露出制御装置と露出制御方法とプログラムおよび撮像装置
【課題】絞り機構による制限の影響を受けることなく露出制御を行う。
【解決手段】絞りの応答遅れやノイズ音を生じないように、絞り制御値Ｉcの値に応じた絞り制御値可変範囲ＷＩを設定する。絞り制御値Ｉcの現在の値ＶIに応じて設定されている絞り制御値可変範囲ＷＩでは、利得制御値Ｇcの現在の値ＶGよりも利得減少方向に値αだけオフセットさせた状態に固定して露出制御を行い、絞り制御値可変範囲ＷＩを外れるときは、絞り制御値Ｉcを絞り制御値可変範囲ＷＩの限界に固定して露出制御を行うプログラム線図Ｋを生成して、プログラム線図Ｋに基づき適正露出となるように絞り制御値Ｉcや利得制御値Ｇcを更新する。適正露出であって１つの制御値を除く他の制御値が設定範囲の限界でないときは、プログラム線図の生成と制御値の更新を、適正露出であって１つの制御値を除く他の制御値が設定範囲の限界となるまで繰り返す。
【解決手段】絞りの応答遅れやノイズ音を生じないように、絞り制御値Ｉcの値に応じた絞り制御値可変範囲ＷＩを設定する。絞り制御値Ｉcの現在の値ＶIに応じて設定されている絞り制御値可変範囲ＷＩでは、利得制御値Ｇcの現在の値ＶGよりも利得減少方向に値αだけオフセットさせた状態に固定して露出制御を行い、絞り制御値可変範囲ＷＩを外れるときは、絞り制御値Ｉcを絞り制御値可変範囲ＷＩの限界に固定して露出制御を行うプログラム線図Ｋを生成して、プログラム線図Ｋに基づき適正露出となるように絞り制御値Ｉcや利得制御値Ｇcを更新する。適正露出であって１つの制御値を除く他の制御値が設定範囲の限界でないときは、プログラム線図の生成と制御値の更新を、適正露出であって１つの制御値を除く他の制御値が設定範囲の限界となるまで繰り返す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、露出制御装置と露出制御方法とプログラムおよび撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の撮像装置、例えば固体撮像素子を用いたビデオカメラでは、特許文献１のように絞り機構や増幅部および電子シャッタを設けて、適正な露出状態となるように絞りの位置や増幅部の利得、電子シャッタのシャッタ駆動が制御されている。
【０００３】
ここで、被写体が暗く絞り機構によって絞りを開放しても適正な露出状態とならないときは、適正な露出状態となるように増幅部の利得を高めるものとする。また、被写体が明るく、絞り機構によって絞りを最小絞り状態（光量がゼロとならないで最小となる状態）としても適正な露出状態とならないときは、適正な露出状態となるように電子シャッタの露光時間（有効電荷の蓄積時間）を短くする。このような露出制御を行う場合、図１３に示す基本プログラム線図を用いればよい。
【０００４】
図１３において、露出値ＥＣが「ＶEca」〜「ＶEcb」の範囲内であるときは、絞り制御値Ｉcを露出値ＥＣに応じて可変すれば適正露出状態とすることができる。また、露出値ＥＣが「ＶEcb」よりも小さいときは、絞り制御値Ｉcを開放側の設定限界である「ＶIop」として絞りを開放状態として、利得制御値Ｇcを設定限界「ＶGmax」「ＶGmin」の範囲内で露出値ＥＣに応じて可変すれば適正露出状態とすることができる。なお、利得制御値Ｇcの「ＶGmax」とは利得が最大となる状態であり、「ＶGmin」とは利得が「１」となる状態である。さらに、露出値ＥＣが「ＶEca」よりも大きいときは、絞り制御値Ｉcを最小絞り側の設定限界である「ＶIcs」として絞りを最小絞り状態として、シャッタ制御値Ｔcを設定限界「ＶSmax」「ＶSmin」の範囲内で露出値ＥＣに応じて可変すれば適正露出状態とすることができる。なお、シャッタ制御値Ｔcの「ＶSmin」とはシャッタ動作を行っていないときの状態であり、「ＶSmax」とはシャッタ動作を行って露光時間が最も短くなった状態である。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１１６８０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、絞り機構による光量変化は、絞り機構の開口面積に比例する。したがって、最小絞り側に比べて開放側では光量を所定倍とするとき駆動量が多くなる。例えば絞り形状が円形である絞り機構では、最小絞り側に比べて開放側となると絞り径の変化が少なくなる。したがって、最小絞り側に比べて開放側では光量を所定倍とするとき絞り機構をより多く駆動しなければならない。しかし、絞り機構における追従能力が低いとき、すなわち絞り制御値を設定したときに絞り制御値に応じた開口面積となるまでの応答が遅いと、光量変化に対する露出制御の応答特性が劣ったものとなる。また、絞り機構における追従能力が十分であっても、絞りを高速で大きく変化させるとノイズ音を生じてしまうおそれがあるため、駆動に制限を設ける必要が生じる場合がある。このように、応答特性が劣ったものとなったり駆動に制限が設けられると、絞り機構による露出制御から増幅部による露出制御に制御を切り換える場合や、増幅部による露出制御から絞り機構による露出制御に制御を切り換える場合に、絞り機構や増幅部の制御値の変化に対応した露出調整を行うことができなくなってしまう。
【０００７】
図１４は、絞り機構と増幅部の制御値を変化させたときの露出の変化特性を示している。ここで、絞り機構が最小絞り状態で増幅部の利得が最小状態である時点ｔ1から時点ｔ2で絞り機構が開放状態となるように絞り制御値の切り換えを行い、時点ｔ2から時点ｔ3では、絞り機構が開放状態で増幅部の利得を最小状態から最大状態となるように利得制御値の切り換えを行うものとする。
【０００８】
絞り機構で応答の遅れや駆動の制限がない場合、制御値を変化させたとき調整された露出値は、特性Ｚaに示すように絞り機構や増幅部の制御値の変化に対応してリニアに変化する。しかし、絞り機構で応答の遅れや駆動の制限があると、特性Ｚbに示す特性の露出値に露出調整が行われてしまい、絞り機構や増幅部の制御値の変化に対応した露出調整を行うことができない。なお、特性Ｚcは、絞り機構の制御値を変化させたときの露出変化、特性Ｚdは、増幅部の制御値を変化させたときの露出変化を示しており、特性Ｚｂは特性Ｚcと特性Ｚdを重畳させたものとなる。
【０００９】
したがって、絞り機構で応答の遅れ、または駆動の制限があると、絞り機構や増幅部の制御値の変化に対応した露出制御を行うことができない。また、絞り機構や増幅部の制御値の変化に対応した露出制御を行うためには、応答の遅れ、または駆動の制限の影響が生じないように絞り機構の制御に制限を設けなければならない。
【００１０】
そこで、この発明では、絞り機構による制限の影響を受けることなく露出制御を行うことができる露出制御装置と露出制御方法とプログラムおよび撮像装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明の概念は、撮像素子と撮像素子への入射光量を調整する絞り機構を用いた第１の露出調整部と、前記絞り機構以外の機能によって露出調整を行う第２の露出調整部が設けられて、第１の露出調整部の現在の絞り制御値に応じて設定されている絞り制御値可変範囲内では、第２の露出調整部の制御値を第１の露出制御部のみで露出制御を行う方向にオフセットさせた状態で固定した露出制御となり、絞り制御値可変範囲から外れるときには絞り制御値を絞り制御値可変範囲の限界に固定した露出制御となるプログラム線図を生成して、この生成したプログラム線図に基づき第１および第２の露出調整部に対する制御値の更新を行い、露出検出結果から決定した適正露出であって前記第１または第２の露出調整部の制御値を設定範囲の限界として露出制御を行うことにある。
【００１２】
この発明においては、例えば撮像素子で生成される画像信号に基づいて露出検出を行う検出部や、撮像素子で撮像される被写体の光量を測定する光量測定部を用いて露出検出を行う検出部が設けられる。また第２の露出調整部として、撮像素子で生成された画像信号を増幅する増幅部および／または撮像素子の露光時間を制御するシャッタ部が設けられる。
【００１３】
制御部は、絞り機構の現在の絞り制御値に応じて設定されている絞り制御値可変範囲内では、前記第２の露出調整部の制御値例えば増幅部の利得が少なくなるようにオフセットさせた状態に利得制御値を固定した露出制御となり、絞り制御値可変範囲から外れるときには絞り制御値を絞り制御値可変範囲の限界に固定して、利得制御値を変更した露出制御となるプログラム線図を生成して、このプログラム線図に基づいて絞り機構や増幅部に対する制御値の更新を行い、露出検出結果から決定した適正露出であって第１または第２の露出調整部の制御値を設定範囲の限界として露出制御が行われる。また、このプログラム線図の生成とプログラム線図に基づいた第１および第２の露出調整部に対する制御値の更新は、決定した適正露出であって第１または第２の露出調整部の制御値が設定範囲の限界となるまで繰り返される。現在の絞り制御値に応じた絞り制御値可変範囲は演算式を用いて設定される。あるいは現在の絞り制御値に応じた絞り制御値可変範囲を出力するルックアップテーブルが用いられる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、撮像素子への入射光量を調整する絞り機構を用いた第１の露出調整部の現在の絞り制御値に応じて設定されている絞り制御値可変範囲内では、絞り機構以外の機能によって露出調整を行う第２の露出調整部の制御値を第１の露出制御部のみで露出制御を行う方向にオフセットさせた状態で固定した露出制御となり、絞り制御値可変範囲から外れるときには絞り制御値を絞り制御値可変範囲の限界に固定した露出制御となるプログラム線図を生成して、該プログラム線図に基づいて第１および第２の露出調整部に対する制御値の更新を行い、露出検出結果から決定した適正露出であって第１または第２の露出調整部の制御値を設定範囲の限界として露出制御が行われる。
【００１５】
このため、応答の遅れやノイズ音等を防止できるように絞り制御値可変範囲を制限しながら、適正露出であって第１または第２の露出調整部の制御値が設定範囲の限界とされた状態となり、絞り機構による制限の影響を受けることなく露出制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図を参照しながら、この発明の実施の一形態について説明する。図１は、撮像装置の構成を示している。図示せぬ被写体からの光は、レンズ部１１と絞り機構１２を介して固体撮像素子２１例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサに入射される。
【００１７】
固体撮像素子２１は、受光面に結像された被写体像の撮像光を、画素毎に電気信号に変換して画像信号Ｓaを生成する。また、生成した画像信号をＣＤＳ（Correlated Double Sampling circuit）部２３に供給する。
【００１８】
タイミング信号発生部２２は、固体撮像素子２１で生成された画素毎の電気信号を読み出して１画面毎の画像信号を生成したり、固体撮像素子２１において露光時間（光電変換によって得られた有効電荷の蓄積時間）を制御する電子シャッタ動作を行わせるための各種の駆動信号ＴＤを生成して、固体撮像素子２１に供給する。
【００１９】
ＣＤＳ部２３は、供給された画像信号Ｓaのノイズ成分を除去して、ノイズ成分が除去された画像信号Ｓbを増幅部２４に供給する。増幅部２４はＣＤＳ部２３から供給された画像信号Ｓbを増幅して、画像信号ＳcとしてＡ／Ｄ（Analog / Digital）変換部２５に供給する。Ａ／Ｄ変換部２５は、アナログの画像信号Ｓcをディジタルの画像信号Ｓdに変換して、ディジタル信号処理部３１と検出部３４に供給する。
【００２０】
ディジタル信号処理部３１は、Ａ／Ｄ変換部２５から供給された画像信号Ｓdに対して良好な画像となるように種々の信号処理、例えばガンマ補正やホワイトバランス調整等を行う。また、ディジタル信号処理部３１は、ＭＰＥＧ（Moving Picture Expert Group）方式等の圧縮伸長処理を行い、ディジタルの画像信号を圧縮して得られた画像信号Ｓeを記録再生部３２や外部機器（図示せず）に出力する。また、圧縮処理されている画像信号Ｓfが記録再生部３２から供給されたときは、圧縮処理されている画像信号を伸長して圧縮前の画像信号に戻す処理を行う。さらに、ディジタル信号処理部３１は、ディジタルの画像信号から表示画像信号Ｓgを生成して表示部３３に供給する。
【００２１】
記録再生部３２は、ディジタル信号処理部３１から供給された画像信号Ｓeを、記録媒体例えば半導体メモリや光ディスクあるいは磁気テープ等の記録媒体に記録する。また、記録媒体に記録されている画像信号を読み出して画像信号Ｓfとしてディジタル信号処理部３１に供給する。
【００２２】
表示部３３は、例えば液晶表示素子等を用いて構成されており、ディジタル信号処理部３１から供給された表示画像信号Ｓgに基づいて画像表示を行う。
【００２３】
検出部３４は、供給された画像信号Ｓdから露出制御やフォーカス調整を行うために必要となる検出信号ＤＥを生成して制御部５１に供給する。例えば、検出部３４は撮像画像から輝度レベルの平均値を検出して、その検出結果を検出信号ＤＥとして制御部５１に供給する。また、検出部３４として露出計を用いるものとしてもよい。露出計は、例えば被写体の明るさに応じた電気信号を光電変換素子によって生成して、この電気信号を処理して得た測定信号を検出信号ＤＥとして制御部５１に供給するものとしてもよい。このように露出計を用いるものとすれば、適正露出の検出が画像信号Ｓdを用いる場合よりも容易となる。さらに、検出部３４は、例えば撮像画像上の所定の位置に設定されたオートフォーカス検出エリア内における輝度のエッジ成分を検出して、その検出結果を検出信号ＤＥとして制御部５１に供給する。
【００２４】
レンズ駆動部４１は、固体撮像素子２１の受光面に被写体像が焦点の合った状態で結像されるようにレンズ部１１のフォーカスレンズ(図示せず）を駆動する。また、固体撮像素子２１の受光面に結像される被写体像の大きさが所望の大きさとなるようにレンズ部１１のズームレンズ(図示せず）を駆動する。
【００２５】
絞り駆動部４２は、絞り機構１２を駆動して、固体撮像素子２１の受光面に結像される被写体像の光量を調整する。
【００２６】
制御部５１には、ユーザインタフェース部５２が接続されている。ユーザインタフェース部５２は、操作キーや外部からの遠隔操作信号を入力するためのインタフェース等で構成されており、ユーザ操作に応じた操作信号Ｓpを制御部５１に供給する。なお、ユーザインタフェース部５２を介して、例えば制御部５１に記憶されているプログラムや種々の情報等の更新も可能とされる。
【００２７】
制御部５１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５１１や、ＲＯＭ（Read Only Memory）５１２、ＲＡＭ（Random Access Memory）５１３等で構成されている。ＣＰＵ５１１は、ＲＯＭ５１２に格納されているプログラムを実行して、操作信号Ｓpに基づいて制御信号を生成して各部に供給することで、撮像装置の動作がユーザ操作に応じて動作となるように制御する。なお、ＲＡＭは、種々の制御を行う際に情報を一時記憶しておくためのワーキングエリア等として用いられる。
【００２８】
また、制御部５１は検出部３４から供給された検出信号ＤＥに基づきレンズ制御値Ｒcを生成してレンズ駆動部４１に供給することで、オートフォーカス検出エリア内の被写体にフォーカスが合うようフォーカス制御が行われる。さらに、制御部５１は検出部３４から供給された検出信号ＤＥに基づき適正露出値の決定、絞り制御値Ｉcや利得制御値Ｇcおよびシャッタ制御値Ｔcの生成を行い、生成した絞り制御値Ｉcを絞り駆動部４２、利得制御値Ｇcを増幅部２４、シャッタ制御値Ｔcをタイミング信号発生部２２に供給して、適正露出となるように絞り機構１２の絞り設定や増幅部２４の利得の設定およびタイミング信号発生部２２による電子シャッタのシャッタ速度の設定が行われる。
【００２９】
ここで、制御部５１は、現在の絞り制御値Ｉcに応じて設定されている絞り制御値可変範囲内では、利得制御値Ｇcやシャッタ制御値Ｔcを絞り機構のみで露出制御を行う方向、すなわち利得制御値Ｇcは増幅部２４の利得が減少する方向（以下「利得減少方向」という）、シャッタ制御値Ｔcは露光時間が長くなる方向（以下「露光時間拡大方向」という）にオフセットさせた状態で固定した露出制御となり、絞り制御値可変範囲から外れるときには絞り制御値を絞り制御値可変範囲の限界に固定した露出制御となるプログラム線図を生成する。この生成したプログラム線図に基づいて絞り制御値Ｉcや利得制御値Ｇc，シャッタ制御値Ｔcの更新を行い、適正露出であって絞り制御値Ｉcや利得制御値Ｇc，シャッタ制御値Ｔcの何れか１つを除く他の制御値を設定範囲の限界として露出制御を行う。また、このプログラム線図の生成とプログラム線図に基づいた制御値の更新を、適正露出であって適正露出であって絞り制御値Ｉcや利得制御値Ｇc，シャッタ制御値Ｔcの何れか１つを除く他の制御値が設定範囲の限界となるまで繰り返して露出制御を行う。
