(57)【要約】【課題】小型で省電力を達成することができ、光透過特性の制御を高精度に行なうことが可能な光量調節装置、該光量調節装置を有する撮像装置を提供する。【解決手段】光透過状態を調節することが可能な物性素子を用いた光量調節装置であって、前記物性素子は、有効光束内に設けられた第１の物性素子領域と、有効光束外に設けられた第２の物性素子領域とを有し、前記第１の物性素子領域と前記第２の物性素子領域の光透過状態を駆動手段によって変更した際の駆動特性に関する情報と、前記駆動手段での駆動によって変更された前記第２の物性素子領域の光透過状態を検出手段によって検出した結果と、に基づいて前記第１の物性素子領域の光透過状態を制御する制御手段を備えた構成とする。【選択図】　　　　　　図１
2004045492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過状態を調節することが可能な物性素子を用いた光量調節装置であって、
前記物性素子は、有効光束内に設けられた第１の物性素子領域と、有効光束外に設けられた第２の物性素子領域とを有し、
前記第１の物性素子領域と前記第２の物性素子領域の光透過状態を駆動手段によって変更した際の駆動特性に関する情報と、前記駆動手段での駆動によって変更された前記第２の物性素子領域の光透過状態を検出手段によって検出した結果と、に基づいて前記第１の物性素子領域の光透過状態を制御する制御手段を備えていることを特徴とする光量調節装置。
【請求項２】
前記物性素子は、エレクトロクロミック素子であることを特徴とする請求項１に記載の光量調節装置。
【請求項３】
前記第１の物性素子領域と第２の物性素子領域は、それぞれ独立した物性素子領域を有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光量調節装置。
【請求項４】
前記第２の物性素子領域の面積は、前記第１の物性素子領域の面積よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の光量調節装置。
【請求項５】
前記第１の物性素子領域と前記第２の物性素子領域は、光透過状態を変更するためにそれぞれ独立した駆動手段を有することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の光量調節装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記第１の物性素子領域に電圧を印加する時間を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光量調節装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記第１の物性素子領域に印加する電圧を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光量調節装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の光量調節装置を有することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光量調節装置、該光量調節装置を有する撮像装置に関し、例えばカメラシステムおよびレンズ鏡筒等における光量調節装置に関するものであり、特に光路中に設けられた光透過特性を調節することが可能な物性素子を高精度に制御する光量調節装置、該光量調節装置を有する撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば特開２０００−２２７６１８号公報に記載されているように、エレクトロクロミック素子（以下ＥＣ素子）に代表される光透過特性を調節することが可能な物性素子を電子スチルカメラ等の絞り装置の代わりに、あるいは絞り装置と組み合わせて使用した例が提案されている。