(57)【要約】【課題】  アイリスエンコーダ回路のコストを下げ、温度補償特性を向上させる。【解決手段】  リアフォーカスズームレンズの、温度変化によるレンズ鏡筒の伸縮に伴うコンペンセータレンズ群のカム軌跡を補正するために設けられている温度センサの出力を利用し、この出力によりアイリスエンコーダの温度補償を行う。→従来用いられていたダイオードが不要になり、コストダウン出来る。また、ＲＦＺカム軌跡の温度補償用センサは、ダイオードに比べて温度変化特性がリニアであり、また回路抵抗定数を変えるだけで自由に温度変率を変えられるので、より正確な温度補償をおこなうことが出来る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズにおける絞り機構において、絞り羽根を駆動するＩＧメータ内部のマグネットの磁界変化を磁気検出素子により検出し、その出力に基づいて絞り値を求める機構であって、該撮影レンズの鏡筒に取り付けられた温度センサ出力を利用して、温度による該ＩＧメータのマグネットの磁力線変化及び該磁気検出素子の出力変動を補正することを特徴とする絞り値検出回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絞り値検出回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮影レンズより投影される被写体像を電気信号に変換する撮像素子を用い、ＮＴＳＣ等の規格化された映像信号出力を得る所謂ビデオカメラにおいては、その撮像素子に投影される被写体像を適度な光量になるよう調節するために、レンズに絞り機構が備わっていて、一般に、家庭用ビデオカメラの場合は、一般にこの絞り機構を自動的に調節し得る制御機能を備えている。
【０００３】
このようなビデオカメラの制御部においては、上記光量を調節する上でも、また自動的に被写体像の合焦状態を得るシステム、所謂オートフォーカス機能をスムーズに行うためにも、この絞り機構の絞り値、所謂Ｆ値を検出することは必要不可欠である。
【０００４】
従来、この絞り値を検出する手段としては、絞り羽根を駆動するＩＧメータ内部のマグネットの磁界変化を磁気検出素子により検出して行う方法が知られている。
【０００５】
図３にこのシステムの一例を示す。
【０００６】
図３において、１は撮影レンズ、２は絞り羽根、３は撮像素子、４は信号処理部、５は論理演算部（以下「マイコン」と称す。）、６はアイリス駆動回路、７はＩＧメータ、７０１はマグネット、８はホール素子、９はアイリスエンコーダ回路である。尚、撮影レンズ１は、一般的に複数枚のレンズにより構成されているが、本図においては、簡略化のため一枚にて表記する。
【０００７】
撮影レンズ１により投影された被写体像は、撮像素子３により光電変換されて電気信号に変換される。この信号は信号処理部４においてＮＴＳＣ等の規格化された映像信号に変換されて外部へビデオ信号として出力される。
【０００８】
この過程に於いて、マイコン５は、図４に示すプログラムに従い、信号処理部４より映像信号レベルを読み取りながら、このレベルが一定になるように、アイリス駆動回路６に制御信号を与え、アイリス駆動回路６はこの制御信号に従いＩＧメータ７を駆動する。
【０００９】
このような動作により、撮像素子３に投影される被写体像の光量が一定になるような制御が行われている。
【００１０】
ここで、ＩＧメータを用いた絞り機構の場合、ＩＧメータ７のマグネット７０１の回転角と、それに連動した絞り羽根２により形成される絞り値、即ちＦ値との関係は、図５に示すように比例関係にない。例えば絞りが開放状態に近いと一絞り当りのマグネット７０１の回転角が大きく、逆に絞りが小絞り状態になるほど一絞り当りのマグネット７０１の回転角は小さくなる。
【００１１】
従って、被写体の明るさに応じて、ＩＧメータ７を駆動し、撮像素子３の撮像面に投影される被写体像の明るさを一定にさせる動作を円滑に行うためには、図４のフローチャートに示すように、絞り値に応じてＩＧメータの駆動レベルを変えることが必要になる。
【００１２】
このため、ＩＧメータ７内部に設けられたホール素子８により、ＩＧメータ７の回転に伴うマグネット７０１の磁力線変化を検出し、そのホール素子８の出力はアイリスエンコーダ回路９により適当なレベルに増幅される。この信号はマイコン５のＡ／Ｄ入力に加えられて、マイコン５において現在の絞り値を判断し、マイコン５はその値に応じてその駆動レベルを変えながらＩＧメータ７を駆動し、円滑な絞り制御を行っている。