【００３０】
次に、撮像装置の露出制御について説明する。図２は、露出制御処理を示すフローチャートである。ステップＳＴ１でＣＰＵ５１１は、検出部３４で生成された検出信号ＤＥを取得してステップＳＴ２に進む。
【００３１】
ステップＳＴ２でＣＰＵ５１１は、検出部３４で検出された検出信号ＤＥから適正露出値を決定する。
【００３２】
ステップＳＴ３でＣＰＵ５１１は、絞り制御値Ｉcを取得する。絞り制御値Ｉcは絞り機構１２を駆動するために用いられるものであり、例えば絞り制御値Ｉcが設定範囲の開放側限界「ＶIop」であるとき絞り機構１２は開放状態となり、絞り制御値Ｉcが設定範囲の最小絞り側限界「ＶIcs」であるとき絞り機構１２は最小絞り状態（光量がゼロとならないで最小となる状態）となる。ここで、ＣＰＵ５１１は絞り制御値Ｉcを取得することで、絞り機構１２の現在の絞り状態を把握できる。
【００３３】
ステップＳＴ４でＣＰＵ５１１は、他の露出調整部の制御値を取得する。ＣＰＵ５１１は他の露出調整部の制御値として例えば増幅部がどのような利得に設定されているかを示す利得制御値Ｇc、タイミングジェネレータ部によって露光時間がどのような設定状態となっているかを示すシャッタ制御値Ｔcを取得する。
【００３４】
ステップＳＴ５でＣＰＵ５１１は、プログラム線図生成処理を行う。ＣＰＵ５１１は、ステップＳＴ３で取得した絞り制御値ＩcとステップＳＴ４で取得した例えば利得制御値Ｇcやシャッタ制御値Ｔcからプログラム線図を生成する。
【００３５】
図３は、生成するプログラム線図を例示している。プログラム線図の生成では、ステップＳＴ３で取得した絞り制御値Ｉcの値「ＶI」に基づいて絞り制御値可変範囲ＷＩを決定する。また、絞り制御値変更可能範囲ＷＩと他の露出調整部の制御値、例えば図３では増幅部２４の利得を制御する利得制御値Ｇcの値「ＶG」に基づき、絞り制御値変更可能範囲ＷＩの限界を制御切換ポイントＱop，Ｑcsとして、絞り機構１２による露出調整から増幅部２４による露出調整に制御、または増幅部２４による露出調整から絞り機構１２による露出調整に制御が切り替わるようにして、プログラム線図Ｋを生成する。
【００３６】
図４は、プログラム線図生成処理を示すフローチャートである。ステップＳＴ１１でＣＰＵ５１１は、ステップＳＴ３で取得した絞り制御値Ｉcに基づいて絞り制御値可変範囲ＷＩを決定する。図５は、絞り制御値可変範囲の決定方法を説明するための図である。絞り制御値可変範囲ＷＩの設定では、絞り制御値可変範囲ＷＩの開放側を規定するための関数ｆ（Ｉc）と絞り制御値可変範囲ＷＩの最小絞り側を規定するための関数ｇ（Ｉc）が予め設けられている。ＣＰＵ５１１は、ステップＳＴ３で取得した絞り制御値Ｉcを関数ｆ（Ｉc），ｇ（Ｉc）に代入して演算を行うことで、絞り制御値可変範囲ＷＩを決定する。
【００３７】
関数ｆ（Ｉc），ｇ（Ｉc）は、絞り制御値Ｉcを切り換えたときに、絞り機構１２で許容できないような応答の遅延やノイズ音の発生を生じることがないように予め設定されている。ここで、例えば被写体の明るさが変化して適正露出とするために絞り機構１２で光量を２倍とする場合、絞り開口面積を２倍とする必要がある。ここで、絞り機構１２が開放側に近いときは、最小絞り側に近い場合に比べて絞り機構１２をより多く駆動しなければならない。したがって、絞り制御値Ｉcが開放側に近いときに最小絞り側と同様な絞り制御値可変範囲ＷＩを設定すると、絞り制御値Ｉcが開放側となるに伴い、絞り機構１２をより多く駆動しなければならず応答の遅延やノイズ音の発生が顕著となってしまう。したがって、絞り制御値Ｉcが開放側に近づくに伴い、絞り制御値可変範囲ＷＩが狭くなるように、関数ｆ（Ｉc），ｇ（Ｉc）を設定する。なお、関数ｆ（Ｉc），ｇ（Ｉc）によって制御値可変範囲ＷＩを設定したとき、絞り機構１２のみで所望の露出に制御することができない場合、露出制御を増幅部２４に割り振って利得の制御を合わせて行うものとすれば、所望の露出に制御することができる。
【００３８】
図５において、例えば絞り制御値Ｉcの値が「ＶI2」であるとき、絞り制御値Ｉcの値「ＶI2」から開放側可変範囲「ｄo2」を減算した値が絞り制御値可変範囲ＷＩの開放側の値「ＶIo2」となる。また、絞り制御値Ｉcの値「ＶI2」に最小絞り側可変範囲「ｄc2」を加算した値が絞り制御値可変範囲ＷＩの最小絞り側の値「ＶIc2」となる。
【００３９】
絞り制御値Ｉcの値が開放側の「ＶI1」となっているとき、絞り制御値Ｉcの値「ＶI1」から開放側可変範囲「ｄo1」を減算した値が絞り制御値可変範囲ＷＩの開放側の値「ＶIo1」となる。また、絞り制御値Ｉcの値「ＶI1」に最小絞り側可変範囲「ｄc1」を加算した値が絞り制御値可変範囲ＷＩの最小絞り側の値「ＶIc1」となる。したがって、絞り制御値Ｉcの値が「ＶI1」となっているときの絞り制御値可変範囲ＷＩは、絞り制御値Ｉcの値が「ＶI2」であるときの絞り制御値可変範囲よりも狭くなる。
【００４０】
絞り制御値Ｉcの値が最小絞り側の「ＶI3」となっているとき、絞り制御値Ｉcの値「ＶI3」から開放側可変範囲「ｄo3」を減算した値が絞り制御値可変範囲ＷＩの開放側の値「ＶIo3」となる。また、絞り制御値Ｉcの値「ＶI3」に最小絞り側可変範囲「ｄc3」を加算した値が絞り制御値可変範囲ＷＩの最小絞り側の値「ＶIc3」となる。したがって、絞り制御値Ｉcの値が「ＶI3」となっているときの絞り制御値可変範囲ＷＩは、絞り制御値Ｉcの値が「ＶI2」であるときの絞り制御値可変範囲ＷＩよりも広くなる。なお、図５では、絞り制御値可変範囲ＷＩの最大値を規定して、現在の絞り制御値が最小絞り側となったとき、絞り制御値可変範囲ＷＩが広くなりすぎないように規制している。
【００４１】
また、絞り制御値可変範囲ＷＩは、予めルックアップテーブルをＲＯＭ等に記憶させておき、現在の絞り制御値に対応する絞り制御値可変範囲ＷＩをルックアップテーブルＬＵＴから読み出すものとしてもよい。
【００４２】
ルックアップテーブルＬＵＴは、関数ｆ（Ｉc），ｇ（Ｉc）に絞り制御値の種々の値を代入して、絞り制御値Ｉcの種々の値に対する絞り制御値可変範囲ＷＩを、絞り制御値Ｉcの種々の値に関係付けてテーブル化したものである。例えば、図５に示す関数ｆ（Ｉc），ｇ（Ｉc）を用いることで、図６に示すルックアップテーブルＬＵＴを生成できる。このルックアップテーブルＬＵＴを用いるものとすれば、絞り制御値Ｉcの値が例えば「ＶI1」であるとき、絞り制御値可変範囲ＷＩを「ＶIo1〜ＶIc1」に速やかに設定できる。なお、図６に示すルックアップテーブルＬＵＴでは、図５との関係が明らかとなるように開放側の可変範囲と最小絞り側の可変範囲を示しているが、これらの可変範囲はルックアップテーブルＬＵＴに設けておかなくとも良いことは勿論である。
【００４３】
図２のステップＳＴ３で取得した絞り制御値Ｉcに基づいて絞り制御値可変範囲ＷＩが決定されると、ステップＳＴ１２でＣＰＵ５１１は、制御切換ポイントＱop，Ｑcsを設定する。制御切換ポイントＱop，Ｑcsは、利得制御値Ｇcやシャッタ制御値Ｔcを固定して、絞り制御値Ｉcのみを変更して露出調整を行う制御モードと、利得制御値Ｇcあるいはシャッタ制御値Ｔcの一方と絞り制御値Ｉcを固定して、利得制御値Ｇcあるいはシャッタ制御値Ｔcの他方のみを変更して露出調整を行う制御モードとを切り換えるポイントである。具体的には、絞り制御値Ｉcに基づいて決定された絞り制御値可変範囲ＷＩの開放側の端部と最小絞り側の端部を制御切換ポイントＱop，Ｑcsとする。さらに、露出値ＥＣに応じて１つの露出調整部の制御値を可変させて、他の露出調整部の制御値は設定範囲の限界に固定された状態とするため、絞り機構を除く他の露出調整部の制御値は現在の制御値よりも絞り機構１２のみで露出制御を行う方向にオフセットさせて制御切換ポイントＱop，Ｑcsを設定する。
【００４４】
例えば絞り機構１２と増幅部２４で露出調整が行われているときは、図３に示すように、現在の増幅部２４の利得制御値Ｇcが利得減少方向すなわち設定範囲の限界「ＶGmin」に近づくよう制御値αだけオフセットさせて制御切換ポイントＱop，Ｑcsを設定する。ここで、利得制御値Ｇcの「ＶGmin」とは利得が「１」となる状態であり、「ＶGmax」とは利得が最大となる状態である。
【００４５】
また、図１３に示すように露出値ＥＣが「ＶEca」よりも大きいときは、絞り制御値Ｉcを最小絞り側の設定限界である「ＶIcs」として絞りを最小絞り状態として、シャッタ制御値Ｔcを設定限界「ＶSmax」「ＶSmin」の範囲内で露出値ＥＣに応じて可変すれば適正露出状態とすることができる。このように、絞り機構１２とタイミング信号発生部２２で露出調整を行うとき、現在のシャッタ制御値Ｔcが、露光時間拡大方向すなわち設定範囲の限界「ＶSmin」に近づくようにオフセットさせて制御切換ポイントＱop，Ｑcsを設定する。ここで、シャッタ制御値Ｔcの「ＶSmin」とはシャッタ動作を行っていないときの状態であり、「ＶSmax」とはシャッタ動作を行って露光時間が最も短くなった状態である。
【００４６】
なお、オフセットを設けることで、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値、すなわち絞り制御値Ｉcや利得制御値Ｇc，シャッタ制御値Ｔcの何れか１つを除く他の制御値を設定範囲の限界で固定して露出調整が行われる状態となることは後述する動作の説明で明らかとなる。
【００４７】
このようにしてプログラム線図の生成処理が完了すると、図２のステップＳＴ５からステップＳＴ６に進み、ＣＰＵ５１１は制御値を更新する。ＣＰＵ５１１は、ステップＳＴ５で生成したプログラム線図に基づいて、適正露出となるように複数の露出調整部の制御値を更新する。
【００４８】
ステップＳＴ７でＣＰＵ５１１は、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値が設定範囲の限界となったか否かを判別する。ここで、ＣＰＵ５１１は、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値が設定範囲の限界となっていないと判別したときステップＳＴ３に戻り、再度プログラム線図を生成して、生成したプログラム線図に基づいて複数の露出調整部の制御値を更新する。また、ＣＰＵ５１１は、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値が設定範囲の限界となったとき処理を終了する。
【００４９】
図７は、露出制御動作を時間の経過と共に示したものである。図７の（Ａ）は露出制御処理の開始時の状態を示しており、露出値ＥＣは「ＶEa」，絞り制御値Ｉcは「ＶIs」，利得制御値Ｇcは設定範囲の限界「ＶGmin」とする。また検出信号ＤＥに基づき決定された適正露出値を「ＶEd」とする。ここで、絞り制御値Ｉcと利得制御値Ｇcに基づきプログラム線図Ｋa1を生成する。なお、利得制御値Ｇcは「ＶGmin」であり、制御値αaのオフセットを行っても「ＶGmin」であることから、プログラム線図Ｋa1は、絞り制御値可変範囲ＷＩa1で利得制御値Ｇcが「ＶGmin」となる。
【００５０】
このプログラム線図Ｋa1において露出値が「ＶEd」となるのは、絞り制御値Ｉcが「ＶIa2」で利得制御値Ｇcが「ＶGa2」の位置Ｐa2である。したがって、制御部５１は、絞り制御値Ｉcを「ＶIa2」に更新して絞り機構１２の制御、および利得制御値Ｇcを「ＶGa2」に更新して増幅部２４の制御を行う。また、位置Ｐa2は、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値を設定範囲の限界で固定して露出制御が行われている状態となっていない。すなわち、絞り制御値Ｉcと利得制御値Ｇcが設定範囲の限界でないことから、プログラム線図の作成を繰り返す。
【００５１】
図７の（Ｂ）は、新たに生成されたプログラム線図Ｋa2を示している。プログラム線図Ｋa2を生成するとき、絞り制御値Ｉcは「ＶIa2」，利得制御値Ｇcは「ＶGa2」となっている。また、絞り制御値Ｉcは、プログラム線図Ｋa1の生成時よりも絞り開放側となっていることから、絞り制御値可変範囲ＷＩは、プログラム線図Ｋa1の生成時よりも狭くなる。また、利得制御値Ｇcは「ＶGa2」であり、プログラム線図Ｋa2は、絞り制御値可変範囲ＷＩa2における利得制御値Ｇcが「ＶGa2」から制御値αaだけ利得減少方向にオフセットした値となる。
【００５２】
このプログラム線図Ｋa2において露出値が「ＶEd」となるのは、絞り制御値Ｉcが「ＶIa3」，利得制御値Ｇcは「ＶGa3」の位置Ｐa3である。したがって、制御部５１は、絞り制御値Ｉcを「ＶIa3」に更新して絞り機構１２の制御、および利得制御値Ｇcを「ＶGa3」に更新して増幅部２４の制御を行う。また、位置Ｐa3は、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値を設定範囲の限界に固定して露出制御が行われている状態となっていない。すなわち、絞り制御値Ｉcと利得制御値Ｇcが設定範囲の限界でないことから、プログラム線図の作成を繰り返す。
【００５３】
図７の（Ｃ）は、新たに生成されたプログラム線図Ｋa3を示している。プログラム線図Ｋa3を生成するとき、絞り制御値Ｉcは「ＶIa3」，利得制御値Ｇcは「ＶGa3」となっている。また、絞り制御値Ｉcは、プログラム線図Ｋa2の生成時よりも絞り開放側となっていることから、絞り制御値可変範囲ＷＩは、プログラム線図Ｋa2の生成時よりも狭くなる。また、利得制御値Ｇcは「ＶGa3」であり、プログラム線図Ｋa3は、絞り制御値可変範囲ＷＩa3における利得制御値Ｇcが「ＶGa3」から制御値αaだけ利得減少方向にオフセットした値となる。
【００５４】
このプログラム線図Ｋa3において露出値が「ＶEd」となるのは、絞り制御値Ｉcが「ＶIa4」，利得制御値Ｇcは「ＶGa4」の位置Ｐa4である。したがって、制御部５１は、絞り制御値Ｉcを「ＶIa4」に更新して絞り機構１２の制御、および利得制御値Ｇcを「ＶGa4」に更新して増幅部２４の制御を行う。また、位置Ｐa4は、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値を設定範囲の限界に固定して露出制御が行われている状態となっていない。すなわち、絞り制御値Ｉcと利得制御値Ｇcが設定範囲の限界でないことから、プログラム線図の作成を繰り返す。
【００５５】
図７の（Ｄ）は、新たに生成されたプログラム線図Ｋa4を示している。プログラム線図Ｋa4を生成するとき、絞り制御値Ｉcは「ＶIa4」，利得制御値Ｇcは「ＶGa4」となっている。また、絞り制御値Ｉcは、プログラム線図Ｋa3の生成時よりも絞り開放側となっていることから、絞り制御値可変範囲ＷＩは、プログラム線図Ｋa3の生成時よりも狭くなる。また、利得制御値Ｇcは「ＶGa4」であり、プログラム線図Ｋa4は、絞り制御値可変範囲ＷＩa4における利得制御値Ｇcが「ＶGa4」から制御値αaだけ利得減少方向にオフセットした値となる。
【００５６】
このプログラム線図Ｋa4において露出値が「ＶEd」となるのは、絞り制御値Ｉcが「ＶIop」，利得制御値Ｇcは「ＶGa5」の位置Ｐa5である。したがって、制御部５１は、絞り制御値Ｉcを「ＶIop」に更新して絞り機構１２の制御、および利得制御値Ｇcを「ＶGe」に更新して増幅部２４の制御を行う。また、位置Ｐa5は、絞り制御値Ｉcを設定範囲の開放側限界に固定して、利得制御値Ｇcによって露出制御が行われる状態となったことから露出制御処理を終了する。
【００５７】
このように、絞り制御値Ｉcに応じて絞り制御値可変範囲ＷＩを設定して、利得制御値Ｇcにオフセットを設けてプログラム線図を生成して、このプログラム線図に基づいて絞り制御値Ｉcや利得制御値Ｇcの更新を行うものとすれば、適正露出であって絞り制御値Ｉcまたは利得制御値Ｇcを設定範囲の限界として露出制御を行うことができる。また、最初に生成したプログラム線図では、適正露出であって絞り制御値Ｉcまたは利得制御値Ｇcを設定範囲の限界として露出制御を行うことができなくとも、プログラム線図の生成とプログラム線図に基づいて絞り制御値Ｉcや利得制御値Ｇcの更新を繰り返し行うものとすれば、適正露出を示す位置は絞り制御値Ｉcまたは利得制御値Ｇcが設定範囲限界となる方向に順次移動される。したがって、絞り機構１２の応答の遅れやノイズ音の発生等を生じさせることなく、絞り制御値Ｉcまたは利得制御値Ｇcを設定範囲の限界に固定して適正露出に露出制御を収束させることができる。