そして、光透過特性の制御方法に関しても種々の方法が提案されており、上記公報には、物性素子の光透過特性をフォトインタラプタ等を用いて直接検出しながら制御した例が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＥＣ素子は絶縁被膜層を介して透明被膜電極間に挟まれた酸化発色被膜層と還元発色被膜層とから成っており、透明被膜電極間に印加する駆動電圧に応じて各発色被膜層が着色（駆動電圧が高いほど着色が強い）されて光透過特性が変化する構成であるため、発色被膜層の厚みが変化することで光透過特性も変化する。また、駆動電圧の印加に対する応答速度が比較的遅く、電圧を印加する電極からの距離に応じて応答速度に差（距離が大きいほど応答速度が遅い）が生じる。従って、一個の素子内においても、場所毎に発色被膜層の厚みのばらつきによる光透過特性のムラ、あるいは電極からの距離の差による応答速度のムラが存在するため、上記従来例では、撮影光束領域と光透過率検出領域の応答特性（駆動電圧−光透過率特性、駆動電圧印加時間−光透過率特性）の差による制御誤差が発生してしまっていた。
【０００４】
また、撮影光束領域と光透過率検出領域とを光透過率が等価となるように同一種類かつ同一サイズで独立して設けた例も上記特開２０００−２２７６１８号公報には記載されているが、この場合でも、電極からの距離を合わせて応答速度を等しくすることは可能となるが、撮影光束領域と同一サイズの光透過率検出領域を設けることによる装置の大型化が避けられず、かつ光透過率検出領域の消費電力が撮影光束領域と同等に大きくなってしまうとともに、発色被膜層の厚みのばらつきによる光透過特性のムラまでを防止することは不可能であった。
【０００５】
そこで、本発明は、小型で省電力を達成することができ、光透過特性の制御を高精度に行なうことが可能な光量調節装置、該光量調節装置を有する撮像装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、つぎの（１）〜（８）のように構成した光量調節装置、該光量調節装置を有する撮像装置を提供するものである。
（１）光透過状態を調節することが可能な物性素子を用いた光量調節装置であって、
前記物性素子は、有効光束内に設けられた第１の物性素子領域と、有効光束外に設けられた第２の物性素子領域とを有し、
前記第１の物性素子領域と前記第２の物性素子領域の光透過状態を駆動手段によって変更した際の駆動特性に関する情報と、前記駆動手段での駆動によって変更された前記第２の物性素子領域の光透過状態を検出手段によって検出した結果と、に基づいて前記第１の物性素子領域の光透過状態を制御する制御手段を備えていることを特徴とする光量調節装置。
（２）前記物性素子は、エレクトロクロミック素子であることを特徴とする
上記（１）に記載の光量調節装置。
（３）前記第１の物性素子領域と第２の物性素子領域は、それぞれ独立した物性素子領域を有していることを特徴とする上記（１）または上記（２）に記載の光量調節装置。
（４）前記第２の物性素子領域の面積は、前記第１の物性素子領域の面積よりも小さいことを特徴とする上記（３）に記載の光量調節装置。
（５）前記第１の物性素子領域と前記第２の物性素子領域は、光透過状態を変更するためにそれぞれ独立した駆動手段を有することを特徴とする上記（３）または上記（４）に記載の光量調節装置。
（６）前記制御手段は、前記第１の物性素子領域に電圧を印加する時間を制御するように構成されていることを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の光量調節装置。
（７）前記制御手段は、前記第１の物性素子領域に印加する電圧を制御するように構成されていることを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の光量調節装置。