【００１３】
ところが、上記ホール素子８およびＩＧメータ７内のマグネット７０１の磁力線本数は、温度によって変化し、両者とも温度に対して負の特性をもっている。即ち、温度が高くなるとマグネット７０１の磁力線本数が減少し、更にホール素子８自体の出力レベルも低下するため、全体的なホール素子７の出力レベルが低下する。逆に、温度が低いとそれが大きくなる。これに対応するため、現在アイリスエンコーダ回路にはダイオードの順方向電圧の温度変化を利用した温度補償回路が設けられている。
【００１４】
図６にそのアイリスエンコーダ回路の一例を示す。
【００１５】
図６において、８はホール素子、９０１・９０２はそれぞれＯＰアンプ、９０３・９０４・９０５・９０６・９０７・９０８・９０９は抵抗、８１０はダイオード、８１１・８１２はそれぞれ基準電圧である。
【００１６】
ホール素子の入力端子であるＩＮ＋とＩＮ−には、ＯＰアンプ９０１及び抵抗９０３・抵抗９０４・ダイオード８１１・基準電圧８１２によって構成されている定電流回路により、一定の電流が供給され、これがホール素子のバイアス電流となる。ホール素子出力であるＯＵＴ＋とＯＵＴ−からはＩＧメータ７の内部のマグネットの磁力に応じた電圧が出力され、ＯＰアンプ９０２及び抵抗９０５・抵抗９０６・抵抗９０７・抵抗９０８より構成される差分アンプにより適当なレベルまで増幅されてマイコン５のＡ／Ｄ入力に加えられる。
【００１７】
このＯＵＴ＋とＯＵＴ−間のホール素子出力レベルは、上記ホール素子のバイアス電流値に比例するが、上述のように、ホール素子とマグネットの磁力線本数は、負の温度特性をもっているため、基準電圧８１２と抵抗９０３との間に挿入されたダイオード８１１の温度特性により、これを補償している。
【００１８】
一方、ビデオカメラの光学系は、所謂リアフォーカスズームと呼ばれるシステムが用いられている。この光学系は、大きなズーム比のレンズを比較的小型に作れることから、近年の家庭用ビデオカメラの殆どはこのリアフォーカスズームシステムが採用されている。
【００１９】
図７にこのリアフォーカスズームの構成の一例を示す。１０１は前玉レンズ群、１０２は前玉レンズ群１０１に対してその相対位置を移動することにより、レンズの焦点距離を変化させるバリエータ・レンズ群、１０３は、被写体像の結像面を移動させると共に、バリエータ・レンズ群１０２の移動により焦点面が変化するのを補正するためのコンペンセータ・レンズ群、１０４はバリエータ・レンズ群１０２を光軸方向に前後に駆動するズームモータ、１０５はコンペンセータ・レンズ群１０３を光軸方向に前後に駆動するフォーカスモータである。
【００２０】
レンズ鏡筒に固定されている前玉レンズ群１０１に対し、バリエータ・レンズ群１０２をズームモータ１０４により前後に移動すると、レンズ全体としての焦点距離が変化する。
【００２１】
即ち、バリエータ・レンズ群１０２が前玉レンズ群１０１側から離れる方向に移動するとレンズ全体としての焦点距離が長くなり、これは一般にテレ側と呼ばれる。また、バリエータ・レンズ群１０２が前玉レンズ群１０１側に寄る方向に移動するとレンズ全体としての焦点距離が短くなり、これは一般にワイド側と呼ばれる。
【００２２】
しかるに、このバリエータ・レンズ群１０２のテレ側・ワイド側の動きに伴い、撮像素子３の撮像面に投影された被写体像の結像面は移動してしまう。
【００２３】
従って、この焦点距離の変化、即ちズーミング動作に応じて、コンペンセータ・レンズ群１０３を移動させ、この結像面の移動を補正する必要がある。
【００２４】
このバリエータ・レンズ群１０２とコンペンセータ・レンズ群１０３のズーミングによる位置関係を図８及び図９に示す。
【００２５】
テレ側・ミドル・ワイド側のそれぞれの状態におけるバリエータ・レンズ群１０２の動きは、そのズーム量、即ち、その光学系の焦点距離と単純な比例関係にあるが、それに対して、結像面が動かないように補正するためのコンペンセータ・レンズ群１０３の動きは、図８に示すように、単純な関係にはない。テレ側で撮像面寄りにあったコンペンセータ・レンズ群１０３は、ミドル状態で被写体側寄りに移動し、ワイド側ではまた撮像面寄りに戻る、といった動作を行う。更に、この動きの程度は被写体距離に応じて異なる。
【００２６】