【００５８】
ところで、図７に示す露出制御動作では、プログラム線図Ｋa1を生成して、絞り制御値Ｉcと利得制御値Ｇcを適正露出となるように設定している。したがって、露出値ＥＣが「ＶEa」から適正露出値である「ＶEd」に露出が急激に切り換えられる。そこで、露出値ＥＣが「ＶEa」から適正露出値である「ＶEd」に緩やかに露出を切り換える場合について次に説明する。
【００５９】
図８は、緩やかに露出を切り換える場合の露出制御動作を示している。この露出制御動作では、露出値ＥＣを「ＶEa」から適正露出値である「ＶEd」に露出制御を切り換える際に、途中の露出値でも露出調整を行うようにして、段階的に露出を「ＶEa」から適正露出値である「ＶEd」に切り換えるものとする。なお、図８では、露出を「ＶEb」「ＶEc」で、露出制御が行われるようにした場合を示している。
【００６０】
図８の（Ａ）は露出制御処理の開始時の状態を示しており、露出値ＥＣは「ＶEa」，絞り制御値Ｉcは「ＶIs」，利得制御値Ｇcは設定範囲の限界「ＶGmin」とする。また検出信号ＤＥに基づき決定された適正露出値を「ＶEd」とする。ここで、絞り制御値Ｉcと利得制御値Ｇcに基づきプログラム線図Ｋb1を生成する。なお、利得制御値Ｇcは「ＶGmin」であり、制御値αbのオフセットを行っても「ＶGmin」であることから、プログラム線図Ｋb1は、絞り制御値可変範囲ＷＩb1で利得制御値Ｇcが「ＶGmin」となる。
【００６１】
このプログラム線図Ｋb1において露出値ＥＣが「ＶEb」となるのは、絞り制御値Ｉcが「ＶIb2」，利得制御値Ｇcは「ＶGb2」の位置Ｐb2である。したがって、制御部５１は、絞り制御値Ｉcを「ＶIb2」に更新して絞り機構１２の制御、および利得制御値Ｇcを「ＶGb2」に更新して増幅部２４の制御を行う。このとき、露出を「ＶEb」とする露出制御が行われることになる。また、位置Ｐb2は、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値を設定範囲の限界に固定して露出制御が行われている状態となっていない。すなわち、絞り制御値Ｉcと利得制御値Ｇcが設定範囲の限界でないことから、プログラム線図の作成を繰り返す。
【００６２】
図８の（Ｂ）は、新たに生成されたプログラム線図Ｋb2を示している。プログラム線図Ｋb2を生成するとき、絞り制御値Ｉcは「ＶIb2」，利得制御値Ｇcは「ＶGb2」となっている。また、絞り制御値Ｉcは、プログラム線図Ｋb1の生成時よりも絞り開放側となっていることから、絞り制御値可変範囲ＷＩb2は、プログラム線図Ｋb1の生成時よりも狭くなる。また、利得制御値Ｇcは「ＶGb2」であり、プログラム線図Ｋb2は、絞り制御値可変範囲ＷＩb2における利得制御値Ｇcが「ＶGb2」から制御値αbだけ利得減少方向にオフセットした値となる。
【００６３】
このプログラム線図Ｋb2において露出値ＥＣが「ＶEc」となるのは、絞り制御値Ｉcが「ＶIb3」，利得制御値Ｇcは「ＶGb3」の位置Ｐb3である。したがって、制御部５１は、絞り制御値Ｉcを「ＶIb3」に更新して絞り機構１２の制御、および利得制御値Ｇcを「ＶGb3」に更新して増幅部２４の制御を行う。このとき、露出を「ＶEc」とする露出制御が行われることになる。また、位置Ｐb3は、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値を設定範囲の限界に固定して露出制御が行われる状態となっていない。すなわち、絞り制御値Ｉcと利得制御値Ｇcが設定範囲の限界でないことから、プログラム線図の作成を繰り返す。
【００６４】
図８の（Ｃ）は、新たに生成されたプログラム線図Ｋb3を示している。プログラム線図Ｋb3を生成するとき、絞り制御値Ｉcは「ＶIb3」，利得制御値Ｇcは「ＶGb3」となっている。また、絞り制御値Ｉcは、プログラム線図Ｋb2の生成時よりも絞り開放側となっていることから、絞り制御値可変範囲ＷＩb3は、プログラム線図Ｋb2の生成時よりも狭くなる。また、利得制御値Ｇcは「ＶGb3」であるので、プログラム線図Ｋb3は、絞り制御値可変範囲ＷＩb3で利得制御値Ｇcが「ＶGb3」から制御値αbだけ利得減少方向にオフセットした値となる。
【００６５】
このプログラム線図Ｋb3において露出値ＥＣが「ＶEd」となるのは、絞り制御値Ｉcが「ＶIb4」，利得制御値Ｇcは「ＶGb4」の位置Ｐb4である。したがって、制御部５１は、絞り制御値Ｉcを「ＶIb4」に更新して絞り機構１２の制御、および利得制御値Ｇcを「ＶGb4」に更新して増幅部２４の制御を行う。また、位置Ｐb4は、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値を設定範囲の限界に固定して露出制御が行われる状態となっていない。すなわち、絞り制御値Ｉcと利得制御値Ｇcが設定範囲の限界でないことから、プログラム線図の作成を繰り返す。
【００６６】
図８の（Ｄ）は、新たに生成されたプログラム線図Ｋb4を示している。プログラム線図Ｋb4を生成するとき、絞り制御値Ｉcは「ＶIb4」，利得制御値Ｇcは「ＶGb4」となっている。絞り制御値Ｉcは、プログラム線図Ｋb3の生成時よりも絞り開放側となっていることから、絞り制御値可変範囲ＷＩb4は、プログラム線図Ｋb3の生成時よりも狭くなる。また、利得制御値Ｇcは「ＶGb4」であり、プログラム線図Ｋb4は、絞り制御値可変範囲ＷＩb4で利得制御値Ｇcが「ＶGb4」から制御値αbだけ利得減少方向にオフセットした値となる。
【００６７】
このプログラム線図Ｋb4において露出値ＥＣが「ＶEd」となるのは、絞り制御値Ｉcが「ＶIop」，利得制御値Ｇcは「ＶGb5」の位置Ｐb5である。したがって、制御部５１は、絞り制御値Ｉcを「ＶIop」に更新して絞り機構１２の制御、および利得制御値Ｇcを「ＶGe」に更新して増幅部２４の制御を行う。また、位置Ｐb5は、絞り制御値Ｉcを設定範囲の開放側限界に固定して、利得制御値Ｇcによって露出制御が行われる状態となったことから露出制御処理を終了する。
【００６８】
このように、露出を「ＶEa」から適正露出値である「ＶEd」に切り換える際に、途中の露出値でも露出制御を行うようにすれば、緩やかに露出を切り換えることができる。
【００６９】
また、緩やかに露出調整を切り換える方法として、現在の露出値と検出信号ＤＥに基づき決定された適正露出値の差分を１／ｎ倍（ｎは実数）して露出変更値とする。さらに、現在の露出値に露出変更値を加算して目標露出値を設定して、現在の露出値が目標露出値となるように露出制御を繰り返す。また、露出変更値が閾値ＲＬよりも小さくなったときは、目標露出値を適正露出値である「ＶEd」として、現在の露出値が目標露出値となるように露出制御を行うものとしてもよい。
【００７０】
図９は、目標露出値を設けた場合の露出制御処理を示すフローチャートである。ステップＳＴ２１〜ステップＳＴ２４でＣＰＵ５１１は、図２のステップＳＴ１〜ステップＳＴ４と同様に、検出信号ＤＥの取得、適正露出値の決定、絞り制御値Ｉcの取得、利得制御値Ｇcの取得を行いステップＳＴ２５に進む。
【００７１】
ステップＳＴ２５でＣＰＵ５１１は、露出変更値を算出する。すなわち、ＣＰＵ５１１は、現在の露出値ＥＣと検出信号ＤＥに基づき決定された適正露出値である「ＶEd」の差分を１／ｎ倍して露出変更値Ｅhとする。
【００７２】
ステップＳＴ２６でＣＰＵ５１１は、露出変更値Ｅhが閾値ＲＬよりも小さいか否か判別する。ここで、ＣＰＵ５１１は、露出変更値Ｅhが閾値ＲＬよりも小さくないときステップＳＴ２７に進み、露出変更値Ｅhが閾値ＲＬよりも小さいときステップＳＴ２８に進む。
【００７３】
ステップＳＴ２７でＣＰＵ５１１は、目標露出値の設定を行う。ＣＰＵ５１１は、現在の露出値ＥＣに露出変更値Ｅhを加算して、加算結果を目標露出値としてステップＳＴ２９に進む。
【００７４】
ステップＳＴ２８でＣＰＵ５１１は、適正露出値を目標露出値に設定してステップＳＴ２９に進む。
【００７５】
ステップＳＴ２９でＣＰＵ５１１は、ステップＳＴ５と同様にしてプログラム線図の生成処理を行いステップＳＴ３０に進む。
【００７６】
ステップＳＴ３０でＣＰＵ５１１は、ステップＳＴ２９で生成したプログラム線図に基づいて、複数の露出調整部の制御値を更新してステップＳＴ３１に進む。
【００７７】
ステップＳＴ３１でＣＰＵ５１１は、目標露出値が適正露出値となっているか否かを判別する。ここで、ＣＰＵ５１１は、目標露出値が適正露出値となっていないときステップＳＴ２３に戻り、新たな目標露出値を設定したのちプログラム線図を生成して、生成したプログラム線図に基づいて複数の露出調整部の制御値を更新する。また、ＣＰＵ５１１は、目標露出値が適正露出値となっていると判別したときステップＳＴ３２に進む。
【００７８】
ステップＳＴ３２でＣＰＵ５１１は、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値が設定範囲の限界となったか否かを判別する。ここで、ＣＰＵ５１１は、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値が設定範囲の限界となっていないと判別したときステップＳＴ２３に戻り、再度プログラム線図を生成して、生成したプログラム線図に基づいて複数の露出調整部の制御値を更新する。また、ＣＰＵ５１１は、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値が設定範囲の限界となったとき処理を終了する。
【００７９】
図１０は、目標露出値を設定したときの露出制御動作を示している。この露出制御動作では、露出値ＥＣを「ＶEa」から適正露出値である「ＶEd」に露出調整を切り換える際に、現在の露出値ＥＣと検出信号ＤＥに基づき決定された適正露出値である「ＶEd」の差分を１／ｎ倍（ｎは実数）して現在の露出値ＥＣに加算して目標露出値とする。
【００８０】
図１０の（Ａ）は露出制御処理の開始時の状態を示しており、露出値ＥＣは「ＶEa」，絞り制御値Ｉcは「ＶIs」，利得制御値Ｇcは「ＶGmin」とする。また検出信号ＤＥに基づき決定された適正露出を「ＶEd」とする。ここで、絞り制御値Ｉcと利得制御値Ｇcに基づきプログラム線図Ｋc1を生成する。なお、利得制御値Ｇcは「ＶGmin」であり、制御値αcのオフセットを行っても「ＶGmin」であることから、プログラム線図Ｋc1は、絞り制御値可変範囲ＷＩc1で利得制御値Ｇcが「ＶGmin」となる。また、現在の露出値である「ＶE1」と適正露出値である「ＶEd」の差分を例えば（１／２）倍して現在の露出値ＥＣに加算して目標露出値を「ＶEa1」とする。なお、閾値ＲＬは、現在の露出値である「ＶEa」と適正露出値である「ＶEd」の差分の例えば（１／４）倍とする。
【００８１】
プログラム線図Ｋc1において露出値が「ＶEa1」となるのは、絞り制御値Ｉcが「ＶIcb2」，利得制御値Ｇcは「ＶGc2」の位置Ｐc2である。したがって、制御部５１は、絞り制御値Ｉcを「ＶIc2」に更新して絞り機構１２の制御、および利得制御値Ｇcを「ＶGc2」に更新して増幅部２４の制御を行う。このため、露出を「ＶEa1」とする露出制御が行われることになる。また、位置Ｐc2は、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値を設定範囲の限界に固定して露出制御が行われている状態となっていない。すなわち、絞り制御値Ｉcと利得制御値Ｇcが設定範囲の限界でないことから、プログラム線図の作成を繰り返す。
【００８２】
図１０の（Ｂ）は、新たに生成されたプログラム線図Ｋc2を示している。プログラム線図Ｋc2を生成するとき、絞り制御値Ｉcは「ＶIc2」，利得制御値Ｇcは「ＶGc2」となっている。絞り制御値Ｉcは、プログラム線図Ｋc1の生成時よりも絞り開放側となっていることから、絞り制御値可変範囲ＷＩc2は、プログラム線図Ｋc1の生成時よりも狭くなる。また、利得制御値Ｇcは「ＶGc2」であり、プログラム線図Ｋc2は、絞り制御値可変範囲ＷＩc2における利得制御値Ｇcが「ＶGc2」から制御値αcだけ利得減少方向にオフセットした値となる。また、現在の露出値は「ＶEa1」であることから、「ＶEa1」と適正露出値である「ＶEd」の差分を１／２倍して現在の露出値に加算して目標露出値を「ＶEa2」とする。
【００８３】
プログラム線図Ｋc2において露出値が「ＶEa2」となるのは、絞り制御値Ｉcが「ＶIc3」，利得制御値Ｇcは「ＶGc3」の位置Ｐc3である。したがって、制御部５１は、絞り制御値Ｉcを「ＶIc3」に更新して絞り機構１２の制御、および利得制御値Ｇcを「ＶGc3」に更新して増幅部２４の制御を行う。このとき、露出値を「ＶEa2」とする露出制御が行われることになる。また、位置Ｐc3は、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値を設定範囲の限界に固定して露出制御が行われている状態となっていない。すなわち、絞り制御値Ｉcと利得制御値Ｇcが設定範囲の限界でないことから、プログラム線図の作成を繰り返す。
【００８４】
図１０の（Ｃ）は、新たに生成されたプログラム線図Ｋc3を示している。プログラム線図Ｋc3を生成するとき、絞り制御値Ｉcは「ＶIc3」，利得制御値Ｇcは「ＶGc3」である。絞り制御値Ｉcは、プログラム線図Ｋc2の生成時よりも絞り開放側となっていることから、絞り制御値可変範囲ＷＩc3は、プログラム線図Ｋc2の生成時よりも狭くなる。また、利得制御値Ｇcは「ＶGc3」であり、プログラム線図Ｋc3は、絞り制御値可変範囲ＷＩc3における利得制御値Ｇcが「ＶGc3」から制御値αcだけ利得減少方向にオフセットした値となる。また、現在の露出値は「ＶEa2」であることから、「ＶEa2」と適正露出値である「ＶEd」の差分を１／２倍した値は閾値ＲＬよりも小さくなる。したがって適正露出値である「ＶEd」を目標露出値とする。
【００８５】
プログラム線図Ｋc3において露出値が「ＶEd」となるのは、絞り制御値Ｉcが「ＶIc4」，利得制御値Ｇcは「ＶGc4」の位置Ｐc4である。したがって、制御部５１は、絞り制御値Ｉcを「ＶIc4」に更新して絞り機構１２の制御、および利得制御値Ｇcを「ＶGc4」に更新して増幅部２４の制御を行う。また、位置Ｐc4は、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値を設定範囲の限界に固定して露出制御が行われている状態となっていない。すなわち、絞り制御値Ｉcと利得制御値Ｇcが設定範囲の限界でないことから、プログラム線図の作成を繰り返す。
【００８６】
図１０の（Ｄ）は、新たに生成されたプログラム線図Ｋc4を示している。プログラム線図Ｋc4を生成するとき、絞り制御値Ｉcは「ＶIc4」，利得制御値Ｇcは「ＶGc4」である。絞り制御値Ｉcは、プログラム線図Ｋc3の生成時よりも絞り開放側となっていることから、絞り制御値可変範囲ＷＩc4は、プログラム線図Ｋc3の生成時よりも狭くなる。また、利得制御値Ｇcは「ＶGc4」であり、プログラム線図Ｋc4は、絞り制御値可変範囲ＷＩc4における利得制御値Ｇcが「ＶGc4」から制御値αcだけ利得減少方向にオフセットした値となる。
【００８７】
このプログラム線図Ｋc4において露出値が「ＶEc」となるのは、絞り制御値Ｉcが「ＶIop」，利得制御値Ｇcは「ＶGe」の位置Ｐc5である。したがって、制御部５１は、絞り制御値Ｉcを「ＶIop」に更新して絞り機構１２の制御、および利得制御値Ｇcを「ＶGe」に新して増幅部２４の制御を行う。また、位置Ｐa5は、絞り制御値Ｉcを設定範囲の開放側限界に固定して、利得制御値Ｇcによって露出制御が行われる状態となったことから露出制御処理を終了する。
【００８８】
このように、現在の露出値が目標露出値となるように順次露出制御を行うことで、露出を滑らかに切り換えることができる。
【００８９】
また、現在の露出値である「ＶEa」と適正露出値である「ＶEd」との間に中継値を設定して、この中継値を図７あるいは図８における適正露出として露出制御を行い、その後中継値から適正露出値となるように露出制御を行う。さらに、中継露出値を複数設けたときには、最初の露出値である「ＶEa」から適正露出値である「ＶEd」の方向に中継露出値を順次用いるものとして、最後の中継露出値から適正露出値である「ＶEd」となるように露出制御を行うものとしても、露出を適正露出値に滑らかに切り換えることができる。
【００９０】
ところで、図７と図８，図１０では、絞り制御値Ｉcと利得制御値Ｇcを切り換える場合を示したが、次に、シャッタ制御値Ｔcを切り換えて露出制御を行う場合について説明する。