（８）上記（１）〜（７）のいずれかに記載の光量調節装置を有することを特徴とする撮像装置。
【０００７】
【発明の実施の形態】
上記構成を適用することにより、有効光束内の第１物性領域の光透過特性を調節する際に、実際に検出した有効光束外の第２物性領域の光透過特性の駆動結果と、第１物性領域と第２物性領域の駆動特性に基づいて、第１物性領域の駆動を制御することができ、撮影光束領域の光透過特性の制御を高精度に行なうことが可能な光量調節装置を有する撮像装置を実現することができる。
【０００８】
つぎに、本発明の実施形態を説明する前に、それらに用いられるカメラシステムの概略を、図１に示すブロック図を用いて説明する。
図１において、１はカメラ本体、２はレンズ本体をそれぞれ表わす。
まずレンズ本体２の構成を説明する。３は撮影光学系としての撮影レンズ、４は光透過特性を調節することが可能な物性素子としてのＥＣ素子であって、ＥＣ素子４には撮影光束領域の第１ＥＣ領域５と撮影光束外領域の第２ＥＣ領域６が設けられている。ここで、撮影光束領域の第１ＥＣ領域５としての発色被膜層と、撮影光束外領域の第２ＥＣ領域６としての発色被膜層をそれぞれ独立して設けることが望ましく、その場合には、第２ＥＣ領域６を第１ＥＣ領域５よりも小さい面積の発色被膜層で形成することが望ましい。７はレンズ本体２に関する全ての制御を司るレンズマイコン、８はレンズマイコン７との通信によってレンズに関する各種履歴及びデータ、特に製造時に測定した第１ＥＣ領域５における駆動電圧−領域内平均光透過率特性と駆動電圧印加時間−領域内平均光透過率特性、および後述の第２ＥＣ領域６の光透過率検出位置（以下、第２ＥＣ領域６）における駆動電圧−光透過率特性と駆動電圧印加時間−光透過率特性を記憶させるための電気的消去可能記憶素子ＥＥＰＲＯＭ、９はレンズマイコン７から第１ＥＣ領域５に（第１ＥＣ領域５と第２ＥＣ領域６とを独立して設けない場合には第２ＥＣ領域６にも）駆動電力を与えるための第１ドライバ回路、１０は第１ＥＣ領域５と第２ＥＣ領域６とを独立して設けた場合にのみ設けられるレンズマイコン７から第２のＥＣ領域６に駆動電力を与えるための第２ドライバ回路で、１１は第１ドライバ回路９（あるいは第２ドライバ回路１０）からの電力供給によって駆動された第２ＥＣ領域６の光透過率を検出するためのフォトインタラプタ、１２はレンズマイコン７がカメラ本体１との通信を行なうための接点を有するレンズ接点ユニットである。
【０００９】
次にカメラ本体１の構成を説明する。１３はカメラ本体１に関する全ての制御を司るカメラマイコン、１４はカメラマイコン１３からの命令によって撮影記録用、合焦状態検出用、被写体輝度検出用に撮影レンズ３および第１のＥＣ領域５を通過した撮影光束の状態を検出するための撮像素子、１５はカメラマイコン１３がレンズ本体２と通信を行なうための接点を有するカメラ接点ユニットであり、カメラ本体１にレンズ本体２を装着した場合、レンズ接点ユニット１２とカメラ接点ユニット１５とが電気的に接触する構成となっている。
【００１０】
［第１実施形態］
図２は本発明の第１実施形態のフローチャートであり、同図を用いて第１の実施形態の制御の説明を行なう。ステップ１０１において、カメラ本体１は外部より被写体の輝度に対応した適正な撮影露出となる第１ＥＣ領域５の光透過率の設定を命令されると、ステップ１０２において、カメラマイコン１３は撮像素子１４から現在の撮影光束の輝度情報を読み出し、現在の第１ＥＣ領域の光透過率と撮影光束の輝度情報とから適正露出となる第１ＥＣ領域５の光透過率の目標値τ１を計算する。ステップ１０３において、カメラマイコン１３は算出した目標光透過率τ１をレンズマイコン７に送信し、ステップ１０４において、レンズマイコン７はＥＥＰＲＯＭ８に記憶されている第１ＥＣ領域５における駆動電圧−領域内平均光透過率特性から、領域内平均光透過率と送信されてきた目標光透過率τ１とが一致する第１ＥＣ領域の駆動電圧Ｖ１を決定する。