図９は各被写体距離毎に、このバリエータ・レンズ群１０２のテレ・ワイドの位置と、コンペンセータ・レンズ群１０３の位置の関係を示したグラフである。
【００２７】
図９に示すように、バリエータ・レンズ群１０２のテレ・ワイドの動きに対して、結像面が動かないように補正するためのコンペンセータ・レンズ群１０３の動きは、かなり複雑な曲線を呈している。
【００２８】
従って、このような曲線に沿うようにコンペンセータ・レンズ群１０３をフォーカスモータ１０５を駆動させるために、一般的にはマイコン５のメモリにこの図９のようなテーブルを設け、マイコン５プログラムに基づきフォーカスモータ１０５を駆動している。
【００２９】
ところが、近年、ビデオカメラ本体は、小型・軽量化してきていて、それに伴い撮像素子の撮像面サイズも従来の１／２インチから１／３インチ、１／４インチと年々小さくなってきていて、合わせてその光学系も小さくなってきている。また更に、近年の傾向として、そのズームレンズのズーム比も１０倍〜２０倍と比較的大きくなる方向にある。
【００３０】
このような１／４インチ、あるいはそれ以下の小さな光学系で、尚且つ大きなズーム比が得られるリアフォーカスズームシステムにおいては、従来のリアフォーカスズームシステムでは無視できたことが、俄かに問題になる。
【００３１】
そのひとつが、温度によるレンズ鏡筒の伸縮である。周囲温度、あるいはビデオカメラ本体の発熱などによる温度変化により、レンズ鏡筒が伸縮し、そのため図９に示す、バリエータ・レンズ群１０２の動きにより結像面が動かないように補正するためのコンペンセータ・レンズ群１０３の軌跡の曲線が微妙に変化する。このため、特開平８−９４９１０などに述べられていように、レンズ鏡筒に温度センサを設け、この温度センサの出力をマイコンに入力し、マイコン内のプログラムにおいてこの温度による変化曲線の補正を行っている。
【００３２】
又、従来例としては、例えば特許文献１をあげることが出来る。
【特許文献１】特開平１１−２１１９７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３３】
上記構成に於いて、アイリスエンコーダの温度補償用ダイオードはその補償する対象がＩＧメータ内部のマグネットとホール素子であるために、その近辺に配置されるのが望ましい。しかるにＩＧメータは非常に小型化されたものであり、スペースの面で補償用ダイオードをこの内部に配置するのが難しいため、従来はアイリスエンコーダ回路基板上に置かれていた。
【００３４】
ここで、ＩＧメータ内部で消費される電力と、回路基板側で消費される電力は一般的には異なるため、動作時の発熱には差があり、そのため、ホール素子・マグネット自体の温度と、回路基板上の温度とは、必ずしも一致しない。
【００３５】
また、図１０に示すように、マグネットの磁力線本数の温度変化を含むホール素子の出力温度変化特性は、ほぼ線形的であるが、ダイオードのそれは非線形である。このため、正確にマグネットとホール素子の温度変化曲線に沿わせて温度補償するのは難しい。
【００３６】
このように、従来のアイリスエンコーダ回路は、十分な温度補償がなされているわけではなかった。特に、絞りの開閉状態がＦ１１やＦ１６などの小絞り状態の時は、そのＩＧメータの回転角に対するＦ値の変化が大きく、正確な絞り情報を得ることは困難であった。
【００３７】
そのため、絞り制御が周囲温度によって異なる場合があり、円滑が絞り制御が出来ないことがあった。
【課題を解決するための手段】
【００３８】
本発明によれば、撮影レンズの鏡筒に取り付けられたリアフォーカスズームシステムの温度補償用温度センサ出力を、アイリスエンコーダの温度補償にも同時に用いることにより、温度変化に影響されにくい、より正確な絞り情報が得られるアイリスエンコーダシステムを得ることが出来る。
【００３９】
また従来アイリスエンコーダ回路に用いていた温度補償用ダイオードが不要になり、製造コストを下げることが出来る。
【発明の効果】
【００４０】
以上のように、撮影レンズの鏡筒に取り付けられたリアフォーカスズームシステムの温度補償用温度センサ出力を、アイリスエンコーダの温度補償にも同時に用いることにより、温度変化に影響されにくい、より正確な絞り情報が得られるアイリスエンコーダシステムを得ることが出来る。
【００４１】
また従来アイリスエンコーダ回路に用いていた温度補償用ダイオードが不要になり、製造コストを下げることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
