(57)【要約】【課題】  小絞り側で絞り羽根を速やかに移動させることができるとともに、開放側で絞り羽根の発振を抑制できる撮像装置を提供する。【解決手段】  絞り羽根の実際の位置と目標位置との差分に応じて、絞り羽根の駆動量を表す駆動制御信号を出力し、この駆動制御信号を帯域可変ＬＰＦに入力することで、絞り羽根の駆動信号を生成する。この帯域可変ＬＰＦは、絞り羽根の位置に応じて、遮断する周波数帯域が異なる。【選択図】  図２
2008058401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動部と、
前記駆動部によって駆動される被駆動体と、
前記被駆動体の位置を検出する位置検出手段と、
前記被駆動体の目標位置と前記位置検出手段にて得られた前記被駆動体の位置の差分に応じて、前記被駆動体の駆動量を表す駆動制御信号を出力する駆動量演算手段と、
前記駆動量演算手段にて得られた前記駆動制御信号から設定された周波数帯域を遮断して駆動信号を出力するフィルタ手段と、
前記被駆動体の位置に応じて、前記フィルタ手段が遮断する周波数帯域を設定する帯域制御手段を有し、
前記駆動部は前記フィルタ手段から出力された駆動信号に応じて駆動することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記駆動部はコイルに流す電流を調整することによって、コイルによって生じた磁界と永久磁石の磁界との間で生じる反発、あるいは吸引力と、被駆動体に連結した弾性部材の付勢力との力の大きさのバランスを調整して、被駆動体の停止位置を設定する構成であることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の制御装置と、音声を記録する記録部を有する撮像装置であって、
前記被駆動体が絞り羽根であることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
前記帯域制御手段は、前記絞り羽根が開放側に位置する場合は、小絞り側に位置する場合に比較して、遮断する周波数帯域を広くすることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィードバック制御に関するものであり、特に撮像装置の絞り羽根の制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ビデオカメラをはじめとする撮像装置では、自動露光調節が標準的に装備されるにようになっている。一般的に家庭用ビデオカメラの撮像部で用いられている絞り装置は、直流電流計等のメータ類でよく用いられているような、いわゆるメータ式の簡単な駆動部を持つ絞り装置が多い。このメータ式の駆動部は、コイルに流す電流を調整することによって、コイルによって生じた磁界と永久磁石の磁界との間で生じる反発、あるいは吸引力と、絞り羽根に連結したバネ等の弾性部材による付勢力との力の大きさのバランスを調整し、絞り値を所望の値に設定する構成となっている。
【０００３】
このような２つの慣性系を備えた制御機構である場合は、絞り羽根と地板の間に生じる摩擦や、上記したバランス状態などに起因して、振動共振点が表れてしまうことがある。この振動共振点は、絞りが開放側にあるときに生じやすい。
【０００４】
この振動共振点における微小な振動が生じると、目立ってしまう程度の光量変化が生じることはないが、撮像装置にマイクが内蔵されていると、その振動による騒音がマイクによって拾われて録音されてしまうことがある。
【０００５】
この問題に対して、一般的には絞り装置のサーボ系全体のゲインを落として発振状態を抑制したり（例えば、特許文献１を参照）、適当なフィルタをかけることで共振を減衰させて振動成分を除去または減少させたりする方法があった（例えば、特許文献２を参照）。また、別の方法としては、振動系のモデリングにより振動成分を算出し、実際の制御信号から振動成分を除去などするなどの方法があった（例えば、特許文献３を参照）。