【００１１】
ステップ１０５において、第１ＥＣ領域５と第２ＥＣ領域６とを独立して設けた場合には、レンズマイコン７はあらかじめ定めておいた係数に従って、目標光透過率τ１よりも高い値を第２ＥＣ領域６の制御目標透過率τ２として決定する。また、第１ＥＣ領域５と第２ＥＣ領域６とを独立して設けていない場合には、レンズマイコン７はＥＥＰＲＯＭ８に記憶されている第２ＥＣ領域６における駆動電圧−光透過率特性から、駆動電圧Ｖ１での第２ＥＣ領域６の光透過率を制御目標透過率τ２として決定する。ステップ１０６において、第１ＥＣ領域５と第２ＥＣ領域６とを独立して設けた場合には、レンズマイコン７はＥＥＰＲＯＭ８に記憶されている第２ＥＣ領域６の駆動電圧−光透過率特性から制御目標光透過率τ２となる第２ＥＣ領域６の駆動電圧Ｖ２を決定する。一方、第１ＥＣ領域５と第２ＥＣ領域６とを独立して設けていない場合には、駆動電圧Ｖ２＝駆動電圧Ｖ１である。
【００１２】
ステップ１０７および１０８において、第１ＥＣ領域５と第２ＥＣ領域６とを独立して設けた場合には、レンズマイコン７は第２ＥＣ領域６および第１ＥＣ領域５の駆動動作を開始し、ドライバ回路９を介して第１ＥＣ領域５に駆動電圧Ｖ１、ドライバ回路１０を介して第２ＥＣ領域６に駆動電圧Ｖ２を印加する。また、第１ＥＣ領域５と第２ＥＣ領域６とを独立して設けていない場合には、ドライバ回路９を介して第１ＥＣ領域５および第２ＥＣ領域６に駆動電圧Ｖ１を印加する。ステップ１０９において、レンズマイコン７は内部タイマをスタートさせ、ステップ１１０において、レンズマイコン７はフォトインタラプタ１１の出力Ｅを受信し、ステップ１１１において、レンズマイコン７は受信した出力Ｅから第２ＥＣ領域６の現在の光透過率τを計算する。ステップ１１２において、レンズマイコン７は現在の光透過率τを制御目標光透過率τ２と比較し、大きい場合はステップ１１０へ進み、小さい場合はステップ１１３へ進む。ステップ１１３において、第１ＥＣ領域５と第２ＥＣ領域６とを独立して設けた場合には、レンズマイコン７は第２ＥＣ領域６の駆動動作を終了し、第２ＥＣ領域６への電圧の印加を停止してステップ１１４へ進む。また、第１ＥＣ領域５と第２ＥＣ領域６とを独立して設けていない場合には、レンズマイコン７は第２ＥＣ領域６および第１ＥＣ領域５の駆動動作を終了し、第２ＥＣ領域６および第１ＥＣ領域５への電圧の印加を停止し、後述のステップ１１４〜１１９までを実行することなくステップ１２０まで進む。
【００１３】
ステップ１１４において、レンズマイコン７はステップ１０９でスタートさせた内部タイマの経過時間Ｔ１を確認して記憶し、ステップ１１５において、レンズマイコン７は内部タイマをリセットする。ステップ１１６において、レンズマイコン７はＥＥＰＲＯＭ８に記憶されている第１ＥＣ領域５における駆動電圧印加時間−領域内平均光透過率特性、および第２ＥＣ領域６における駆動電圧印加時間−光透過率特性から、駆動電圧Ｖ２で第２ＥＣ領域６の光透過率が制御目標透過率τ２に到達する時間Ｔ３および駆動電圧Ｖ１で第１ＥＣ領域５の領域内平均光透過率が目標光透過率τ１に到達する時間Ｔ４を求め、今回の光透過率τ２に達した第２ＥＣ領域６の応答時間に対する光透過率τ１に達する第１ＥＣ領域５の応答遅延時間として、Ｔ２＝（Ｔ１・Ｔ４／Ｔ３）−Ｔ１を決定する。
【００１４】
ステップ１１７において、レンズマイコン７は再び内部タイマをスタートさせ、ステップ１１８において、レンズマイコン７は内部タイマの経過時間が応答遅延時間Ｔ２に達したかどうかを常に監視し、達した時点でステップ１１９へ進み、ステップ１１９において、レンズマイコン７は第１ＥＣ領域５の駆動動作を終了し、第１ＥＣ領域５への電圧の印加を停止してステップ１２０へ進む。ステップ１２０において、レンズマイコン７は第１ＥＣ領域５の光透過率の設定終了をカメラマイコン１３に送信して動作を終了させる。
【００１５】