【００９１】
図１１は、シャッタ制御値Ｔcが切り換えられる場合のプログラム線図、図１２は、シャッタ制御値Ｔcが切り換えられる場合の露出制御動作を示している。
【００９２】
図１１に示すプログラム線図では、取得した絞り制御値Ｉcの値「ＶI」に基づいて絞り制御値変更可能範囲ＷＩを決定する。また、絞り制御値変更可能範囲ＷＩと例えばシャッタ制御値Ｔcの現在の値「ＶS」に基づき、絞り制御値変更可能範囲ＷＩの端部を制御切換ポイントＱop，Ｑcsとして、絞り機構１２による露出調整からタイミング信号発生部２２による露出調整に制御が切り替わるようにプログラム線図Ｋを生成する。なお、シャッタ制御値Ｔcが切り換えられる場合、上述したように、シャッタ制御値Ｔcが、露光時間拡大方向すなわち設定範囲の限界「ＶSmin」に近づくように制御値βだけ現在のシャッタ制御値Ｔcの値をオフセットさせて制御切換ポイントＱop，Ｑcsを設定する。
【００９３】
図１２は、シャッタ制御値Ｔcが切り換えられる場合の露出制御動作を示している。図１２の（Ａ）は露出制御処理の開始時の状態を示しており、露出値は「ＶEd」，絞り制御値Ｉcは「ＶIop」，利得制御値Ｇcは「ＶGd1」とする。また検出信号ＤＥに基づき決定された適正露出値を「ＶEa」とする。
【００９４】
ここで、絞り制御値Ｉcと利得制御値Ｇcとシャッタ制御値Ｔcに基づきプログラム線図Ｋd1を生成する。なお、利得制御値Ｇcは「ＶGd1」であり、プログラム線図Ｋd1は、絞り制御値可変範囲ＷＩa1における利得制御値Ｇcが「ＶGd1」から制御値αdだけオフセットされた値となる。
【００９５】
このプログラム線図Ｋd1において露出値が「ＶEa」となるのは、絞り制御値Ｉcが「ＶId2」，シャッタ制御値Ｔcが「ＶSd2」の位置Ｐd2である。したがって、制御部５１は、絞り制御値Ｉcを「ＶId2」に更新して絞り機構１２の制御、およびシャッタ制御値Ｔcを「ＶSd2」に更新して固体撮像素子２１の制御を行う。また、位置Ｐd2は、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値を設定範囲の限界に固定して露出制御が行われている状態となっていない。すなわち、利得制御値Ｇcは設定範囲の限界「ＶGmin」となっているが、絞り制御値Ｉcとシャッタ制御値Ｔcが設定範囲の限界でないことから、プログラム線図の作成を繰り返す。
【００９６】
図１２の（Ｂ）は、新たに生成されたプログラム線図Ｋd2を示している。プログラム線図Ｋd2を生成するとき、絞り制御値Ｉcは「ＶId2」，シャッタ制御値Ｔcは「ＶSd2」となっている。また、絞り制御値Ｉcは、プログラム線図Ｋd1の生成時よりも最小絞り側となっていることから、絞り制御値可変範囲ＷＩは、プログラム線図Ｋd1の生成時よりも広くなる。また、シャッタ制御値Ｔcは「ＶSd2」であり、プログラム線図Ｋd2は、絞り制御値可変範囲ＷＩd2におけるシャッタ制御値Ｔcが「ＶSd2」から制御値βdだけ露光時間拡大方向にオフセットした値となる。
【００９７】
このプログラム線図Ｋd2において露出値が「ＶEa」となるのは、絞り制御値Ｉcが「ＶId3」，シャッタ制御値Ｔcは「ＶSd3」の位置Ｐd3である。したがって、制御部５１は、絞り制御値Ｉcを「ＶId3」に更新して絞り機構１２の制御、およびシャッタ制御値Ｔcを「ＶSd3」に更新して固体撮像素子２１の制御を行う。また、位置Ｐd3は、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値を設定範囲の限界に固定して露出制御が行われている状態となっていない。すなわち、絞り制御値Ｉcとシャッタ制御値Ｔcが設定範囲の限界でないことから、プログラム線図の作成を繰り返す。
【００９８】
図１２の（Ｃ）は、新たに生成されたプログラム線図Ｋd3を示している。プログラム線図Ｋd3を生成するとき、絞り制御値Ｉcは「ＶId3」，シャッタ制御値Ｔcは「ＶSd3」となっている。また、絞り制御値Ｉcは、プログラム線図Ｋd2の生成時よりも最小絞り側となっていることから、絞り制御値可変範囲ＷＩは、プログラム線図Ｋd2の生成時よりも広くなる。また、シャッタ制御値Ｔcは「ＶSd3」であり、プログラム線図Ｋd3は、絞り制御値可変範囲ＷＩd3におけるシャッタ制御値Ｔcが「ＶSd3」から制御値βdだけ露光時間拡大方向にオフセットした値となる。
【００９９】
このプログラム線図Ｋd3において露出値が「ＶEa」となるのは、絞り制御値Ｉcが「ＶId4」，シャッタ制御値Ｔcは「ＶSd4」の位置Ｐd4である。したがって、制御部５１は、絞り制御値Ｉcを「ＶId4」に更新して絞り機構１２の制御、およびシャッタ制御値Ｔcを「ＶSd4」に更新して固体撮像素子２１の制御を行う。また、位置Ｐd4は、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値を設定範囲の限界に固定して露出制御が行われている状態となっていない。すなわち、絞り制御値Ｉcと利得制御値Ｇcが設定範囲の限界でないことから、プログラム線図の作成を繰り返す。
【０１００】
図１２の（Ｄ）は、新たに生成されたプログラム線図Ｋd4を示している。プログラム線図Ｋd4を生成するとき、絞り制御値Ｉcは「ＶId4」，シャッタ制御値Ｔcは「ＶSd4」となっている。絞り制御値Ｉcは、プログラム線図Ｋd3の生成時よりも最小絞り側となっていることから、絞り制御値可変範囲ＷＩは、プログラム線図Ｋd3の生成時よりも広くなる。また、シャッタ制御値Ｔcは「ＶSd4」であり、プログラム線図Ｋd4は、絞り制御値可変範囲ＷＩd4におけるシャッタ制御値Ｔcが「ＶSd4」から制御値βdだけ露光時間拡大方向にオフセットした値となる。
【０１０１】
このプログラム線図Ｋd4において露出値が「ＶEa」となるのは、絞り制御値Ｉcが「ＶId5」，シャッタ制御値Ｔcは「ＶSmin」の位置Ｐd5である。したがって、制御部５１は、絞り制御値Ｉcを「ＶId5」に更新して絞り機構１２の制御、およびシャッタ制御値Ｔcを「ＶSmin」に更新して固体撮像素子２１の制御を行う。また、位置Ｐd5は、利得制御値Ｇcとシャッタ制御値Ｔcを設定範囲の限界「ＶGmin」「ＶSmin」に固定して、絞り制御値Ｉcによって露出制御が行われる状態となったことから露出制御処理を終了する。
【０１０２】
このように、絞り制御値Ｉcに応じて絞り制御値可変範囲ＷＩを設定して、シャッタ制御値Ｔcにオフセットを設けてプログラム線図を生成して、このプログラム線図に基づいて絞り制御値Ｉcやシャッタ制御値Ｔcの更新を行うものとすれば、適正露出であって絞り制御値Ｉcまたはシャッタ制御値Ｔcを設定範囲の限界として露出制御を行うことができる。また、最初に生成したプログラム線図では、適正露出であって絞り制御値Ｉcまたはシャッタ制御値Ｔcを設定範囲の限界として露出制御を行うことができなくとも、プログラム線図の生成とプログラム線図に基づいて絞り制御値Ｉcやシャッタ制御値Ｔcを繰り返し行うものとすれば、適正露出を示す位置は絞り制御値Ｉcまたはシャッタ制御値Ｔcが設定範囲限界となる方向に順次移動される。したがって、絞り機構１２の応答の遅れやノイズ音の発生等を生じさせることなく、絞り制御値Ｉcまたはシャッタ制御値Ｔc，利得制御値Ｇcの何れか１つを除く他の制御値を設定範囲の限界に固定して適正露出に露出制御を収束させることができる。
【０１０３】
なお、上述の撮像装置は動画あるいは静止画像の何れの画像信号を生成するものであってもよい。また、図７に示すように露出の切り換えを速やかに行うものとすれば、例えば静止画像の画像信号を生成する際に、適正露出の画像信号を容易に得ることができる。また、図８や図１０に示すように、露出の切り換えを滑らかに行うものとすれば、例えば動画像の画像信号を生成する際に、被写体の輝度変化に対応させて滑らかに露出を切り換えて適正露出の画像信号を容易に生成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】撮像装置の構成を示す図である。
【図２】露出制御処理を示すフローチャートである。
【図３】プログラム線図を示す図である。
【図４】プログラム線図生成処理を示すフローチャートである。
【図５】絞り制御値可変範囲の決定方法を説明するための図である。
【図６】絞り制御値可変範囲を示すルックアップテーブルである。
【図７】露出制御動作を示す図である。
【図８】緩やかに露出を切り換える場合の露出制御動作を示す図である。
【図９】目標露出値を設けた場合の露出制御処理を示すフローチャートである。
【図１０】目標露出値を設定したときの露出制御動作を示す図である。
【図１１】シャッタ制御値が切り換えられる場合のプログラム線図を示す図である。
【図１２】シャッタ制御値が切り換えられる場合の露出制御動作を示す図である。
【図１３】基本プログラム線図を示す図である。
【図１４】絞り機構と増幅部の制御値を変化させたときの露出の変化特性である。
【符号の説明】
【０１０５】
１１・・・レンズ部、１２・・・絞り機構、２１・・・固体撮像素子、２２・・・タイミング信号発生部、２３・・・ＣＤＳ部、２４・・・増幅部、２５・・・Ａ／Ｄ変換部、３１・・・ディジタル信号処理部、３２・・・記録再生部、３３・・・表示部、３４・・・検出部、４１・・・レンズ駆動部、４２・・・絞り駆動部、５１・・・制御部、５２・・・ユーザインタフェース部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、露出制御装置と露出制御方法とプログラムおよび撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の撮像装置、例えば固体撮像素子を用いたビデオカメラでは、特許文献１のように絞り機構や増幅部および電子シャッタを設けて、適正な露出状態となるように絞りの位置や増幅部の利得、電子シャッタのシャッタ駆動が制御されている。
【０００３】
ここで、被写体が暗く絞り機構によって絞りを開放しても適正な露出状態とならないときは、適正な露出状態となるように増幅部の利得を高めるものとする。また、被写体が明るく、絞り機構によって絞りを最小絞り状態（光量がゼロとならないで最小となる状態）としても適正な露出状態とならないときは、適正な露出状態となるように電子シャッタの露光時間（有効電荷の蓄積時間）を短くする。このような露出制御を行う場合、図１３に示す基本プログラム線図を用いればよい。
【０００４】
図１３において、露出値ＥＣが「ＶEca」〜「ＶEcb」の範囲内であるときは、絞り制御値Ｉcを露出値ＥＣに応じて可変すれば適正露出状態とすることができる。また、露出値ＥＣが「ＶEcb」よりも小さいときは、絞り制御値Ｉcを開放側の設定限界である「ＶIop」として絞りを開放状態として、利得制御値Ｇcを設定限界「ＶGmax」「ＶGmin」の範囲内で露出値ＥＣに応じて可変すれば適正露出状態とすることができる。なお、利得制御値Ｇcの「ＶGmax」とは利得が最大となる状態であり、「ＶGmin」とは利得が「１」となる状態である。さらに、露出値ＥＣが「ＶEca」よりも大きいときは、絞り制御値Ｉcを最小絞り側の設定限界である「ＶIcs」として絞りを最小絞り状態として、シャッタ制御値Ｔcを設定限界「ＶSmax」「ＶSmin」の範囲内で露出値ＥＣに応じて可変すれば適正露出状態とすることができる。なお、シャッタ制御値Ｔcの「ＶSmin」とはシャッタ動作を行っていないときの状態であり、「ＶSmax」とはシャッタ動作を行って露光時間が最も短くなった状態である。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１１６８０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、絞り機構による光量変化は、絞り機構の開口面積に比例する。したがって、最小絞り側に比べて開放側では光量を所定倍とするとき駆動量が多くなる。例えば絞り形状が円形である絞り機構では、最小絞り側に比べて開放側となると絞り径の変化が少なくなる。したがって、最小絞り側に比べて開放側では光量を所定倍とするとき絞り機構をより多く駆動しなければならない。しかし、絞り機構における追従能力が低いとき、すなわち絞り制御値を設定したときに絞り制御値に応じた開口面積となるまでの応答が遅いと、光量変化に対する露出制御の応答特性が劣ったものとなる。また、絞り機構における追従能力が十分であっても、絞りを高速で大きく変化させるとノイズ音を生じてしまうおそれがあるため、駆動に制限を設ける必要が生じる場合がある。このように、応答特性が劣ったものとなったり駆動に制限が設けられると、絞り機構による露出制御から増幅部による露出制御に制御を切り換える場合や、増幅部による露出制御から絞り機構による露出制御に制御を切り換える場合に、絞り機構や増幅部の制御値の変化に対応した露出調整を行うことができなくなってしまう。
【０００７】
図１４は、絞り機構と増幅部の制御値を変化させたときの露出の変化特性を示している。ここで、絞り機構が最小絞り状態で増幅部の利得が最小状態である時点ｔ1から時点ｔ2で絞り機構が開放状態となるように絞り制御値の切り換えを行い、時点ｔ2から時点ｔ3では、絞り機構が開放状態で増幅部の利得を最小状態から最大状態となるように利得制御値の切り換えを行うものとする。
【０００８】
絞り機構で応答の遅れや駆動の制限がない場合、制御値を変化させたとき調整された露出値は、特性Ｚaに示すように絞り機構や増幅部の制御値の変化に対応してリニアに変化する。しかし、絞り機構で応答の遅れや駆動の制限があると、特性Ｚbに示す特性の露出値に露出調整が行われてしまい、絞り機構や増幅部の制御値の変化に対応した露出調整を行うことができない。なお、特性Ｚcは、絞り機構の制御値を変化させたときの露出変化、特性Ｚdは、増幅部の制御値を変化させたときの露出変化を示しており、特性Ｚｂは特性Ｚcと特性Ｚdを重畳させたものとなる。
【０００９】
したがって、絞り機構で応答の遅れ、または駆動の制限があると、絞り機構や増幅部の制御値の変化に対応した露出制御を行うことができない。また、絞り機構や増幅部の制御値の変化に対応した露出制御を行うためには、応答の遅れ、または駆動の制限の影響が生じないように絞り機構の制御に制限を設けなければならない。
【００１０】
そこで、この発明では、絞り機構による制限の影響を受けることなく露出制御を行うことができる露出制御装置と露出制御方法とプログラムおよび撮像装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明の概念は、撮像素子と撮像素子への入射光量を調整する絞り機構を用いた第１の露出調整部と、前記絞り機構以外の機能によって露出調整を行う第２の露出調整部が設けられて、第１の露出調整部の現在の絞り制御値に応じて設定されている絞り制御値可変範囲内では、第２の露出調整部の制御値を第１の露出制御部のみで露出制御を行う方向にオフセットさせた状態で固定した露出制御となり、絞り制御値可変範囲から外れるときには絞り制御値を絞り制御値可変範囲の限界に固定した露出制御となるプログラム線図を生成して、この生成したプログラム線図に基づき第１および第２の露出調整部に対する制御値の更新を行い、露出検出結果から決定した適正露出であって前記第１または第２の露出調整部の制御値を設定範囲の限界として露出制御を行うことにある。
【００１２】
この発明においては、例えば撮像素子で生成される画像信号に基づいて露出検出を行う検出部や、撮像素子で撮像される被写体の光量を測定する光量測定部を用いて露出検出を行う検出部が設けられる。また第２の露出調整部として、撮像素子で生成された画像信号を増幅する増幅部および／または撮像素子の露光時間を制御するシャッタ部が設けられる。
【００１３】
制御部は、絞り機構の現在の絞り制御値に応じて設定されている絞り制御値可変範囲内では、前記第２の露出調整部の制御値例えば増幅部の利得が少なくなるようにオフセットさせた状態に利得制御値を固定した露出制御となり、絞り制御値可変範囲から外れるときには絞り制御値を絞り制御値可変範囲の限界に固定して、利得制御値を変更した露出制御となるプログラム線図を生成して、このプログラム線図に基づいて絞り機構や増幅部に対する制御値の更新を行い、露出検出結果から決定した適正露出であって第１または第２の露出調整部の制御値を設定範囲の限界として露出制御が行われる。また、このプログラム線図の生成とプログラム線図に基づいた第１および第２の露出調整部に対する制御値の更新は、決定した適正露出であって第１または第２の露出調整部の制御値が設定範囲の限界となるまで繰り返される。現在の絞り制御値に応じた絞り制御値可変範囲は演算式を用いて設定される。あるいは現在の絞り制御値に応じた絞り制御値可変範囲を出力するルックアップテーブルが用いられる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、撮像素子への入射光量を調整する絞り機構を用いた第１の露出調整部の現在の絞り制御値に応じて設定されている絞り制御値可変範囲内では、絞り機構以外の機能によって露出調整を行う第２の露出調整部の制御値を第１の露出制御部のみで露出制御を行う方向にオフセットさせた状態で固定した露出制御となり、絞り制御値可変範囲から外れるときには絞り制御値を絞り制御値可変範囲の限界に固定した露出制御となるプログラム線図を生成して、該プログラム線図に基づいて第１および第２の露出調整部に対する制御値の更新を行い、露出検出結果から決定した適正露出であって第１または第２の露出調整部の制御値を設定範囲の限界として露出制御が行われる。
