(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像手段への入射光量を調節するために駆動される光量調節部材と、前記撮像手段への実入射光量と目標入射光量との差に応じて前記光量調節部材の駆動用情報を設定する情報設定手段と、前記光量調節部材を前記駆動用情報に基づいて駆動する駆動手段とを有する光量調節装置において、
前記情報設定手段に前記駆動用情報の設定を行わせるために前記撮像手段の画像取り込み周期に同期した信号を出力する信号出力手段を有しており、
前記情報設定手段は、前記光量調節部材の前記駆動用情報に応じた駆動の完了前に前記信号出力手段から信号を受けたときは、この駆動完了を待たずに新たに駆動用情報を設定することを特徴とする光量調節装置。
【請求項２】
撮像手段への入射光量を調節するために駆動される光量調節部材と、前記撮像手段への実入射光量と目標入射光量との差に応じて前記光量調節部材の駆動用情報を設定する情報設定手段と、前記光量調節部材を前記駆動用情報に基づいて駆動する駆動手段とを有する光量調節装置において、
前記情報設定手段に前記駆動用情報の設定を行わせるために前記撮像手段の画像取り込み周期に同期した信号を出力する信号出力手段を有しており、
前記情報設定手段は、前記光量調節部材の前記駆動用情報に応じた駆動が完了したか否かにかかわらず、前記信号出力手段から信号を受けたときに新たに駆動用情報を設定することを特徴とする光量調節装置。
【請求項３】
前記情報設定手段が前記駆動完了を待たずに新たに駆動用情報を設定したときに、前記駆動完了を待たずに前記駆動手段にこの新たに設定された駆動用情報に応じて前記光量調節部材を駆動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の光量調節装置。
【請求項４】
前記駆動用情報が、前記光量調節部材の駆動前位置からの目標駆動量を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光量調節装置。
【請求項５】
前記駆動手段がステッピングモータを駆動源としており、
前記目標駆動量が前記ステッピングモータの駆動ステップ数であることを特徴とする請求項４に記載の光量調節装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１つに記載の光量調節装置を備えたことを特徴とする画像入力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子への入射光量を調節する光量調節装置やこれを備えたカメラ等の画像入力装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ビデオカメラに搭載される光量調節装置は、時々刻々変わる撮影状況や明るさに即応して自動露出制御を行うために、光量調節部材をスムーズに往復駆動して絞り開口径を変化させるようになっており、光量調節部材を往復駆動させるための往復駆動手段としては、電磁作用のみで駆動する方式と、図４に示す電磁作用にバネ作用を併用した方式とが提案されている。
【０００３】
図４に示す光量調節装置の往復駆動手段は、絞り関口１３５を有する地坂１３６とキャップ１３７の各軸受け部に出力軸が回転可能に支持されたマッグネットロータ１３１と外周に空隙を有して外装された地板１３６に固定されるヨーク１３２と、マグネットロータ１３１とヨーク１３２との間に配置された駆動コイル１３３およぴ制動コイル１３４とにより駆動部を構成し、マグネットロータ１３１の出力軸に駆動レバー１３８を固定している。
【０００４】
また、地板１３６と絞り開口１４１ａを有するケース１４１との間には、一対の光量調節部材１３９，１４０が設けられ、この一対の光量調節部材１３９，１４０は地板１３６に設けられた不図示のガイドピンと係合するガイド穴により移動方向をガイドされている。端郡に形成された係合穴１３９ａ，１４０ａは駆動レバー１３８の両端部の係合ピン１３８ａ，１３８ｂがそれぞれ係合して、駆動部からの回転力を伝達している。
【０００５】
戻しバネ１４２は駆動レバー１３８を閉じる方向に付勢するよう組み込まれている。そして、ＮＤフィルター１４３は光量調節部材１３９に固着され、光量調節部材１３９，１４０により形成される開口の一部あるいは全体を覆って通過する光量を増減させる。
【０００６】