上記本発明の第１実施形態のカメラシステムによれば、撮影光束領域の第１ＥＣ領域５の光透過率を調節するに際して、第２ＥＣ領域６の制御目標透過率を、実際に光透過率を検出する撮影光束外領域の第２ＥＣ領域６における駆動電圧−光透過率特性から決定することで、発色被膜層の厚みのばらつきによる光透過率ムラの影響を排除できるとともに、第１ＥＣ領域５に駆動電圧を印加する時間を、第１ＥＣ領域５における駆動電圧印加時間−領域内平均光透過率特性と第２ＥＣ領域６における駆動電圧印加時間−光透過率特性から求めた、第１ＥＣ領域５の第２ＥＣ領域６に対する駆動時間の差に基づいて決定することで、電極からの距離の差による応答速度ムラの影響を排除でき、第１ＥＣ領域５の光透過率を高精度に調節することができる。
【００１６】
［第２実施形態］
図３は本発明の第２実施形態のフローチャートであり、同図を用いて第２の実施形態の制御の説明を行なう。ステップ２０１において、カメラ本体１は外部より被写体の輝度に対応した適正な撮影露出となる第１ＥＣ領域５の光透過率の設定を命令されると、ステップ２０２において、カメラマイコン１３は撮像素子１４から現在の撮影光束の輝度情報を読み出し、現在の第１ＥＣ領域の光透過率と撮影光束の輝度情報とから適正露出となる第１ＥＣ領域５の光透過率の目標値τ１を計算する。ステップ２０３において、カメラマイコン１３は算出した目標光透過率τ１をレンズマイコン７に送信し、ステップ２０４において、レンズマイコン７はＥＥＰＲＯＭ８に記憶されている第１ＥＣ領域５における駆動電圧−領域内平均光透過率特性から、領域内平均光透過率と送信されてきた目標光透過率τ１とが一致する第１ＥＣ領域の駆動電圧Ｖ１を決定する。
【００１７】
ステップ２０５において、第１ＥＣ領域５と第２ＥＣ領域６とを独立して設けた場合には、レンズマイコン７はあらかじめ定めておいた係数に従って、目標光透過率τ１よりも高い値を第２ＥＣ領域６の制御目標透過率τ２として決定する。また、第１ＥＣ領域５と第２ＥＣ領域６とを独立して設けていない場合には、レンズマイコン７はＥＥＰＲＯＭ８に記憶されている第２ＥＣ領域６における駆動電圧−光透過率特性から、駆動電圧Ｖ１での第２ＥＣ領域６の光透過率を制御目標透過率τ２として決定する。ステップ２０６において、第１ＥＣ領域５と第２ＥＣ領域６とを独立して設けた場合には、レンズマイコン７はＥＥＰＲＯＭ８に記憶されている第１ＥＣ領域５における駆動電圧印加時間−領域内平均光透過率特性、および第２ＥＣ領域６における駆動電圧印加時間−光透過率特性から、駆動電圧Ｖ２で第２ＥＣ領域６の光透過率が制御目標透過率τ２に到達する時間Ｔ３および駆動電圧Ｖ１で第１ＥＣ領域５の領域内平均光透過率が目標光透過率τ１に到達する時間Ｔ４を求め、Ｔ４＝Ｔ３となる第２ＥＣ領域６の駆動電圧Ｖ２を決定する。一方、第１ＥＣ領域５と第２ＥＣ領域６とを独立して設けていない場合には、駆動電圧Ｖ２＝駆動電圧Ｖ１である。
【００１８】
ステップ２０７および２０８において、第１ＥＣ領域５と第２ＥＣ領域６とを独立して設けた場合には、レンズマイコン７は第１ＥＣ領域５および第２ＥＣ領域６の駆動動作を開始し、ドライバ回路９を介して第１ＥＣ領域５に駆動電圧Ｖ１、ドライバ回路１０を介して第２ＥＣ領域６に駆動電圧Ｖ２を印加する。また、第１ＥＣ領域５と第２ＥＣ領域６とを独立して設けていない場合には、ドライバ回路９を介して第１ＥＣ領域５および第２ＥＣ領域６に駆動電圧Ｖ１を印加する。ステップ２０９において、レンズマイコン７はフォトインタラプタ１１の出力Ｅを受信し、ステップ２１０において、レンズマイコン７は受信した出力Ｅから第２ＥＣ領域６の現在の光透過率τを計算する。
【００１９】