【００１５】
このため、応答の遅れやノイズ音等を防止できるように絞り制御値可変範囲を制限しながら、適正露出であって第１または第２の露出調整部の制御値が設定範囲の限界とされた状態となり、絞り機構による制限の影響を受けることなく露出制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図を参照しながら、この発明の実施の一形態について説明する。図１は、撮像装置の構成を示している。図示せぬ被写体からの光は、レンズ部１１と絞り機構１２を介して固体撮像素子２１例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサに入射される。
【００１７】
固体撮像素子２１は、受光面に結像された被写体像の撮像光を、画素毎に電気信号に変換して画像信号Ｓaを生成する。また、生成した画像信号をＣＤＳ（Correlated Double Sampling circuit）部２３に供給する。
【００１８】
タイミング信号発生部２２は、固体撮像素子２１で生成された画素毎の電気信号を読み出して１画面毎の画像信号を生成したり、固体撮像素子２１において露光時間（光電変換によって得られた有効電荷の蓄積時間）を制御する電子シャッタ動作を行わせるための各種の駆動信号ＴＤを生成して、固体撮像素子２１に供給する。
【００１９】
ＣＤＳ部２３は、供給された画像信号Ｓaのノイズ成分を除去して、ノイズ成分が除去された画像信号Ｓbを増幅部２４に供給する。増幅部２４はＣＤＳ部２３から供給された画像信号Ｓbを増幅して、画像信号ＳcとしてＡ／Ｄ（Analog / Digital）変換部２５に供給する。Ａ／Ｄ変換部２５は、アナログの画像信号Ｓcをディジタルの画像信号Ｓdに変換して、ディジタル信号処理部３１と検出部３４に供給する。
【００２０】
ディジタル信号処理部３１は、Ａ／Ｄ変換部２５から供給された画像信号Ｓdに対して良好な画像となるように種々の信号処理、例えばガンマ補正やホワイトバランス調整等を行う。また、ディジタル信号処理部３１は、ＭＰＥＧ（Moving Picture Expert Group）方式等の圧縮伸長処理を行い、ディジタルの画像信号を圧縮して得られた画像信号Ｓeを記録再生部３２や外部機器（図示せず）に出力する。また、圧縮処理されている画像信号Ｓfが記録再生部３２から供給されたときは、圧縮処理されている画像信号を伸長して圧縮前の画像信号に戻す処理を行う。さらに、ディジタル信号処理部３１は、ディジタルの画像信号から表示画像信号Ｓgを生成して表示部３３に供給する。
【００２１】
記録再生部３２は、ディジタル信号処理部３１から供給された画像信号Ｓeを、記録媒体例えば半導体メモリや光ディスクあるいは磁気テープ等の記録媒体に記録する。また、記録媒体に記録されている画像信号を読み出して画像信号Ｓfとしてディジタル信号処理部３１に供給する。
【００２２】
表示部３３は、例えば液晶表示素子等を用いて構成されており、ディジタル信号処理部３１から供給された表示画像信号Ｓgに基づいて画像表示を行う。
【００２３】
検出部３４は、供給された画像信号Ｓdから露出制御やフォーカス調整を行うために必要となる検出信号ＤＥを生成して制御部５１に供給する。例えば、検出部３４は撮像画像から輝度レベルの平均値を検出して、その検出結果を検出信号ＤＥとして制御部５１に供給する。また、検出部３４として露出計を用いるものとしてもよい。露出計は、例えば被写体の明るさに応じた電気信号を光電変換素子によって生成して、この電気信号を処理して得た測定信号を検出信号ＤＥとして制御部５１に供給するものとしてもよい。このように露出計を用いるものとすれば、適正露出の検出が画像信号Ｓdを用いる場合よりも容易となる。さらに、検出部３４は、例えば撮像画像上の所定の位置に設定されたオートフォーカス検出エリア内における輝度のエッジ成分を検出して、その検出結果を検出信号ＤＥとして制御部５１に供給する。
【００２４】
レンズ駆動部４１は、固体撮像素子２１の受光面に被写体像が焦点の合った状態で結像されるようにレンズ部１１のフォーカスレンズ(図示せず）を駆動する。また、固体撮像素子２１の受光面に結像される被写体像の大きさが所望の大きさとなるようにレンズ部１１のズームレンズ(図示せず）を駆動する。
【００２５】
絞り駆動部４２は、絞り機構１２を駆動して、固体撮像素子２１の受光面に結像される被写体像の光量を調整する。
【００２６】
制御部５１には、ユーザインタフェース部５２が接続されている。ユーザインタフェース部５２は、操作キーや外部からの遠隔操作信号を入力するためのインタフェース等で構成されており、ユーザ操作に応じた操作信号Ｓpを制御部５１に供給する。なお、ユーザインタフェース部５２を介して、例えば制御部５１に記憶されているプログラムや種々の情報等の更新も可能とされる。
【００２７】
制御部５１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５１１や、ＲＯＭ（Read Only Memory）５１２、ＲＡＭ（Random Access Memory）５１３等で構成されている。ＣＰＵ５１１は、ＲＯＭ５１２に格納されているプログラムを実行して、操作信号Ｓpに基づいて制御信号を生成して各部に供給することで、撮像装置の動作がユーザ操作に応じて動作となるように制御する。なお、ＲＡＭは、種々の制御を行う際に情報を一時記憶しておくためのワーキングエリア等として用いられる。
【００２８】
また、制御部５１は検出部３４から供給された検出信号ＤＥに基づきレンズ制御値Ｒcを生成してレンズ駆動部４１に供給することで、オートフォーカス検出エリア内の被写体にフォーカスが合うようフォーカス制御が行われる。さらに、制御部５１は検出部３４から供給された検出信号ＤＥに基づき適正露出値の決定、絞り制御値Ｉcや利得制御値Ｇcおよびシャッタ制御値Ｔcの生成を行い、生成した絞り制御値Ｉcを絞り駆動部４２、利得制御値Ｇcを増幅部２４、シャッタ制御値Ｔcをタイミング信号発生部２２に供給して、適正露出となるように絞り機構１２の絞り設定や増幅部２４の利得の設定およびタイミング信号発生部２２による電子シャッタのシャッタ速度の設定が行われる。
【００２９】
ここで、制御部５１は、現在の絞り制御値Ｉcに応じて設定されている絞り制御値可変範囲内では、利得制御値Ｇcやシャッタ制御値Ｔcを絞り機構のみで露出制御を行う方向、すなわち利得制御値Ｇcは増幅部２４の利得が減少する方向（以下「利得減少方向」という）、シャッタ制御値Ｔcは露光時間が長くなる方向（以下「露光時間拡大方向」という）にオフセットさせた状態で固定した露出制御となり、絞り制御値可変範囲から外れるときには絞り制御値を絞り制御値可変範囲の限界に固定した露出制御となるプログラム線図を生成する。この生成したプログラム線図に基づいて絞り制御値Ｉcや利得制御値Ｇc，シャッタ制御値Ｔcの更新を行い、適正露出であって絞り制御値Ｉcや利得制御値Ｇc，シャッタ制御値Ｔcの何れか１つを除く他の制御値を設定範囲の限界として露出制御を行う。また、このプログラム線図の生成とプログラム線図に基づいた制御値の更新を、適正露出であって適正露出であって絞り制御値Ｉcや利得制御値Ｇc，シャッタ制御値Ｔcの何れか１つを除く他の制御値が設定範囲の限界となるまで繰り返して露出制御を行う。
【００３０】
次に、撮像装置の露出制御について説明する。図２は、露出制御処理を示すフローチャートである。ステップＳＴ１でＣＰＵ５１１は、検出部３４で生成された検出信号ＤＥを取得してステップＳＴ２に進む。
【００３１】
ステップＳＴ２でＣＰＵ５１１は、検出部３４で検出された検出信号ＤＥから適正露出値を決定する。
【００３２】
ステップＳＴ３でＣＰＵ５１１は、絞り制御値Ｉcを取得する。絞り制御値Ｉcは絞り機構１２を駆動するために用いられるものであり、例えば絞り制御値Ｉcが設定範囲の開放側限界「ＶIop」であるとき絞り機構１２は開放状態となり、絞り制御値Ｉcが設定範囲の最小絞り側限界「ＶIcs」であるとき絞り機構１２は最小絞り状態（光量がゼロとならないで最小となる状態）となる。ここで、ＣＰＵ５１１は絞り制御値Ｉcを取得することで、絞り機構１２の現在の絞り状態を把握できる。
【００３３】
ステップＳＴ４でＣＰＵ５１１は、他の露出調整部の制御値を取得する。ＣＰＵ５１１は他の露出調整部の制御値として例えば増幅部がどのような利得に設定されているかを示す利得制御値Ｇc、タイミングジェネレータ部によって露光時間がどのような設定状態となっているかを示すシャッタ制御値Ｔcを取得する。
【００３４】
ステップＳＴ５でＣＰＵ５１１は、プログラム線図生成処理を行う。ＣＰＵ５１１は、ステップＳＴ３で取得した絞り制御値ＩcとステップＳＴ４で取得した例えば利得制御値Ｇcやシャッタ制御値Ｔcからプログラム線図を生成する。
【００３５】
図３は、生成するプログラム線図を例示している。プログラム線図の生成では、ステップＳＴ３で取得した絞り制御値Ｉcの値「ＶI」に基づいて絞り制御値可変範囲ＷＩを決定する。また、絞り制御値変更可能範囲ＷＩと他の露出調整部の制御値、例えば図３では増幅部２４の利得を制御する利得制御値Ｇcの値「ＶG」に基づき、絞り制御値変更可能範囲ＷＩの限界を制御切換ポイントＱop，Ｑcsとして、絞り機構１２による露出調整から増幅部２４による露出調整に制御、または増幅部２４による露出調整から絞り機構１２による露出調整に制御が切り替わるようにして、プログラム線図Ｋを生成する。
【００３６】
図４は、プログラム線図生成処理を示すフローチャートである。ステップＳＴ１１でＣＰＵ５１１は、ステップＳＴ３で取得した絞り制御値Ｉcに基づいて絞り制御値可変範囲ＷＩを決定する。図５は、絞り制御値可変範囲の決定方法を説明するための図である。絞り制御値可変範囲ＷＩの設定では、絞り制御値可変範囲ＷＩの開放側を規定するための関数ｆ（Ｉc）と絞り制御値可変範囲ＷＩの最小絞り側を規定するための関数ｇ（Ｉc）が予め設けられている。ＣＰＵ５１１は、ステップＳＴ３で取得した絞り制御値Ｉcを関数ｆ（Ｉc），ｇ（Ｉc）に代入して演算を行うことで、絞り制御値可変範囲ＷＩを決定する。
【００３７】
関数ｆ（Ｉc），ｇ（Ｉc）は、絞り制御値Ｉcを切り換えたときに、絞り機構１２で許容できないような応答の遅延やノイズ音の発生を生じることがないように予め設定されている。ここで、例えば被写体の明るさが変化して適正露出とするために絞り機構１２で光量を２倍とする場合、絞り開口面積を２倍とする必要がある。ここで、絞り機構１２が開放側に近いときは、最小絞り側に近い場合に比べて絞り機構１２をより多く駆動しなければならない。したがって、絞り制御値Ｉcが開放側に近いときに最小絞り側と同様な絞り制御値可変範囲ＷＩを設定すると、絞り制御値Ｉcが開放側となるに伴い、絞り機構１２をより多く駆動しなければならず応答の遅延やノイズ音の発生が顕著となってしまう。したがって、絞り制御値Ｉcが開放側に近づくに伴い、絞り制御値可変範囲ＷＩが狭くなるように、関数ｆ（Ｉc），ｇ（Ｉc）を設定する。なお、関数ｆ（Ｉc），ｇ（Ｉc）によって制御値可変範囲ＷＩを設定したとき、絞り機構１２のみで所望の露出に制御することができない場合、露出制御を増幅部２４に割り振って利得の制御を合わせて行うものとすれば、所望の露出に制御することができる。
【００３８】
図５において、例えば絞り制御値Ｉcの値が「ＶI2」であるとき、絞り制御値Ｉcの値「ＶI2」から開放側可変範囲「ｄo2」を減算した値が絞り制御値可変範囲ＷＩの開放側の値「ＶIo2」となる。また、絞り制御値Ｉcの値「ＶI2」に最小絞り側可変範囲「ｄc2」を加算した値が絞り制御値可変範囲ＷＩの最小絞り側の値「ＶIc2」となる。
【００３９】
絞り制御値Ｉcの値が開放側の「ＶI1」となっているとき、絞り制御値Ｉcの値「ＶI1」から開放側可変範囲「ｄo1」を減算した値が絞り制御値可変範囲ＷＩの開放側の値「ＶIo1」となる。また、絞り制御値Ｉcの値「ＶI1」に最小絞り側可変範囲「ｄc1」を加算した値が絞り制御値可変範囲ＷＩの最小絞り側の値「ＶIc1」となる。したがって、絞り制御値Ｉcの値が「ＶI1」となっているときの絞り制御値可変範囲ＷＩは、絞り制御値Ｉcの値が「ＶI2」であるときの絞り制御値可変範囲よりも狭くなる。
【００４０】
絞り制御値Ｉcの値が最小絞り側の「ＶI3」となっているとき、絞り制御値Ｉcの値「ＶI3」から開放側可変範囲「ｄo3」を減算した値が絞り制御値可変範囲ＷＩの開放側の値「ＶIo3」となる。また、絞り制御値Ｉcの値「ＶI3」に最小絞り側可変範囲「ｄc3」を加算した値が絞り制御値可変範囲ＷＩの最小絞り側の値「ＶIc3」となる。したがって、絞り制御値Ｉcの値が「ＶI3」となっているときの絞り制御値可変範囲ＷＩは、絞り制御値Ｉcの値が「ＶI2」であるときの絞り制御値可変範囲ＷＩよりも広くなる。なお、図５では、絞り制御値可変範囲ＷＩの最大値を規定して、現在の絞り制御値が最小絞り側となったとき、絞り制御値可変範囲ＷＩが広くなりすぎないように規制している。
【００４１】
また、絞り制御値可変範囲ＷＩは、予めルックアップテーブルをＲＯＭ等に記憶させておき、現在の絞り制御値に対応する絞り制御値可変範囲ＷＩをルックアップテーブルＬＵＴから読み出すものとしてもよい。
【００４２】
ルックアップテーブルＬＵＴは、関数ｆ（Ｉc），ｇ（Ｉc）に絞り制御値の種々の値を代入して、絞り制御値Ｉcの種々の値に対する絞り制御値可変範囲ＷＩを、絞り制御値Ｉcの種々の値に関係付けてテーブル化したものである。例えば、図５に示す関数ｆ（Ｉc），ｇ（Ｉc）を用いることで、図６に示すルックアップテーブルＬＵＴを生成できる。このルックアップテーブルＬＵＴを用いるものとすれば、絞り制御値Ｉcの値が例えば「ＶI1」であるとき、絞り制御値可変範囲ＷＩを「ＶIo1〜ＶIc1」に速やかに設定できる。なお、図６に示すルックアップテーブルＬＵＴでは、図５との関係が明らかとなるように開放側の可変範囲と最小絞り側の可変範囲を示しているが、これらの可変範囲はルックアップテーブルＬＵＴに設けておかなくとも良いことは勿論である。
【００４３】
図２のステップＳＴ３で取得した絞り制御値Ｉcに基づいて絞り制御値可変範囲ＷＩが決定されると、ステップＳＴ１２でＣＰＵ５１１は、制御切換ポイントＱop，Ｑcsを設定する。制御切換ポイントＱop，Ｑcsは、利得制御値Ｇcやシャッタ制御値Ｔcを固定して、絞り制御値Ｉcのみを変更して露出調整を行う制御モードと、利得制御値Ｇcあるいはシャッタ制御値Ｔcの一方と絞り制御値Ｉcを固定して、利得制御値Ｇcあるいはシャッタ制御値Ｔcの他方のみを変更して露出調整を行う制御モードとを切り換えるポイントである。具体的には、絞り制御値Ｉcに基づいて決定された絞り制御値可変範囲ＷＩの開放側の端部と最小絞り側の端部を制御切換ポイントＱop，Ｑcsとする。さらに、露出値ＥＣに応じて１つの露出調整部の制御値を可変させて、他の露出調整部の制御値は設定範囲の限界に固定された状態とするため、絞り機構を除く他の露出調整部の制御値は現在の制御値よりも絞り機構１２のみで露出制御を行う方向にオフセットさせて制御切換ポイントＱop，Ｑcsを設定する。
【００４４】
例えば絞り機構１２と増幅部２４で露出調整が行われているときは、図３に示すように、現在の増幅部２４の利得制御値Ｇcが利得減少方向すなわち設定範囲の限界「ＶGmin」に近づくよう制御値αだけオフセットさせて制御切換ポイントＱop，Ｑcsを設定する。ここで、利得制御値Ｇcの「ＶGmin」とは利得が「１」となる状態であり、「ＶGmax」とは利得が最大となる状態である。
【００４５】
また、図１３に示すように露出値ＥＣが「ＶEca」よりも大きいときは、絞り制御値Ｉcを最小絞り側の設定限界である「ＶIcs」として絞りを最小絞り状態として、シャッタ制御値Ｔcを設定限界「ＶSmax」「ＶSmin」の範囲内で露出値ＥＣに応じて可変すれば適正露出状態とすることができる。このように、絞り機構１２とタイミング信号発生部２２で露出調整を行うとき、現在のシャッタ制御値Ｔcが、露光時間拡大方向すなわち設定範囲の限界「ＶSmin」に近づくようにオフセットさせて制御切換ポイントＱop，Ｑcsを設定する。ここで、シャッタ制御値Ｔcの「ＶSmin」とはシャッタ動作を行っていないときの状態であり、「ＶSmax」とはシャッタ動作を行って露光時間が最も短くなった状態である。