【特許文献１】特開平１１−１３３０３８号公報
【特許文献２】特開２０００−０７８８６１号公報
【特許文献３】特開２００４−２５４３２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述した制御系の場合において、振動共振点が絞り羽根の制御帯域の近傍に位置する場合に、上記のような従来方法を用いると以下のような問題があった。
【０００７】
まず、サーボ系全体のゲインを落とすと、絞り羽根を滑らかに動かすことができず、撮像素子に達する光量が断続的に変化してしまう現象が発生する問題があった。小絞り側は絞りの敏感度が高いため、特に目立ってしまう。
【０００８】
また、適当なフィルタをかけて共振点を減衰させると、光量が断続的に変化してしまうだけでなく、サーボ系としての発振に対する余裕が少なくなり、容易に発振現象に陥ってしまうことがある。
【０００９】
さらに、モデリングにより振動成分を算出し、実際の制御信号から振動成分を除去することは、装置の部材等の特性のばらつきを考慮に入れると実用的ではないし、回路規模が大きくなったり、撮像装置内のマイクロコンピュータの演算量が多くなってしまう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は、駆動部と、前記駆動部によって駆動される被駆動体と、前記被駆動体の位置を検出する位置検出手段と、前記被駆動体の目標位置と前記位置検出手段にて得られた前記被駆動体の位置の差分に応じて、前記被駆動体の駆動量を表す駆動制御信号を出力する駆動量演算手段と、前記駆動量演算手段にて得られた前記駆動制御信号から設定された周波数帯域を遮断して駆動信号を出力するフィルタ手段と、前記被駆動体の位置に応じて、前記フィルタ手段が遮断する周波数帯域を設定する帯域制御手段を有し、前記駆動部は前記フィルタ手段から出力された駆動信号に応じて駆動することを特徴とする制御装置を提供するものである。
【００１１】
同様に上記課題を解決するため、本発明は、上記制御装置と、音声を記録する記録部を有し、前記被駆動体が絞り羽根であることを特徴とする撮像装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、被駆動体を目標値まで速やかに移動させることができるとともに、被駆動体が目標位置近傍で発振してしまうことを抑制することができる。
【００１３】
また、絞り羽根を備え、音声を記録可能な撮像装置に適用した場合に、絞り羽根の位置制御における発振を抑制し、絞り羽根の発振に起因する騒音が録音されてしまうことを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、図面を用いながら、本発明の実施形態における撮像装置について説明を行う。
【００１５】
図１は本発明の実施形態における撮像装置の構成を簡易的に示すブロック図である。この撮像装置は不図示であるが、音声を拾うマイクと、マイクにて拾った音声を記録する記録部を備えているものとする。
【００１６】
１０１は第１固定レンズ群である。１０２は変倍動作を行うための変倍レンズ群であり、以下、ズームレンズと称する。１０３は被駆動体としての絞り羽根であり、１０４は第２固定レンズ群である。１０５は焦点調節機能と、変倍による焦点面の移動を補正する機能を兼ね備えフォーカス／コンペンセーターレンズ群であり、以下、フォーカスレンズと称する。
【００１７】
１１０は絞り羽根１０３の駆動部であり、コイルに流す電流を調整することによって、コイルによって生じた磁界と永久磁石の磁界との間で生じる反発、あるいは吸引力と、絞り羽根に連結したバネ等の弾性部材による付勢力との力の大きさのバランスを調整し、絞り値を所望の値に設定する構成となっている。１１１はカメラマイコン１１４から駆動信号を受けて、駆動部１１０を駆動するドライバである。１１２はエンコーダであり、絞り羽根１０３の位置を検出して位置信号として出力する。エンコーダ１１２から出力された位置信号は、アンプ１１３により所定倍率に増幅されてからカメラマイコン１１４に取り込まれる。カメラマイコン１１４は絞り羽根の制御を含めた撮像装置全体の制御を司るマイクロコンピュータである。