ステップ２１１において、レンズマイコン７は現在の光透過率τを制御目標光透過率τ２と比較し、大きい場合はステップ２０９へ進み、小さい場合はステップ２１２へ進む。ステップ２１２および２１３において、レンズマイコン７は第１ＥＣ領域５と第２ＥＣ領域６の駆動動作を終了し、第１ＥＣ領域５および第２ＥＣ領域６への電圧の印加を停止し、ステップ２１４において、レンズマイコン７は第１ＥＣ領域５の光透過率の設定終了をカメラマイコン１３に送信して動作を終了させる。
【００２０】
上記本発明の第２実施形態のカメラシステムによれば、撮影光束領域の第１ＥＣ領域５の光透過率を調節するに際して、第２ＥＣ領域６の制御目標透過率を、実際に光透過率を検出する撮影光束外領域の第２ＥＣ領域６における駆動電圧−光透過率特性から決定することで、発色被膜層の厚みのばらつきによる光透過率ムラの影響を排除できるとともに、第１ＥＣ領域５に印加する駆動電圧を、第１ＥＣ領域５と第２ＥＣ領域６の駆動時間が等しくなるように第１ＥＣ領域５における駆動電圧印加時間−領域内平均光透過率特性と第２ＥＣ領域６における駆動電圧印加時間−光透過率特性から決定することで、電極からの距離の差による応答速度ムラの影響を排除でき、第１ＥＣ領域５の光透過率を高精度に調節することができる。
【００２１】
また、上記本発明の第１あるいは第２の各実施形態において、撮影光束領域の第１ＥＣ領域５と実際に光透過率を検出する撮影光束外領域の第２ＥＣ領域６とをそれぞれ独立して設けることで、独立して設けない場合に必要とされる領域全体の面積と比較して、それぞれの領域の面積を小さくして電圧を印加する電極からの距離を短くすることができ、それぞれの領域の応答速度を上げることができる。この場合、第２ＥＣ領域６の面積を第１ＥＣ領域の面積よりも小さくすることで、同一面積で設けた場合と比較して装置を小型化することができる。さらに、第１ＥＣ領域５と第２ＥＣ領域６の駆動手段として、第１ドライバ回路９と第２ドライバ回路１０とをそれぞれ独立して設けることで、第１ＥＣ領域５の光透過率の調節に必要とされる印加電圧あるいは電圧印加時間と比較して、第２ＥＣ領域に印加する電圧を低く、あるいは電圧の印加時間を短くすることができ、第２ＥＣ領域６での消費電力を小さくすることができる。
【００２２】
なお、上記各実施形態では、単一のＥＣ素子内に撮影光束領域の第１ＥＣ領域と撮影光束外領域の第２ＥＣ領域とを設けた例を説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数のＥＣ素子にまたがってそれぞれの領域を必要に応じて複数設けることも可能である。また、上記実施形態では、ＥＣ素子をカメラシステムの絞り装置の代わりに用いた例を説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、絞り装置と組み合わせて使用したカメラシステムや、光透過特性を調節することが可能な他の物性素子を用いた他の機器にも適用することが可能である。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、小型で省電力を達成することができ、光透過特性の制御を高精度に行なうことが可能な光量調節装置、該光量調節装置を有する撮像装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に用いるカメラシステムの概略を説明するためのブロック図。
【図２】本実施の第１実施形態のカメラシステムのフローチャートを示す図。
【図３】本実施の第２実施形態のカメラシステムのフローチャートを示す図。
【符号の説明】
１：カメラ本体
２：レンズ本体
３：撮影レンズ
４：ＥＣ素子
５：第１のＥＣ領域
６：第２のＥＣ領域
７：レンズマイコン
８：ＥＥＰＲＯＭ
９：第１ドライバ回路
１０：第２ドライバ回路
１１：フォトインタラプタ
１２：レンズ接点ユニット
１３：カメラマイコン
１４：撮像素子
１５：カメラ接点ユニット
【図１】
2004045492.tif 000003
【図２】
2004045492.tif 000004
【図３】
2004045492.tif 000005