５（ａ）に示すような絞りの開口径への半がかり状態とならないように、開口径全体を完全に覆うか、または開口径から完全に退避するような制御位置を表す値を保持していればよい。
【００４４】
NDフィルタ補正テーブルはメモリ２２に保存されており、使用する場合、マイクロコンピュータ２０を介して露出補正回路２１が読み出すことができる。なお、NDフィルタ補正テーブルは、メモリ２２に限らず、マイクロコンピュータ２０内の不図示のメモリに保存しておくなど、マイクロコンピュータ２０がアクセス可能な他のメモリに保存しておいても良い。
【００４５】
最後に、Ｓ１０７において、Ｓ１０６で算出されたNDフィルタの制御位置にNDフィルタ７を駆動する。ここでは、マイクロコンピュータ２０の命令によりNDフィルタ駆動部１５からNDフィルタ駆動モータ８を駆動させ、NDフィルタ７を駆動させる。
【００４６】
このNDフィルタ位置制御により、ズーム位置の変更に伴う絞りの開口径の変化に対して、開口径を覆うNDフィルタの面積、位置、濃度などの状態変化による露出変化を生じてしまうことなく、焦点距離の変更前後で露出を一定に保つことが可能となる。
【００４７】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。
【００４８】
例えば、本実施形態では、図１に示すように、全て独立した回路部の構成を示しているが、全ての構成又はその一部はマイクロコンピュータ２０内に構成するようにする形態であってもよい。また、図２に示す処理は、露出補正回路２１とマイクロコンピュータ２０とにより行われるものとして説明したが、露出補正回路２１の構成をマイクロコンピュータ２０内に構成し、図２の処理を全てマイクロコンピュータ２０が行うようにしても構わない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変倍レンズを含むレンズ群と、
絞りと、
前記レンズ群及び前記絞りを介して入射する、被写体の被写体像を画像信号に変換する撮像手段と、
前記被写体像の光路に対して挿入及び退避可能な、前記撮像手段に入射する被写体像の光量を調整するフィルタと、
前記被写体の輝度に応じて、前記絞りの開口径を含む露出値を決定する決定手段と、
前記決定手段により前記露出値を決定した後に前記変倍レンズのレンズ位置が変更された場合に、前記変倍レンズの変更前後のレンズ位置に応じて、前記絞りの開口径を補正する絞り補正手段と、
前記絞り補正手段により前記絞りの開口径が補正された場合に、前記変倍レンズの変更前後のレンズ位置に応じて、前記フィルタの位置を補正するフィルタ補正手段とを有し、
前記絞り補正手段及び前記フィルタ補正手段は、前記決定手段で決定された前記露出値で制御される露出の状態で前記撮像手段に入射する被写体像の光量が、前記変倍レンズのレンズ位置の変更前後で変化しないように補正することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記フィルタ補正手段は、前記絞りの開口径が補正される前に、前記フィルタが前記開口径の少なくとも一部を覆っているかどうかを判定し、覆っていると判定すると、前記フィルタの位置を補正する処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記変倍レンズは、前記絞りの開口を通過した後の光が入射するレンズを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記フィルタは、透過率がグラデーション状に変化するフィルタであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記フィルタは、単濃度のフィルタであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記絞り補正手段は、露出値が変化しない変倍レンズのレンズ位置と絞りの開口径との組み合わせを示す絞り補正テーブルを有し、前記変倍レンズの変更前後のレンズ位置と前記絞りの開口径とを用いて、前記絞り補正テーブルから、前記変更後の変倍レンズのレンズ位置における前記絞りの開口径を読み出して、該開口径となるように補正することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記フィルタ補正手段は、露出値が変化しない変倍レンズのレンズ位置とフィルタの位置との組み合わせを示すフィルタ補正テーブルを有し、前記変倍レンズの変更前後のレンズ位置と前記フィルタの位置とを用いて、前記フィルタ補正テーブルから、前記変更後の変倍レンズのレンズ位置における前記フィルタの位置を読み出して、該位置となるように補正することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
変倍レンズを含むレンズ群と、絞りと、前記レンズ群及び前記絞りを介して入射する、被写体の被写体像を画像信号に変換する撮像手段と、前記被写体像の光路に対して挿入及び退避可能な、前記撮像手段に入射する被写体像の光量を調整するフィルタとを有する撮像装置の制御方法であって、
決定手段が、前記被写体の輝度に応じて、前記絞りの開口径を含む露出値を決定する決定工程と、
絞り補正手段が、前記決定工程において前記露出値を決定した後に前記変倍レンズのレンズ位置が変更された場合に、前記変倍レンズの変更前後のレンズ位置に応じて、前記絞りの開口径を補正する絞り補正工程と、