【００１８】
被写体からの入射光は、レンズ群１０１、１０２、１０４および１０５を透過する間に、絞り羽根１０３によりその光量を調整されて撮像素子１０６上に結像する。
【００１９】
撮像素子１０６はＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどの光電変換素子であり、被写体像を電気信号からなる映像信号に変換する機能を有する。カメラ信号処理回路１０７は、撮像素子１０６から出力された映像信号に対して、所定のアナログ映像信号処理とＡＧＣ（オートゲインコントロール）処理を行う。ＡＧＣ処理では、アナログ映像信号処理が施された映像信号の積分値が所定の利得制御基準信号と同レベルになるように利得をコントロールする。この利得の最大値は、低照度時のノイズを押さえるために、最大利得制御基準信号によって制限される。カメラ信号処理回路１０７で得られた映像信号から得られる映像輝度信号Ｙは、検波器１１５により検波処理を施された後、Ａ／Ｄ変換されカメラマイコン１１４内に取り込まれる。この映像輝度信号Ｙは映像信号の輝度データを表す。
【００２０】
また、カメラ信号処理回路１０７は、映像信号をモニタ装置１０８あるいは記録装置１０９に適した映像信号に変換する機能も有する。記録装置１０９は被写体像を磁気テープ、光学ディスク、あるいは半導体メモリなど記録媒体に記録し、モニタ装置１０８は映像信号を用いて電子ビューファインダーや液晶パネルなどに被写体像を表示する。
【００２１】
続いて、図２を用いて、カメラマイコン１１４の構成について説明する。
【００２２】
図２において、２０１はＡ／Ｄ変換器であり、検波器１１５より出力された検波信号Ｘをデジタル信号に変換する。２０２は第１比較手段であり、２０１から出力されたデジタル信号と基準値設定手段２０３にて設定された露出基準信号を比較し、その差分を表す信号を出力する。露出基準信号は映像信号の輝度を目標値を表すものであり、この処理により、実際に映像信号から得られた輝度値と目標値との差分を求めている。
【００２３】
２０４は第２比較手段であり、第１比較手段の出力信号と、アンプ１１３にて増幅されＡ／Ｄ変換器２０８にてデジタル化された絞り羽根１０３の位置信号とを比較し、その比較結果を用いて不図示のテーブルデータから絞り羽根１０３の目標位置を読み出して出力する。
【００２４】
そして、加算手段にて、第２比較手段２０４がテーブルデータから読み出して出力した信号と、アンプ１１３にて増幅されＡ／Ｄ変換器２０８にてデジタル化された位置信号の差分を求める。この位置信号は上述したように絞り羽根１０３の位置を表した信号であり、絞り羽根１０３に微小振動が生じていれば、この微小振動が反映された信号となる。この加算結果より、実際に映像信号から得られた輝度値と、目標値との差分を埋めるために必要な絞り羽根の駆動量を示す駆動制御信号が求められる。
【００２５】
２０５はフィードバック系の特性を決めるサーボフィルタであり、駆動制御信号に対して微分、積分、および比例ゲインの演算を行ういわゆるＰＩＤ演算手段となっている。２０６は帯域可変ＬＰＦ（ローパスフィルタ）であり、サーボフィルタ２０５の出力信号が入力される。この帯域可変ＬＰＦ２０６は帯域制御処理手段２０７にてカットオフ周波数、すなわち、遮断する周波数帯域が制御される。
【００２６】
帯域可変ＬＰＦ２０６の出力信号は、カメラマイコン１１４内部にてアナログ化され、パルス幅変調（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）等を施して駆動信号を生成し、ドライバ回路１１１を介して駆動部１１０へと供給され、絞り羽根１０３が駆動される。
【００２７】
２０８はＡ／Ｄ変換器であり、アンプ１１３にて増幅された位置信号をデジタル化し、第２比較手段２０４、第２比較手段とサーボフィルタ１０５の間に位置する加算手段、および、帯域制御処理手段２０７に入力する。