【００４６】
なお、オフセットを設けることで、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値、すなわち絞り制御値Ｉcや利得制御値Ｇc，シャッタ制御値Ｔcの何れか１つを除く他の制御値を設定範囲の限界で固定して露出調整が行われる状態となることは後述する動作の説明で明らかとなる。
【００４７】
このようにしてプログラム線図の生成処理が完了すると、図２のステップＳＴ５からステップＳＴ６に進み、ＣＰＵ５１１は制御値を更新する。ＣＰＵ５１１は、ステップＳＴ５で生成したプログラム線図に基づいて、適正露出となるように複数の露出調整部の制御値を更新する。
【００４８】
ステップＳＴ７でＣＰＵ５１１は、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値が設定範囲の限界となったか否かを判別する。ここで、ＣＰＵ５１１は、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値が設定範囲の限界となっていないと判別したときステップＳＴ３に戻り、再度プログラム線図を生成して、生成したプログラム線図に基づいて複数の露出調整部の制御値を更新する。また、ＣＰＵ５１１は、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値が設定範囲の限界となったとき処理を終了する。
【００４９】
図７は、露出制御動作を時間の経過と共に示したものである。図７の（Ａ）は露出制御処理の開始時の状態を示しており、露出値ＥＣは「ＶEa」，絞り制御値Ｉcは「ＶIs」，利得制御値Ｇcは設定範囲の限界「ＶGmin」とする。また検出信号ＤＥに基づき決定された適正露出値を「ＶEd」とする。ここで、絞り制御値Ｉcと利得制御値Ｇcに基づきプログラム線図Ｋa1を生成する。なお、利得制御値Ｇcは「ＶGmin」であり、制御値αaのオフセットを行っても「ＶGmin」であることから、プログラム線図Ｋa1は、絞り制御値可変範囲ＷＩa1で利得制御値Ｇcが「ＶGmin」となる。
【００５０】
このプログラム線図Ｋa1において露出値が「ＶEd」となるのは、絞り制御値Ｉcが「ＶIa2」で利得制御値Ｇcが「ＶGa2」の位置Ｐa2である。したがって、制御部５１は、絞り制御値Ｉcを「ＶIa2」に更新して絞り機構１２の制御、および利得制御値Ｇcを「ＶGa2」に更新して増幅部２４の制御を行う。また、位置Ｐa2は、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値を設定範囲の限界で固定して露出制御が行われている状態となっていない。すなわち、絞り制御値Ｉcと利得制御値Ｇcが設定範囲の限界でないことから、プログラム線図の作成を繰り返す。
【００５１】
図７の（Ｂ）は、新たに生成されたプログラム線図Ｋa2を示している。プログラム線図Ｋa2を生成するとき、絞り制御値Ｉcは「ＶIa2」，利得制御値Ｇcは「ＶGa2」となっている。また、絞り制御値Ｉcは、プログラム線図Ｋa1の生成時よりも絞り開放側となっていることから、絞り制御値可変範囲ＷＩは、プログラム線図Ｋa1の生成時よりも狭くなる。また、利得制御値Ｇcは「ＶGa2」であり、プログラム線図Ｋa2は、絞り制御値可変範囲ＷＩa2における利得制御値Ｇcが「ＶGa2」から制御値αaだけ利得減少方向にオフセットした値となる。
【００５２】
このプログラム線図Ｋa2において露出値が「ＶEd」となるのは、絞り制御値Ｉcが「ＶIa3」，利得制御値Ｇcは「ＶGa3」の位置Ｐa3である。したがって、制御部５１は、絞り制御値Ｉcを「ＶIa3」に更新して絞り機構１２の制御、および利得制御値Ｇcを「ＶGa3」に更新して増幅部２４の制御を行う。また、位置Ｐa3は、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値を設定範囲の限界に固定して露出制御が行われている状態となっていない。すなわち、絞り制御値Ｉcと利得制御値Ｇcが設定範囲の限界でないことから、プログラム線図の作成を繰り返す。
【００５３】
図７の（Ｃ）は、新たに生成されたプログラム線図Ｋa3を示している。プログラム線図Ｋa3を生成するとき、絞り制御値Ｉcは「ＶIa3」，利得制御値Ｇcは「ＶGa3」となっている。また、絞り制御値Ｉcは、プログラム線図Ｋa2の生成時よりも絞り開放側となっていることから、絞り制御値可変範囲ＷＩは、プログラム線図Ｋa2の生成時よりも狭くなる。また、利得制御値Ｇcは「ＶGa3」であり、プログラム線図Ｋa3は、絞り制御値可変範囲ＷＩa3における利得制御値Ｇcが「ＶGa3」から制御値αaだけ利得減少方向にオフセットした値となる。
【００５４】
このプログラム線図Ｋa3において露出値が「ＶEd」となるのは、絞り制御値Ｉcが「ＶIa4」，利得制御値Ｇcは「ＶGa4」の位置Ｐa4である。したがって、制御部５１は、絞り制御値Ｉcを「ＶIa4」に更新して絞り機構１２の制御、および利得制御値Ｇcを「ＶGa4」に更新して増幅部２４の制御を行う。また、位置Ｐa4は、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値を設定範囲の限界に固定して露出制御が行われている状態となっていない。すなわち、絞り制御値Ｉcと利得制御値Ｇcが設定範囲の限界でないことから、プログラム線図の作成を繰り返す。
【００５５】
図７の（Ｄ）は、新たに生成されたプログラム線図Ｋa4を示している。プログラム線図Ｋa4を生成するとき、絞り制御値Ｉcは「ＶIa4」，利得制御値Ｇcは「ＶGa4」となっている。また、絞り制御値Ｉcは、プログラム線図Ｋa3の生成時よりも絞り開放側となっていることから、絞り制御値可変範囲ＷＩは、プログラム線図Ｋa3の生成時よりも狭くなる。また、利得制御値Ｇcは「ＶGa4」であり、プログラム線図Ｋa4は、絞り制御値可変範囲ＷＩa4における利得制御値Ｇcが「ＶGa4」から制御値αaだけ利得減少方向にオフセットした値となる。
【００５６】
このプログラム線図Ｋa4において露出値が「ＶEd」となるのは、絞り制御値Ｉcが「ＶIop」，利得制御値Ｇcは「ＶGa5」の位置Ｐa5である。したがって、制御部５１は、絞り制御値Ｉcを「ＶIop」に更新して絞り機構１２の制御、および利得制御値Ｇcを「ＶGe」に更新して増幅部２４の制御を行う。また、位置Ｐa5は、絞り制御値Ｉcを設定範囲の開放側限界に固定して、利得制御値Ｇcによって露出制御が行われる状態となったことから露出制御処理を終了する。
【００５７】
このように、絞り制御値Ｉcに応じて絞り制御値可変範囲ＷＩを設定して、利得制御値Ｇcにオフセットを設けてプログラム線図を生成して、このプログラム線図に基づいて絞り制御値Ｉcや利得制御値Ｇcの更新を行うものとすれば、適正露出であって絞り制御値Ｉcまたは利得制御値Ｇcを設定範囲の限界として露出制御を行うことができる。また、最初に生成したプログラム線図では、適正露出であって絞り制御値Ｉcまたは利得制御値Ｇcを設定範囲の限界として露出制御を行うことができなくとも、プログラム線図の生成とプログラム線図に基づいて絞り制御値Ｉcや利得制御値Ｇcの更新を繰り返し行うものとすれば、適正露出を示す位置は絞り制御値Ｉcまたは利得制御値Ｇcが設定範囲限界となる方向に順次移動される。したがって、絞り機構１２の応答の遅れやノイズ音の発生等を生じさせることなく、絞り制御値Ｉcまたは利得制御値Ｇcを設定範囲の限界に固定して適正露出に露出制御を収束させることができる。
【００５８】
ところで、図７に示す露出制御動作では、プログラム線図Ｋa1を生成して、絞り制御値Ｉcと利得制御値Ｇcを適正露出となるように設定している。したがって、露出値ＥＣが「ＶEa」から適正露出値である「ＶEd」に露出が急激に切り換えられる。そこで、露出値ＥＣが「ＶEa」から適正露出値である「ＶEd」に緩やかに露出を切り換える場合について次に説明する。
【００５９】
図８は、緩やかに露出を切り換える場合の露出制御動作を示している。この露出制御動作では、露出値ＥＣを「ＶEa」から適正露出値である「ＶEd」に露出制御を切り換える際に、途中の露出値でも露出調整を行うようにして、段階的に露出を「ＶEa」から適正露出値である「ＶEd」に切り換えるものとする。なお、図８では、露出を「ＶEb」「ＶEc」で、露出制御が行われるようにした場合を示している。
【００６０】
図８の（Ａ）は露出制御処理の開始時の状態を示しており、露出値ＥＣは「ＶEa」，絞り制御値Ｉcは「ＶIs」，利得制御値Ｇcは設定範囲の限界「ＶGmin」とする。また検出信号ＤＥに基づき決定された適正露出値を「ＶEd」とする。ここで、絞り制御値Ｉcと利得制御値Ｇcに基づきプログラム線図Ｋb1を生成する。なお、利得制御値Ｇcは「ＶGmin」であり、制御値αbのオフセットを行っても「ＶGmin」であることから、プログラム線図Ｋb1は、絞り制御値可変範囲ＷＩb1で利得制御値Ｇcが「ＶGmin」となる。
【００６１】
このプログラム線図Ｋb1において露出値ＥＣが「ＶEb」となるのは、絞り制御値Ｉcが「ＶIb2」，利得制御値Ｇcは「ＶGb2」の位置Ｐb2である。したがって、制御部５１は、絞り制御値Ｉcを「ＶIb2」に更新して絞り機構１２の制御、および利得制御値Ｇcを「ＶGb2」に更新して増幅部２４の制御を行う。このとき、露出を「ＶEb」とする露出制御が行われることになる。また、位置Ｐb2は、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値を設定範囲の限界に固定して露出制御が行われている状態となっていない。すなわち、絞り制御値Ｉcと利得制御値Ｇcが設定範囲の限界でないことから、プログラム線図の作成を繰り返す。
【００６２】
図８の（Ｂ）は、新たに生成されたプログラム線図Ｋb2を示している。プログラム線図Ｋb2を生成するとき、絞り制御値Ｉcは「ＶIb2」，利得制御値Ｇcは「ＶGb2」となっている。また、絞り制御値Ｉcは、プログラム線図Ｋb1の生成時よりも絞り開放側となっていることから、絞り制御値可変範囲ＷＩb2は、プログラム線図Ｋb1の生成時よりも狭くなる。また、利得制御値Ｇcは「ＶGb2」であり、プログラム線図Ｋb2は、絞り制御値可変範囲ＷＩb2における利得制御値Ｇcが「ＶGb2」から制御値αbだけ利得減少方向にオフセットした値となる。
【００６３】
このプログラム線図Ｋb2において露出値ＥＣが「ＶEc」となるのは、絞り制御値Ｉcが「ＶIb3」，利得制御値Ｇcは「ＶGb3」の位置Ｐb3である。したがって、制御部５１は、絞り制御値Ｉcを「ＶIb3」に更新して絞り機構１２の制御、および利得制御値Ｇcを「ＶGb3」に更新して増幅部２４の制御を行う。このとき、露出を「ＶEc」とする露出制御が行われることになる。また、位置Ｐb3は、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値を設定範囲の限界に固定して露出制御が行われる状態となっていない。すなわち、絞り制御値Ｉcと利得制御値Ｇcが設定範囲の限界でないことから、プログラム線図の作成を繰り返す。
【００６４】
図８の（Ｃ）は、新たに生成されたプログラム線図Ｋb3を示している。プログラム線図Ｋb3を生成するとき、絞り制御値Ｉcは「ＶIb3」，利得制御値Ｇcは「ＶGb3」となっている。また、絞り制御値Ｉcは、プログラム線図Ｋb2の生成時よりも絞り開放側となっていることから、絞り制御値可変範囲ＷＩb3は、プログラム線図Ｋb2の生成時よりも狭くなる。また、利得制御値Ｇcは「ＶGb3」であるので、プログラム線図Ｋb3は、絞り制御値可変範囲ＷＩb3で利得制御値Ｇcが「ＶGb3」から制御値αbだけ利得減少方向にオフセットした値となる。
【００６５】
このプログラム線図Ｋb3において露出値ＥＣが「ＶEd」となるのは、絞り制御値Ｉcが「ＶIb4」，利得制御値Ｇcは「ＶGb4」の位置Ｐb4である。したがって、制御部５１は、絞り制御値Ｉcを「ＶIb4」に更新して絞り機構１２の制御、および利得制御値Ｇcを「ＶGb4」に更新して増幅部２４の制御を行う。また、位置Ｐb4は、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値を設定範囲の限界に固定して露出制御が行われる状態となっていない。すなわち、絞り制御値Ｉcと利得制御値Ｇcが設定範囲の限界でないことから、プログラム線図の作成を繰り返す。
【００６６】
図８の（Ｄ）は、新たに生成されたプログラム線図Ｋb4を示している。プログラム線図Ｋb4を生成するとき、絞り制御値Ｉcは「ＶIb4」，利得制御値Ｇcは「ＶGb4」となっている。絞り制御値Ｉcは、プログラム線図Ｋb3の生成時よりも絞り開放側となっていることから、絞り制御値可変範囲ＷＩb4は、プログラム線図Ｋb3の生成時よりも狭くなる。また、利得制御値Ｇcは「ＶGb4」であり、プログラム線図Ｋb4は、絞り制御値可変範囲ＷＩb4で利得制御値Ｇcが「ＶGb4」から制御値αbだけ利得減少方向にオフセットした値となる。
【００６７】
このプログラム線図Ｋb4において露出値ＥＣが「ＶEd」となるのは、絞り制御値Ｉcが「ＶIop」，利得制御値Ｇcは「ＶGb5」の位置Ｐb5である。したがって、制御部５１は、絞り制御値Ｉcを「ＶIop」に更新して絞り機構１２の制御、および利得制御値Ｇcを「ＶGe」に更新して増幅部２４の制御を行う。また、位置Ｐb5は、絞り制御値Ｉcを設定範囲の開放側限界に固定して、利得制御値Ｇcによって露出制御が行われる状態となったことから露出制御処理を終了する。
【００６８】
このように、露出を「ＶEa」から適正露出値である「ＶEd」に切り換える際に、途中の露出値でも露出制御を行うようにすれば、緩やかに露出を切り換えることができる。
【００６９】
また、緩やかに露出調整を切り換える方法として、現在の露出値と検出信号ＤＥに基づき決定された適正露出値の差分を１／ｎ倍（ｎは実数）して露出変更値とする。さらに、現在の露出値に露出変更値を加算して目標露出値を設定して、現在の露出値が目標露出値となるように露出制御を繰り返す。また、露出変更値が閾値ＲＬよりも小さくなったときは、目標露出値を適正露出値である「ＶEd」として、現在の露出値が目標露出値となるように露出制御を行うものとしてもよい。
【００７０】
図９は、目標露出値を設けた場合の露出制御処理を示すフローチャートである。ステップＳＴ２１〜ステップＳＴ２４でＣＰＵ５１１は、図２のステップＳＴ１〜ステップＳＴ４と同様に、検出信号ＤＥの取得、適正露出値の決定、絞り制御値Ｉcの取得、利得制御値Ｇcの取得を行いステップＳＴ２５に進む。
【００７１】
ステップＳＴ２５でＣＰＵ５１１は、露出変更値を算出する。すなわち、ＣＰＵ５１１は、現在の露出値ＥＣと検出信号ＤＥに基づき決定された適正露出値である「ＶEd」の差分を１／ｎ倍して露出変更値Ｅhとする。
【００７２】
ステップＳＴ２６でＣＰＵ５１１は、露出変更値Ｅhが閾値ＲＬよりも小さいか否か判別する。ここで、ＣＰＵ５１１は、露出変更値Ｅhが閾値ＲＬよりも小さくないときステップＳＴ２７に進み、露出変更値Ｅhが閾値ＲＬよりも小さいときステップＳＴ２８に進む。
【００７３】
ステップＳＴ２７でＣＰＵ５１１は、目標露出値の設定を行う。ＣＰＵ５１１は、現在の露出値ＥＣに露出変更値Ｅhを加算して、加算結果を目標露出値としてステップＳＴ２９に進む。
【００７４】
ステップＳＴ２８でＣＰＵ５１１は、適正露出値を目標露出値に設定してステップＳＴ２９に進む。
【００７５】
ステップＳＴ２９でＣＰＵ５１１は、ステップＳＴ５と同様にしてプログラム線図の生成処理を行いステップＳＴ３０に進む。
【００７６】
ステップＳＴ３０でＣＰＵ５１１は、ステップＳＴ２９で生成したプログラム線図に基づいて、複数の露出調整部の制御値を更新してステップＳＴ３１に進む。
【００７７】
ステップＳＴ３１でＣＰＵ５１１は、目標露出値が適正露出値となっているか否かを判別する。ここで、ＣＰＵ５１１は、目標露出値が適正露出値となっていないときステップＳＴ２３に戻り、新たな目標露出値を設定したのちプログラム線図を生成して、生成したプログラム線図に基づいて複数の露出調整部の制御値を更新する。また、ＣＰＵ５１１は、目標露出値が適正露出値となっていると判別したときステップＳＴ３２に進む。
【００７８】