本発明の実施例を図１及び図２を用いて説明する。
【００４３】
図１は本発明を用いたビデオカメラの絞り制御の構成を示す。図１に於いて、１から８、及び７０１各要素は図３に示した従来例と同じであり、１０は温度センサである。
【００４４】
図５に示した従来例同様、撮影レンズ１により投影された被写体像は撮像素子３により光電変換されて電気信号に変換される。  
【００４５】
マイコン５も従来例と同様に、図４に示すプログラムに従って、アイリスエンコーダ回路９より情報により、絞りの開閉状態を検知してその駆動レベルを設定しながら、撮像素子３に投影される被写体像の光量が一定になるように、アイリス駆動回路６に制御信号を与え、アイリス駆動回路６はこの制御信号に従い、ＩＧメータ７を駆動する。レンズ１の鏡筒には、リアフォーカスズームシステムの温度補償のための温度センサ１０が取り付けられている。
【００４６】
図２は本発明を用いたアイリスエンコーダ回路の一例を示す。
【００４７】
図２において、８及び９０１〜８１２までの各要素は図６に示した従来例と同じであり、８１３は抵抗である。
【００４８】
図６に示した従来例同様、ＯＰアンプ９０１及び抵抗９０３・抵抗９０４・基準電圧８１２によって構成される定電流回路によりホール素子のバイアス電流が供給される。
【００４９】
ＯＰアンプ９０２及び抵抗９０５・抵抗９０６・抵抗９０７・抵抗９０８より構成される差分アンプにより、ホール素子出力は適当なレベルまで増幅されてマイコン５のＡ／Ｄ入力に加えられる。
【００５０】
ここで、図１に示す、リアフォーカスズームシステムの温度補償用に設けられた温度センサ１０の出力を抵抗８１３を介してＯＰアンプ９０２の＋側に入力される。
【００５１】
温度センサ１０の出力電圧は、温度が高いと高くなり、低いと低くなりこの関係はほぼ線形的である。
【００５２】
一方、ＩＧメータ７のマグネット７０１の磁力線本数及びホール素子８の出力は、前述の通り、両者とも負の温度特性を持っていて、これらを含めたホール素子８の出力レベルは、温度が高いと低くなり、低いと高くなるが、抵抗８１３を介した温度センサ１０の出力によりこれが補正される。
【００５３】
例えば、温度が高くなると、抵抗８１３を介した温度センサ１０の出力により、ＯＰアンプ９０１等により構成された定電流回路の基準電位が持ち上げられ、ホール素子８のバイアス電流が増加する。また逆に温度が低くなると、上記定電流回路の基準電位が下げられ、ホール素子８のバイアス電流は減少する。
【００５４】
前述のように、ホール素子８の出力はそれに流れるバイアス電流と比例関係にあるので、温度による出力レベルの変動が補償されることになる。
【００５５】
ＯＰアンプ９０１等により構成された定電流回路の基準電位の入力インピダンスは、抵抗９０８と抵抗９０９によって決まるが、これに対して抵抗８１３の値を変えてやることにより、温度センサ１０の温度変化出力レベルと、マグネット７０１の磁力線本数の温度変化を含むホール素子８の出力温度変化とが相殺されるように一致させることが出来、更にそれぞれの温度変化特性は両者共線形なので、絞りの状態の開放から閉じきりまでの全ての状態においてほぼ完全に一致させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明を適用した絞り制御システムの構成を示す図。
【図２】本発明を適用したアイリスエンコーダ回路の一例を示す図。
【図３】従来の絞り制御システムの構成の一例を示す図。
【図４】従来の絞り制御システムのマイコンのプログラムの一例を示すフローチャート。
【図５】ＩＧメータのマグネット回転角と絞りのＦ値との関係を示すグラフ。
【図６】従来のアイリスエンコーダ回路の一例を示す図。
【図７】リアフォーカスズームシステムの構成を示す図。
【図８】リアフォーカスズームシステムの各ズーム状態を示す図。
【図９】リアフォーカスズームシステムのバリエータレンズ群位置とコンペンセータレンズ群位置との関係を示す図。
【図１０】ダイオードの順方向電圧の温度変化曲線とホール素子の温度変化曲線を示す図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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