【００２８】
ここで、帯域可変ＬＰＦ２０６のカットオフ周波数は帯域制御処理手段２０７によって制御されると述べたが、この帯域制御処理手段２０７が行う処理を図３のフローチャート図を用いて説明する。
【００２９】
ステップＳ１０１にて、帯域制御処理手段２０７はＡ／Ｄ変換器２０８を介して得られる現在の絞り羽根１０３の位置が、閾値ｘ１よりも開放側に位置しているかを判定し、開放側に位置していればステップＳ１０２に進み、開放側に位置していなければステップＳ１０３に進む。
【００３０】
ステップＳ１０２にて、帯域可変ＬＰＦ２０６のカットオフ周波数の変数ｆｍｉｎを所定値ｆ２に設定する。
【００３１】
ステップＳ１０３にて、帯域制御処理手段２０７は現在の絞り羽根１０３の位置が、閾値ｘ２よりも小絞り側に位置しているかを判定し、小絞り側に位置していればステップＳ１０４に進み、小絞り側に位置していなければステップＳ１０５に進む。
【００３２】
ステップＳ１０４にて、帯域可変ＬＰＦ２０６のカットオフ周波数の変数ｆｍｉｎを所定値ｆ１に設定する。ここで、図４を用いて上記ｘ１、ｘ２、ｆ１およびｆ２の関係について説明する。
【００３３】
図４は絞り羽根１０３の位置を横軸に、帯域可変ＬＰＦ２０６のカットオフ周波数の変数ｆｍｉｎを縦軸に設定している。図４において、右にいくほど絞り羽根１０３の位置が開放状態に近づき、上に行くほどカットオフ周波数の変数ｆｍｉｎが高周波を表す値となる。
【００３４】
絞り羽根１０３の位置が閾値ｘ１よりも開放側に位置していれば変数ｆｍｉｎとしてｆ２が設定され、絞り羽根１０３の位置が閾値ｘ２よりも絞り側に位置していれば変数ｆｍｉｎとしてｆ１が設定される。ここで、ｘ１はｘ２よりも開放側に位置し、ｆ１はｆ２よりも高周波となる。
【００３５】
図３に戻り、ステップＳ１０５にて、帯域制御処理手段２０７はカットオフ周波数の変数ｆｍｉｎを以下の演算にて求める。
ｆｍｉｎ＝（ｆ１−ｆ２）／（ｘ１−ｘ２）×（ｘ−ｘ１）＋ｆ２
ただし、ｘはエンコーダ１１２にて検出された現在の絞り羽根１０３の位置を示す。
【００３６】
この様子を図４に示す。絞り羽根１０３の位置が開放側の閾値であるｘ１から小絞り側のｘ２に変化するに伴い、カットオフ周波数の変数ｆｍｉｎがｆ２からｆ１へと高周波側に一次関数的に変化していることがわかる。なお、本実施形態ではステップＳ１０５における絞り羽根１０３の位置とカットオフ周波数の変数ｆｍｉｎを一次関数として示したが、指数関数的であっても、対数的であっても構わない。また、ステップＳ１０５で演算ではなく、テーブルデータを用いて絞り羽根１０３の位置とカットオフ周波数の変数ｆｍｉｎを求める構成としても構わない。
【００３７】
ステップＳ１０２、ステップＳ１０４、あるいはステップＳ１０５での処理が済めば、ステップＳ１０６に進む。
【００３８】
ステップＳ１０６にて、第２比較手段２０４で設定された現在の絞り羽根１０３の目標位置が、前回の絞り羽根１０３の目標位置と一致しているかを判定し、一致していなければステップＳ１１０に進む。
【００３９】
ステップＳ１１０にて、帯域制御処理手段２０７は時間カウントｔ１をリセットし、ステップＳ１１１に進む。
【００４０】
ステップＳ１０６に戻り、第２比較手段２０４で設定された現在の絞り羽根１０３の目標位置が、前回の絞り羽根１０３の目標位置と一致していればステップＳ１０７に進む。なお、現在の目標位置と前回の目標位置が、例えば１段以内であるかというように、所定範囲内に収まっているかを判断する構成としてもよい。
【００４１】
ステップＳ１０７にて、帯域制御処理手段２０７は時間カウンタｔ１をインクリメントする。つまり絞り羽根１０３の目標位置が変化していない時間が長いほど、時間カウンタｔ１の値が大きくなる。
【００４２】
ステップＳ１０８にて、帯域制御処理手段２０７は時間カウンタｔ１の値より所定時間が経過しているかを判定し、所定時間を経過していればステップＳ１０９に進み、過ぎていなければステップＳ１１１に進む。