ステップＳＴ３２でＣＰＵ５１１は、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値が設定範囲の限界となったか否かを判別する。ここで、ＣＰＵ５１１は、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値が設定範囲の限界となっていないと判別したときステップＳＴ２３に戻り、再度プログラム線図を生成して、生成したプログラム線図に基づいて複数の露出調整部の制御値を更新する。また、ＣＰＵ５１１は、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値が設定範囲の限界となったとき処理を終了する。
【００７９】
図１０は、目標露出値を設定したときの露出制御動作を示している。この露出制御動作では、露出値ＥＣを「ＶEa」から適正露出値である「ＶEd」に露出調整を切り換える際に、現在の露出値ＥＣと検出信号ＤＥに基づき決定された適正露出値である「ＶEd」の差分を１／ｎ倍（ｎは実数）して現在の露出値ＥＣに加算して目標露出値とする。
【００８０】
図１０の（Ａ）は露出制御処理の開始時の状態を示しており、露出値ＥＣは「ＶEa」，絞り制御値Ｉcは「ＶIs」，利得制御値Ｇcは「ＶGmin」とする。また検出信号ＤＥに基づき決定された適正露出を「ＶEd」とする。ここで、絞り制御値Ｉcと利得制御値Ｇcに基づきプログラム線図Ｋc1を生成する。なお、利得制御値Ｇcは「ＶGmin」であり、制御値αcのオフセットを行っても「ＶGmin」であることから、プログラム線図Ｋc1は、絞り制御値可変範囲ＷＩc1で利得制御値Ｇcが「ＶGmin」となる。また、現在の露出値である「ＶE1」と適正露出値である「ＶEd」の差分を例えば（１／２）倍して現在の露出値ＥＣに加算して目標露出値を「ＶEa1」とする。なお、閾値ＲＬは、現在の露出値である「ＶEa」と適正露出値である「ＶEd」の差分の例えば（１／４）倍とする。
【００８１】
プログラム線図Ｋc1において露出値が「ＶEa1」となるのは、絞り制御値Ｉcが「ＶIcb2」，利得制御値Ｇcは「ＶGc2」の位置Ｐc2である。したがって、制御部５１は、絞り制御値Ｉcを「ＶIc2」に更新して絞り機構１２の制御、および利得制御値Ｇcを「ＶGc2」に更新して増幅部２４の制御を行う。このため、露出を「ＶEa1」とする露出制御が行われることになる。また、位置Ｐc2は、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値を設定範囲の限界に固定して露出制御が行われている状態となっていない。すなわち、絞り制御値Ｉcと利得制御値Ｇcが設定範囲の限界でないことから、プログラム線図の作成を繰り返す。
【００８２】
図１０の（Ｂ）は、新たに生成されたプログラム線図Ｋc2を示している。プログラム線図Ｋc2を生成するとき、絞り制御値Ｉcは「ＶIc2」，利得制御値Ｇcは「ＶGc2」となっている。絞り制御値Ｉcは、プログラム線図Ｋc1の生成時よりも絞り開放側となっていることから、絞り制御値可変範囲ＷＩc2は、プログラム線図Ｋc1の生成時よりも狭くなる。また、利得制御値Ｇcは「ＶGc2」であり、プログラム線図Ｋc2は、絞り制御値可変範囲ＷＩc2における利得制御値Ｇcが「ＶGc2」から制御値αcだけ利得減少方向にオフセットした値となる。また、現在の露出値は「ＶEa1」であることから、「ＶEa1」と適正露出値である「ＶEd」の差分を１／２倍して現在の露出値に加算して目標露出値を「ＶEa2」とする。
【００８３】
プログラム線図Ｋc2において露出値が「ＶEa2」となるのは、絞り制御値Ｉcが「ＶIc3」，利得制御値Ｇcは「ＶGc3」の位置Ｐc3である。したがって、制御部５１は、絞り制御値Ｉcを「ＶIc3」に更新して絞り機構１２の制御、および利得制御値Ｇcを「ＶGc3」に更新して増幅部２４の制御を行う。このとき、露出値を「ＶEa2」とする露出制御が行われることになる。また、位置Ｐc3は、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値を設定範囲の限界に固定して露出制御が行われている状態となっていない。すなわち、絞り制御値Ｉcと利得制御値Ｇcが設定範囲の限界でないことから、プログラム線図の作成を繰り返す。
【００８４】
図１０の（Ｃ）は、新たに生成されたプログラム線図Ｋc3を示している。プログラム線図Ｋc3を生成するとき、絞り制御値Ｉcは「ＶIc3」，利得制御値Ｇcは「ＶGc3」である。絞り制御値Ｉcは、プログラム線図Ｋc2の生成時よりも絞り開放側となっていることから、絞り制御値可変範囲ＷＩc3は、プログラム線図Ｋc2の生成時よりも狭くなる。また、利得制御値Ｇcは「ＶGc3」であり、プログラム線図Ｋc3は、絞り制御値可変範囲ＷＩc3における利得制御値Ｇcが「ＶGc3」から制御値αcだけ利得減少方向にオフセットした値となる。また、現在の露出値は「ＶEa2」であることから、「ＶEa2」と適正露出値である「ＶEd」の差分を１／２倍した値は閾値ＲＬよりも小さくなる。したがって適正露出値である「ＶEd」を目標露出値とする。
【００８５】
プログラム線図Ｋc3において露出値が「ＶEd」となるのは、絞り制御値Ｉcが「ＶIc4」，利得制御値Ｇcは「ＶGc4」の位置Ｐc4である。したがって、制御部５１は、絞り制御値Ｉcを「ＶIc4」に更新して絞り機構１２の制御、および利得制御値Ｇcを「ＶGc4」に更新して増幅部２４の制御を行う。また、位置Ｐc4は、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値を設定範囲の限界に固定して露出制御が行われている状態となっていない。すなわち、絞り制御値Ｉcと利得制御値Ｇcが設定範囲の限界でないことから、プログラム線図の作成を繰り返す。
【００８６】
図１０の（Ｄ）は、新たに生成されたプログラム線図Ｋc4を示している。プログラム線図Ｋc4を生成するとき、絞り制御値Ｉcは「ＶIc4」，利得制御値Ｇcは「ＶGc4」である。絞り制御値Ｉcは、プログラム線図Ｋc3の生成時よりも絞り開放側となっていることから、絞り制御値可変範囲ＷＩc4は、プログラム線図Ｋc3の生成時よりも狭くなる。また、利得制御値Ｇcは「ＶGc4」であり、プログラム線図Ｋc4は、絞り制御値可変範囲ＷＩc4における利得制御値Ｇcが「ＶGc4」から制御値αcだけ利得減少方向にオフセットした値となる。
【００８７】
このプログラム線図Ｋc4において露出値が「ＶEc」となるのは、絞り制御値Ｉcが「ＶIop」，利得制御値Ｇcは「ＶGe」の位置Ｐc5である。したがって、制御部５１は、絞り制御値Ｉcを「ＶIop」に更新して絞り機構１２の制御、および利得制御値Ｇcを「ＶGe」に新して増幅部２４の制御を行う。また、位置Ｐa5は、絞り制御値Ｉcを設定範囲の開放側限界に固定して、利得制御値Ｇcによって露出制御が行われる状態となったことから露出制御処理を終了する。
【００８８】
このように、現在の露出値が目標露出値となるように順次露出制御を行うことで、露出を滑らかに切り換えることができる。
【００８９】
また、現在の露出値である「ＶEa」と適正露出値である「ＶEd」との間に中継値を設定して、この中継値を図７あるいは図８における適正露出として露出制御を行い、その後中継値から適正露出値となるように露出制御を行う。さらに、中継露出値を複数設けたときには、最初の露出値である「ＶEa」から適正露出値である「ＶEd」の方向に中継露出値を順次用いるものとして、最後の中継露出値から適正露出値である「ＶEd」となるように露出制御を行うものとしても、露出を適正露出値に滑らかに切り換えることができる。
【００９０】
ところで、図７と図８，図１０では、絞り制御値Ｉcと利得制御値Ｇcを切り換える場合を示したが、次に、シャッタ制御値Ｔcを切り換えて露出制御を行う場合について説明する。
【００９１】
図１１は、シャッタ制御値Ｔcが切り換えられる場合のプログラム線図、図１２は、シャッタ制御値Ｔcが切り換えられる場合の露出制御動作を示している。
【００９２】
図１１に示すプログラム線図では、取得した絞り制御値Ｉcの値「ＶI」に基づいて絞り制御値変更可能範囲ＷＩを決定する。また、絞り制御値変更可能範囲ＷＩと例えばシャッタ制御値Ｔcの現在の値「ＶS」に基づき、絞り制御値変更可能範囲ＷＩの端部を制御切換ポイントＱop，Ｑcsとして、絞り機構１２による露出調整からタイミング信号発生部２２による露出調整に制御が切り替わるようにプログラム線図Ｋを生成する。なお、シャッタ制御値Ｔcが切り換えられる場合、上述したように、シャッタ制御値Ｔcが、露光時間拡大方向すなわち設定範囲の限界「ＶSmin」に近づくように制御値βだけ現在のシャッタ制御値Ｔcの値をオフセットさせて制御切換ポイントＱop，Ｑcsを設定する。
【００９３】
図１２は、シャッタ制御値Ｔcが切り換えられる場合の露出制御動作を示している。図１２の（Ａ）は露出制御処理の開始時の状態を示しており、露出値は「ＶEd」，絞り制御値Ｉcは「ＶIop」，利得制御値Ｇcは「ＶGd1」とする。また検出信号ＤＥに基づき決定された適正露出値を「ＶEa」とする。
【００９４】
ここで、絞り制御値Ｉcと利得制御値Ｇcとシャッタ制御値Ｔcに基づきプログラム線図Ｋd1を生成する。なお、利得制御値Ｇcは「ＶGd1」であり、プログラム線図Ｋd1は、絞り制御値可変範囲ＷＩa1における利得制御値Ｇcが「ＶGd1」から制御値αdだけオフセットされた値となる。
【００９５】
このプログラム線図Ｋd1において露出値が「ＶEa」となるのは、絞り制御値Ｉcが「ＶId2」，シャッタ制御値Ｔcが「ＶSd2」の位置Ｐd2である。したがって、制御部５１は、絞り制御値Ｉcを「ＶId2」に更新して絞り機構１２の制御、およびシャッタ制御値Ｔcを「ＶSd2」に更新して固体撮像素子２１の制御を行う。また、位置Ｐd2は、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値を設定範囲の限界に固定して露出制御が行われている状態となっていない。すなわち、利得制御値Ｇcは設定範囲の限界「ＶGmin」となっているが、絞り制御値Ｉcとシャッタ制御値Ｔcが設定範囲の限界でないことから、プログラム線図の作成を繰り返す。
【００９６】
図１２の（Ｂ）は、新たに生成されたプログラム線図Ｋd2を示している。プログラム線図Ｋd2を生成するとき、絞り制御値Ｉcは「ＶId2」，シャッタ制御値Ｔcは「ＶSd2」となっている。また、絞り制御値Ｉcは、プログラム線図Ｋd1の生成時よりも最小絞り側となっていることから、絞り制御値可変範囲ＷＩは、プログラム線図Ｋd1の生成時よりも広くなる。また、シャッタ制御値Ｔcは「ＶSd2」であり、プログラム線図Ｋd2は、絞り制御値可変範囲ＷＩd2におけるシャッタ制御値Ｔcが「ＶSd2」から制御値βdだけ露光時間拡大方向にオフセットした値となる。
【００９７】
このプログラム線図Ｋd2において露出値が「ＶEa」となるのは、絞り制御値Ｉcが「ＶId3」，シャッタ制御値Ｔcは「ＶSd3」の位置Ｐd3である。したがって、制御部５１は、絞り制御値Ｉcを「ＶId3」に更新して絞り機構１２の制御、およびシャッタ制御値Ｔcを「ＶSd3」に更新して固体撮像素子２１の制御を行う。また、位置Ｐd3は、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値を設定範囲の限界に固定して露出制御が行われている状態となっていない。すなわち、絞り制御値Ｉcとシャッタ制御値Ｔcが設定範囲の限界でないことから、プログラム線図の作成を繰り返す。
【００９８】
図１２の（Ｃ）は、新たに生成されたプログラム線図Ｋd3を示している。プログラム線図Ｋd3を生成するとき、絞り制御値Ｉcは「ＶId3」，シャッタ制御値Ｔcは「ＶSd3」となっている。また、絞り制御値Ｉcは、プログラム線図Ｋd2の生成時よりも最小絞り側となっていることから、絞り制御値可変範囲ＷＩは、プログラム線図Ｋd2の生成時よりも広くなる。また、シャッタ制御値Ｔcは「ＶSd3」であり、プログラム線図Ｋd3は、絞り制御値可変範囲ＷＩd3におけるシャッタ制御値Ｔcが「ＶSd3」から制御値βdだけ露光時間拡大方向にオフセットした値となる。
【００９９】
このプログラム線図Ｋd3において露出値が「ＶEa」となるのは、絞り制御値Ｉcが「ＶId4」，シャッタ制御値Ｔcは「ＶSd4」の位置Ｐd4である。したがって、制御部５１は、絞り制御値Ｉcを「ＶId4」に更新して絞り機構１２の制御、およびシャッタ制御値Ｔcを「ＶSd4」に更新して固体撮像素子２１の制御を行う。また、位置Ｐd4は、複数の露出調整部の１つを除く他の露出調整部の制御値を設定範囲の限界に固定して露出制御が行われている状態となっていない。すなわち、絞り制御値Ｉcと利得制御値Ｇcが設定範囲の限界でないことから、プログラム線図の作成を繰り返す。
【０１００】
図１２の（Ｄ）は、新たに生成されたプログラム線図Ｋd4を示している。プログラム線図Ｋd4を生成するとき、絞り制御値Ｉcは「ＶId4」，シャッタ制御値Ｔcは「ＶSd4」となっている。絞り制御値Ｉcは、プログラム線図Ｋd3の生成時よりも最小絞り側となっていることから、絞り制御値可変範囲ＷＩは、プログラム線図Ｋd3の生成時よりも広くなる。また、シャッタ制御値Ｔcは「ＶSd4」であり、プログラム線図Ｋd4は、絞り制御値可変範囲ＷＩd4におけるシャッタ制御値Ｔcが「ＶSd4」から制御値βdだけ露光時間拡大方向にオフセットした値となる。
【０１０１】
このプログラム線図Ｋd4において露出値が「ＶEa」となるのは、絞り制御値Ｉcが「ＶId5」，シャッタ制御値Ｔcは「ＶSmin」の位置Ｐd5である。したがって、制御部５１は、絞り制御値Ｉcを「ＶId5」に更新して絞り機構１２の制御、およびシャッタ制御値Ｔcを「ＶSmin」に更新して固体撮像素子２１の制御を行う。また、位置Ｐd5は、利得制御値Ｇcとシャッタ制御値Ｔcを設定範囲の限界「ＶGmin」「ＶSmin」に固定して、絞り制御値Ｉcによって露出制御が行われる状態となったことから露出制御処理を終了する。
【０１０２】
このように、絞り制御値Ｉcに応じて絞り制御値可変範囲ＷＩを設定して、シャッタ制御値Ｔcにオフセットを設けてプログラム線図を生成して、このプログラム線図に基づいて絞り制御値Ｉcやシャッタ制御値Ｔcの更新を行うものとすれば、適正露出であって絞り制御値Ｉcまたはシャッタ制御値Ｔcを設定範囲の限界として露出制御を行うことができる。また、最初に生成したプログラム線図では、適正露出であって絞り制御値Ｉcまたはシャッタ制御値Ｔcを設定範囲の限界として露出制御を行うことができなくとも、プログラム線図の生成とプログラム線図に基づいて絞り制御値Ｉcやシャッタ制御値Ｔcを繰り返し行うものとすれば、適正露出を示す位置は絞り制御値Ｉcまたはシャッタ制御値Ｔcが設定範囲限界となる方向に順次移動される。したがって、絞り機構１２の応答の遅れやノイズ音の発生等を生じさせることなく、絞り制御値Ｉcまたはシャッタ制御値Ｔc，利得制御値Ｇcの何れか１つを除く他の制御値を設定範囲の限界に固定して適正露出に露出制御を収束させることができる。
【０１０３】
なお、上述の撮像装置は動画あるいは静止画像の何れの画像信号を生成するものであってもよい。また、図７に示すように露出の切り換えを速やかに行うものとすれば、例えば静止画像の画像信号を生成する際に、適正露出の画像信号を容易に得ることができる。また、図８や図１０に示すように、露出の切り換えを滑らかに行うものとすれば、例えば動画像の画像信号を生成する際に、被写体の輝度変化に対応させて滑らかに露出を切り換えて適正露出の画像信号を容易に生成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】撮像装置の構成を示す図である。
【図２】露出制御処理を示すフローチャートである。
【図３】プログラム線図を示す図である。
【図４】プログラム線図生成処理を示すフローチャートである。
【図５】絞り制御値可変範囲の決定方法を説明するための図である。
【図６】絞り制御値可変範囲を示すルックアップテーブルである。
【図７】露出制御動作を示す図である。
【図８】緩やかに露出を切り換える場合の露出制御動作を示す図である。
【図９】目標露出値を設けた場合の露出制御処理を示すフローチャートである。
【図１０】目標露出値を設定したときの露出制御動作を示す図である。
【図１１】シャッタ制御値が切り換えられる場合のプログラム線図を示す図である。
【図１２】シャッタ制御値が切り換えられる場合の露出制御動作を示す図である。
【図１３】基本プログラム線図を示す図である。
【図１４】絞り機構と増幅部の制御値を変化させたときの露出の変化特性である。
【符号の説明】
【０１０５】