フィルタ補正手段が、前記絞り補正工程で前記絞りの開口径が補正された場合に、前記変倍レンズの変更前後のレンズ位置に応じて、前記フィルタの位置を補正するフィルタ補正工程とを有し、
前記絞り補正工程及び前記フィルタ補正工程では、前記決定手段により決定された前記露出値で制御される露出の状態で前記撮像手段に入射する被写体像の光量が、前記変倍レンズのレンズ位置の変更前後で変化しないように補正することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項１】
変倍レンズを含むレンズ群と、
絞りと、
前記レンズ群及び前記絞りを介して入射する、被写体の被写体像を画像信号に変換する撮像手段と、
前記被写体像の光路に対して挿入及び退避可能な、前記撮像手段に入射する被写体像の光量を調整するフィルタと、
前記被写体の輝度に応じて、前記絞りの開口径を含む露出値を決定する決定手段と、
前記決定手段により前記露出値を決定した後に前記変倍レンズのレンズ位置が変更された場合に、前記変倍レンズの変更前後のレンズ位置に応じて、前記絞りの開口径を補正する絞り補正手段と、
前記絞り補正手段により前記絞りの開口径が補正された場合に、前記変倍レンズの変更前後のレンズ位置に応じて、前記フィルタの位置を補正するフィルタ補正手段とを有し、
前記絞り補正手段及び前記フィルタ補正手段は、前記決定手段で決定された前記露出値で制御される露出の状態で前記撮像手段に入射する被写体像の光量が、前記変倍レンズのレンズ位置の変更前後で変化しないように補正することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記フィルタ補正手段は、前記絞りの開口径が補正される前に、前記フィルタが前記開口径の少なくとも一部を覆っているかどうかを判定し、覆っていると判定すると、前記フィルタの位置を補正する処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記変倍レンズは、前記絞りの開口を通過した後の光が入射するレンズを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記フィルタは、透過率がグラデーション状に変化するフィルタであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記フィルタは、単濃度のフィルタであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記絞り補正手段は、露出値が変化しない変倍レンズのレンズ位置と絞りの開口径との組み合わせを示す絞り補正テーブルを有し、前記変倍レンズの変更前後のレンズ位置と前記絞りの開口径とを用いて、前記絞り補正テーブルから、前記変更後の変倍レンズのレンズ位置における前記絞りの開口径を読み出して、該開口径となるように補正することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記フィルタ補正手段は、露出値が変化しない変倍レンズのレンズ位置とフィルタの位置との組み合わせを示すフィルタ補正テーブルを有し、前記変倍レンズの変更前後のレンズ位置と前記フィルタの位置とを用いて、前記フィルタ補正テーブルから、前記変更後の変倍レンズのレンズ位置における前記フィルタの位置を読み出して、該位置となるように補正することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
変倍レンズを含むレンズ群と、絞りと、前記レンズ群及び前記絞りを介して入射する、被写体の被写体像を画像信号に変換する撮像手段と、前記被写体像の光路に対して挿入及び退避可能な、前記撮像手段に入射する被写体像の光量を調整するフィルタとを有する撮像装置の制御方法であって、
決定手段が、前記被写体の輝度に応じて、前記絞りの開口径を含む露出値を決定する決定工程と、
絞り補正手段が、前記決定工程において前記露出値を決定した後に前記変倍レンズのレンズ位置が変更された場合に、前記変倍レンズの変更前後のレンズ位置に応じて、前記絞りの開口径を補正する絞り補正工程と、
フィルタ補正手段が、前記絞り補正工程で前記絞りの開口径が補正された場合に、前記変倍レンズの変更前後のレンズ位置に応じて、前記フィルタの位置を補正するフィルタ補正工程とを有し、
前記絞り補正工程及び前記フィルタ補正工程では、前記決定手段により決定された前記露出値で制御される露出の状態で前記撮像手段に入射する被写体像の光量が、前記変倍レンズのレンズ位置の変更前後で変化しないように補正することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−５００１０（Ｐ２０１２−５００１０Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９２７０５（Ｐ２０１０−１９２７０５）
【出願日】平成２２年８月３０日（２０１０．８．３０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３０日（２０１０．８．３０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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