【００４３】
ステップＳ１０９にて、帯域制御処理手段２０７は帯域可変ＬＰＦ２０６のカットオフ周波数の最低値として変数ｆｍｉｎを設定する。
【００４４】
ステップＳ１１１にて、帯域制御処理手段２０８は帯域可変ＬＰＦ２０６のカットオフ周波数の最低値としてｆ１、あるいは、ｆ１よりも更に高周波となる所定値を設定する。
【００４５】
このように、絞り羽根１０３の目標位置がある程度の期間において変化がないと判断されたならば、ステップＳ１０９にて帯域可変ＬＰＦ２０６のカットオフ周波数の最低値として、絞り羽根の位置に応じた変数ｆｍｉｎが設定される。
【００４６】
絞り羽根は開放側のほうが共振しやすいため、変数ｆｍｉｎは開放側ほど帯域可変ＬＰＦ２０６にて遮断する周波数帯域を広く、すなわち通過できる周波数帯域を狭くして、安定性の高い駆動系とする。絞り羽根１０３の発振を抑制できれば、撮像装置に備えられたマイクによって振動に起因する騒音が録音されることを抑制することができる。また、変数ｆｍｉｎは小絞り側ほど帯域可変ＬＰＦ２０６にて遮断する周波数帯域を狭く、すなわち通過できる周波数帯域を広くして、応答性の高い駆動系とする。開放側に比較して絞りの敏感度が高い小絞り側では、絞り装置の応答性を高くすることで光量が断続的に変化してしまう現象を抑制している。
【００４７】
反対に、絞り羽根１０３の目標位置がある程度の期間において変化がないと判断されないならば、ステップＳ１１１にて帯域可変ＬＰＦ２０６のカットオフ周波数の最低値としてｆ１以上の周波数が設定される。
【００４８】
絞り羽根１０３の目標位置がある程度の期間において変化がないということは、絞り羽根１０３はまだ目標位置まで距離を残している可能性が高いとみなせる。よって、帯域可変ＬＰＦ２０６が遮断する周波数帯域を狭く、すなわち通過できる周波数帯域をステップＳ１０５よりも広くして、絞り羽根１０３の駆動系の応答性を高める。この状態では発振に対する駆動系の安定性は低下するが、絞り羽根１０３が目標位置からまだ離れているとみなせるので問題はない。
【００４９】
このように本実施形態では、小絞り側では絞り羽根による光量変化が滑らかにいくように開放側に比較して駆動系の応答性を優先させ、開放側では絞り羽根の共振による騒音の抑制するために小絞り側に比較して駆動系の安定性を優先している。
【００５０】
なお、ｘ１、ｘ２、ｆ１、ｆ２、およびステップＳ１０８で判定に用いた所定時間は、その撮像装置の利用目的と実際の各構成部品の仕様に応じて、実験的に適切な値を設定すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態にかかる撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の撮像装置のカメラマイコンの内部構成を示すブロック図である。
【図３】図２のカメラマイコンの帯域制御処理手段の処理を示すフローチャートである。
【図４】絞り羽根の位置と、カットオフ周波数の最低値の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０１  第１固定レンズ群
１０２  ズームレンズ
１０３  絞り羽根
１０４  第２固定レンズ郡
１０５  フォーカスレンズ
１０６  撮像素子
１０７  カメラ信号処理回路
１０８  モニタ装置
１０９  記録装置
１１０  駆動部
１１１  ドライバ
１１２  エンコーダ
１１３  アンプ
１１４  カメラマイコン
１１５  検波器
２０１、２０８  Ａ／Ｄ変換器
２０２  第１比較手段
２０３  基準設定値
２０４  第２比較手段
２０５  サーボフィルタ
２０６  帯域可変ＬＰＦ
２０７  帯域制御処理手段
【図１】
2008058401.tif 000003
【図２】
2008058401.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008058401.tif 000006