１１・・・レンズ部、１２・・・絞り機構、２１・・・固体撮像素子、２２・・・タイミング信号発生部、２３・・・ＣＤＳ部、２４・・・増幅部、２５・・・Ａ／Ｄ変換部、３１・・・ディジタル信号処理部、３２・・・記録再生部、３３・・・表示部、３４・・・検出部、４１・・・レンズ駆動部、４２・・・絞り駆動部、５１・・・制御部、５２・・・ユーザインタフェース部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子への入射光量を調整する絞り機構を用いた第１の露出調整部と、前記絞り機構以外の機能によって露出調整を行う第２の露出調整部とを用いた撮像装置の露出制御装置であって、
露出検出を行う検出部と、
前記第１および第２の露出調整部を制御するためのプログラム線図の生成を行い、前記検出部の露出検出結果から決定した適正露出となるように、前記プログラム線図に基づき前記第１および第２の露出調整部の制御値を更新して露出制御を行う制御部とを有し、
前記制御部は、
前記第１の露出調整部の現在の絞り制御値に応じて設定されている絞り制御値可変範囲内では、前記第２の露出調整部の制御値を前記第１の露出制御部のみで露出制御を行う方向にオフセットさせた状態で固定した露出制御となり、前記絞り制御値可変範囲から外れるときには前記絞り制御値を前記絞り制御値可変範囲の限界に固定した露出制御となるプログラム線図を生成して、該プログラム線図に基づいて前記第１および第２の露出調整部に対する制御値の更新を行い、前記決定した適正露出であって前記第１または第２の露出調整部の制御値を設定範囲の限界として露出制御を行う
ことを特徴とする露出制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記プログラム線図の生成と該プログラム線図に基づいた前記第１および第２の露出調整部に対する制御値の更新を、前記決定した適正露出であって前記第１または第２の露出調整部の制御値が設定範囲の限界となるまで繰り返す
ことを特徴とする請求項１記載の露出制御装置。
【請求項３】
前記第２の露出調整部として、前記撮像素子で生成された画像信号を増幅する増幅部を用いるものとした
ことを特徴とする請求項１記載の露出制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記絞り制御値可変範囲内では、前記第２の露出調整部の制御値を前記増幅部の利得が減少する方向にオフセットさせる
ことを特徴とする請求項３記載の露出制御装置。
【請求項５】
前記第２の露出調整部として、前記撮像素子の露光時間を制御するシャッタ部を用いるものとした
ことを特徴とする請求項１記載の露出制御装置。
【請求項６】
前記制御部は、
前記絞り制御値可変範囲内では、前記第２の露出調整部の制御値を前記露光時間が長くなる方向にオフセットさせる
ことを特徴とする請求項５記載の露出制御装置。
【請求項７】
前記第２の露出調整部として、前記撮像素子で生成された画像信号を増幅する増幅部と前記撮像素子の露光時間を制御するシャッタ部が設けられて、前記第１の露出調整部の絞り制御値が開放側限界であるとき、前記増幅部の利得を制御する利得制御値が設定範囲の限界となって利得を下げることができない場合に前記シャッタ部で露出制御を行う
ことを特徴とする請求項１記載の露出制御装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記絞り制御値可変範囲を決定する演算式によって前記現在の絞り制御値に応じた前記絞り制御値可変範囲を設定することを特徴とする請求項１記載の露出制御装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記現在の絞り制御値に応じた前記絞り制御値可変範囲を出力するルックアップテーブルを備える
ことを特徴とする請求項１記載の露出制御装置。
【請求項１０】
前記制御部は、現在の露出と前記適正露出の差分を１／ｎ倍（ｎは実数）して現在の露出に加算した目標露出となるように露出制御を行い、現在の露出と前記適正露出の差分の１／ｎ倍が閾値よりも小さくなったとき、前記適正露出を前記目標露出とする
ことを特徴とする請求項１記載の露出制御装置。
【請求項１１】
前記検出部は、前記撮像素子で生成される画像信号に基づいて前記露出検出を行う
ことを特徴とする請求項１記載の露出制御装置。
【請求項１２】
前記検出部は、被写体の明るさを測定する露出計を用いて前記露出検出を行う
ことを特徴とする請求項１記載の露出制御装置。
【請求項１３】
撮像素子への入射光量を調整する絞り機構を用いた第１の露出調整部と、前記絞り機構以外の機能によって露出調整を行う第２の露出調整部とを用いた撮像装置の露出制御方法であって、
露出検出を行う検出ステップと、
前記第１および第２の露出調整部を制御するためのプログラム線図の生成を行うプログラム線図生成ステップと、
前記検出ステップの露出検出結果から決定した適正露出となるように、前記プログラム線図に基づき前記第１および第２の露出調整部の制御値を更新して露出制御を行う制御値更新ステップを有し、
前記プログラム線図生成ステップでは、前記第１の露出調整部の現在の絞り制御値に応じて設定されている絞り制御値可変範囲内では、前記第２の露出調整部の制御値を前記第１の露出制御部のみで露出制御を行う方向にオフセットさせた状態で固定した露出制御となり、前記絞り制御値可変範囲から外れるときには前記絞り制御値を前記絞り制御値可変範囲の限界に固定した露出制御となるプログラム線図を生成し、
前記制御値更新ステップでは、前記プログラム線図に基づいて前記第１および第２の露出調整部に対する制御値の更新を行い、前記決定した適正露出であって前記第１または第２の露出調整部の制御値を設定範囲の限界として露出制御を行う
ことを特徴とする露出制御方法。
【請求項１４】
撮像素子への入射光量を調整する絞り機構を用いた第１の露出調整部と、前記絞り機構以外の機能によって露出調整を行う第２の露出調整部とを用いた撮像装置の露出制御を行うプログラムであって、
コンピュータに
露出検出結果を取得させる検出ステップと、
前記第１および第２の露出調整部を制御するためのプログラム線図の生成を行うプログラム線図生成ステップと、
前記検出ステップで取得した露出検出結果から決定した適正露出となるように、前記プログラム線図に基づき前記第１および第２の露出調整部の制御値を更新して露出制御を行う制御値更新ステップを実行させて、
前記プログラム線図生成ステップでは、前記第１の露出調整部の現在の絞り制御値に応じて設定されている絞り制御値可変範囲内では、前記第２の露出調整部の制御値を前記第１の露出制御部のみで露出制御を行う方向にオフセットさせた状態で固定した露出制御となり、前記絞り制御値可変範囲から外れるときには前記絞り制御値を前記絞り制御値可変範囲の限界に固定した露出制御となるプログラム線図を生成し、
前記制御値更新ステップでは、前記プログラム線図に基づいて前記第１および第２の露出調整部に対する制御値の更新を行い、前記決定した適正露出であって前記第１または第２の露出調整部の制御値を設定範囲の限界として露出制御を行う
ことを特徴とするプログラム。
【請求項１５】
撮像素子を用いた撮像装置において、
前記撮像素子への入射光量を調整する絞り機構を用いた第１の露出調整部と、
前記絞り機構以外の機能によって露出調整を行う第２の露出調整部と、
露出検出を行う検出部と、
前記第１および第２の露出調整部を制御するためのプログラム線図の生成を行い、前記検出部の露出検出結果から決定した適正露出となるように、前記プログラム線図に基づき、前記第１および第２の露出調整部の制御値を更新して露出制御を行う制御部を設け、
前記制御部は、
前記第１の露出調整部の現在の絞り制御値に応じて設定されている絞り制御値可変範囲内では、前記第２の露出調整部の制御値を前記第１の露出制御部のみで露出制御を行う方向にオフセットさせた状態で固定した露出制御となり、前記絞り制御値可変範囲から外れるときには前記絞り制御値を前記絞り制御値可変範囲の限界に固定した露出制御となるプログラム線図を生成して、該プログラム線図に基づいて前記第１および第２の露出調整部に対する制御値の更新を行い、前記決定した適正露出であって前記第１または第２の露出調整部の制御値を設定範囲の限界として露出制御を行う
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項１】
撮像素子への入射光量を調整する絞り機構を用いた第１の露出調整部と、前記絞り機構以外の機能によって露出調整を行う第２の露出調整部とを用いた撮像装置の露出制御装置であって、
露出検出を行う検出部と、
前記第１および第２の露出調整部を制御するためのプログラム線図の生成を行い、前記検出部の露出検出結果から決定した適正露出となるように、前記プログラム線図に基づき前記第１および第２の露出調整部の制御値を更新して露出制御を行う制御部とを有し、
前記制御部は、
前記第１の露出調整部の現在の絞り制御値に応じて設定されている絞り制御値可変範囲内では、前記第２の露出調整部の制御値を前記第１の露出制御部のみで露出制御を行う方向にオフセットさせた状態で固定した露出制御となり、前記絞り制御値可変範囲から外れるときには前記絞り制御値を前記絞り制御値可変範囲の限界に固定した露出制御となるプログラム線図を生成して、該プログラム線図に基づいて前記第１および第２の露出調整部に対する制御値の更新を行い、前記決定した適正露出であって前記第１または第２の露出調整部の制御値を設定範囲の限界として露出制御を行う
ことを特徴とする露出制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記プログラム線図の生成と該プログラム線図に基づいた前記第１および第２の露出調整部に対する制御値の更新を、前記決定した適正露出であって前記第１または第２の露出調整部の制御値が設定範囲の限界となるまで繰り返す
ことを特徴とする請求項１記載の露出制御装置。
【請求項３】
前記第２の露出調整部として、前記撮像素子で生成された画像信号を増幅する増幅部を用いるものとした
ことを特徴とする請求項１記載の露出制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記絞り制御値可変範囲内では、前記第２の露出調整部の制御値を前記増幅部の利得が減少する方向にオフセットさせる
ことを特徴とする請求項３記載の露出制御装置。
【請求項５】
前記第２の露出調整部として、前記撮像素子の露光時間を制御するシャッタ部を用いるものとした
ことを特徴とする請求項１記載の露出制御装置。
【請求項６】
前記制御部は、
前記絞り制御値可変範囲内では、前記第２の露出調整部の制御値を前記露光時間が長くなる方向にオフセットさせる
ことを特徴とする請求項５記載の露出制御装置。
【請求項７】
前記第２の露出調整部として、前記撮像素子で生成された画像信号を増幅する増幅部と前記撮像素子の露光時間を制御するシャッタ部が設けられて、前記第１の露出調整部の絞り制御値が開放側限界であるとき、前記増幅部の利得を制御する利得制御値が設定範囲の限界となって利得を下げることができない場合に前記シャッタ部で露出制御を行う
ことを特徴とする請求項１記載の露出制御装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記絞り制御値可変範囲を決定する演算式によって前記現在の絞り制御値に応じた前記絞り制御値可変範囲を設定することを特徴とする請求項１記載の露出制御装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記現在の絞り制御値に応じた前記絞り制御値可変範囲を出力するルックアップテーブルを備える
ことを特徴とする請求項１記載の露出制御装置。
【請求項１０】
前記制御部は、現在の露出と前記適正露出の差分を１／ｎ倍（ｎは実数）して現在の露出に加算した目標露出となるように露出制御を行い、現在の露出と前記適正露出の差分の１／ｎ倍が閾値よりも小さくなったとき、前記適正露出を前記目標露出とする
ことを特徴とする請求項１記載の露出制御装置。
【請求項１１】
前記検出部は、前記撮像素子で生成される画像信号に基づいて前記露出検出を行う
ことを特徴とする請求項１記載の露出制御装置。
【請求項１２】
前記検出部は、被写体の明るさを測定する露出計を用いて前記露出検出を行う
ことを特徴とする請求項１記載の露出制御装置。
【請求項１３】
撮像素子への入射光量を調整する絞り機構を用いた第１の露出調整部と、前記絞り機構以外の機能によって露出調整を行う第２の露出調整部とを用いた撮像装置の露出制御方法であって、
露出検出を行う検出ステップと、
前記第１および第２の露出調整部を制御するためのプログラム線図の生成を行うプログラム線図生成ステップと、
前記検出ステップの露出検出結果から決定した適正露出となるように、前記プログラム線図に基づき前記第１および第２の露出調整部の制御値を更新して露出制御を行う制御値更新ステップを有し、
前記プログラム線図生成ステップでは、前記第１の露出調整部の現在の絞り制御値に応じて設定されている絞り制御値可変範囲内では、前記第２の露出調整部の制御値を前記第１の露出制御部のみで露出制御を行う方向にオフセットさせた状態で固定した露出制御となり、前記絞り制御値可変範囲から外れるときには前記絞り制御値を前記絞り制御値可変範囲の限界に固定した露出制御となるプログラム線図を生成し、
前記制御値更新ステップでは、前記プログラム線図に基づいて前記第１および第２の露出調整部に対する制御値の更新を行い、前記決定した適正露出であって前記第１または第２の露出調整部の制御値を設定範囲の限界として露出制御を行う
ことを特徴とする露出制御方法。
【請求項１４】
撮像素子への入射光量を調整する絞り機構を用いた第１の露出調整部と、前記絞り機構以外の機能によって露出調整を行う第２の露出調整部とを用いた撮像装置の露出制御を行うプログラムであって、
コンピュータに
露出検出結果を取得させる検出ステップと、
前記第１および第２の露出調整部を制御するためのプログラム線図の生成を行うプログラム線図生成ステップと、
前記検出ステップで取得した露出検出結果から決定した適正露出となるように、前記プログラム線図に基づき前記第１および第２の露出調整部の制御値を更新して露出制御を行う制御値更新ステップを実行させて、
前記プログラム線図生成ステップでは、前記第１の露出調整部の現在の絞り制御値に応じて設定されている絞り制御値可変範囲内では、前記第２の露出調整部の制御値を前記第１の露出制御部のみで露出制御を行う方向にオフセットさせた状態で固定した露出制御となり、前記絞り制御値可変範囲から外れるときには前記絞り制御値を前記絞り制御値可変範囲の限界に固定した露出制御となるプログラム線図を生成し、
前記制御値更新ステップでは、前記プログラム線図に基づいて前記第１および第２の露出調整部に対する制御値の更新を行い、前記決定した適正露出であって前記第１または第２の露出調整部の制御値を設定範囲の限界として露出制御を行う
ことを特徴とするプログラム。
【請求項１５】
撮像素子を用いた撮像装置において、
前記撮像素子への入射光量を調整する絞り機構を用いた第１の露出調整部と、
前記絞り機構以外の機能によって露出調整を行う第２の露出調整部と、
露出検出を行う検出部と、
前記第１および第２の露出調整部を制御するためのプログラム線図の生成を行い、前記検出部の露出検出結果から決定した適正露出となるように、前記プログラム線図に基づき、前記第１および第２の露出調整部の制御値を更新して露出制御を行う制御部を設け、
前記制御部は、
前記第１の露出調整部の現在の絞り制御値に応じて設定されている絞り制御値可変範囲内では、前記第２の露出調整部の制御値を前記第１の露出制御部のみで露出制御を行う方向にオフセットさせた状態で固定した露出制御となり、前記絞り制御値可変範囲から外れるときには前記絞り制御値を前記絞り制御値可変範囲の限界に固定した露出制御となるプログラム線図を生成して、該プログラム線図に基づいて前記第１および第２の露出調整部に対する制御値の更新を行い、前記決定した適正露出であって前記第１または第２の露出調整部の制御値を設定範囲の限界として露出制御を行う
ことを特徴とする撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−５５４６１（Ｐ２００９−５５４６１Ａ）
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２２１５３５（Ｐ２００７−２２１５３５）
【出願日】平成１９年８月２８日（２００７．８．２８）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月２８日（２００７．８．２８）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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