このような構成において、駆動コイル１３３に通電することで、戻しバネ１４２に抗してマグネットロータ１３１と駆動レバー１３８とが回転して、絞り開口１３５を通過する光束が増加するように一対の光量調節部材１３９，１４０を移動させる。一方、駆動コイル１３３への通電量を減少させると、戻しバネ１４２の付勢力によリマグネットロータ１３１と駆動レバー１３８とが回転して、絞り開口１３５を通過する光束が減少するように一対の光量調節部材１３９，１４０を移動させる。
【０００７】
また、特開平２−１１４２４６号公報には、光量調節装置の駆動源としてステッピングモータを用いるものが提案されている。この公報提案の光量調節装置では、撮像手段への入射光量と目標光量との差（光量誤差）を変換したステップ数（目標ステップ数）分の駆動完了までステッピングモータをパルス駆動して停止させるという一連の動作を繰り返し行うように構成されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報提案の装置では、上記一連の動作が終了しなければ目標ステップ数が変更されることがないため、この一連の動作中に撮像素子への入射光量が変化しても、これに追従できないという欠点を持つ。
【０００９】
また、微細な光量調節を行うためには、ステッピングモータの分解能（ステップ数）を上げることが必要になるが、分解能を上げると上記一連の動作が完了するのに要する時間が長くなるために、上記一連の動作が完了したときには既に目標とした適正光量が変動しているおそれがあり、この場合取込んだ画像が絵にならない。特に、高速の連続画像を取込む装置では実用性に懸念がある。
【００１０】
なお、短時間で上記一連の動作が完了可能なステッピングモータの分解能に限定すると、粗大な光量調節しか行えなくなってしまう。
【００１１】
そこで、本願発明では、刻々と変化する撮像シーンに対応して撮像手段への入射光量を適正かつ微細に調節することができる光量調節装置およびこれを備えた画像入力装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本願発明では、撮像手段への入射光量を調節するために駆動される光量調節部材と、撮像手段への実入射光量と目標入射光量との差に応じて光量調節部材の駆動用情報を設定する情報設定手段と、光量調節部材を駆動用情報に基づいて駆動する駆動手段とを有する光量調節装置において、情報設定手段に駆動用情報の設定を行わせるために前記撮像手段の画像取り込み周期に同期した信号を出力する信号出力手段を設け、情報設定手段には、光量調節部材の駆動用情報に応じた駆動が完了したか否かにかかわらず信号出力手段から信号を受けたとき、つまりは光量調節部材の駆動用情報に応じた駆動の完了前に信号出力手段から信号を受けたときもこの駆動完了を待たずに、新たに駆動用情報を設定させるようにしている。
【００１４】
これにより、光量調節部材は、駆動用情報に応じた駆動の完了前に上記同期信号が出力されたときは、駆動完了まで待つことなく新たに設定された駆動用情報に応じて駆動されることになるため、刻々と変化する撮像シーンに対して常に撮像手段への入射光量を適正かつ微細に調節することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図３には、本発明の第１実施形態である光量調節装置を分解状態で示している。この図において、１はカバー８により地板１１に固定されている駆動源であるステッピングモータである。
【００１６】
２，３，４，１０はステッピングモータ１の駆動力を光量調節部材１２，１３に伝達するための部材（以下、まとめて伝達部材２９ともいう）である。このうち、２はステッピングモータ１の出力軸に圧入されてステッピングモータ１の駆動力をギア３に伝えるギアである。ギヤ３は送りネジ４に固着されギア２の駆動力を送りネジ４に伝える。送りネジ４はカバー８と軸受け９とにより回転自在に支持され、ギア３と固着されて一体で回転し、ラックギア１０に駆動力を伝達する。５は押さえバネ６をカバー８に固定するネジである。押さえバネ６は送りネジ４の一端を軸受け９側に押しつけスラストガタを抑える。
【００１７】
７は検出ギャップ７ａを有し、ラックギア１０の遮光部１０ａが検出ギャップ７ａを遮光する位置を検知するフォトインタラプタである。なお、このフォトインタラプタ７は、後述する絞り値検知回路３０を構成するものである。カバー８は、ステッピングモータ１と伝達部材２，３，４，１０とフォトインタラプタ７などを支持して地板１１に固定する。
【００１８】
ラックギア１０は地坂１１のガイド穴１１ａと光量調節部材１２，１３の長穴１２ａ，１３ａとに係合し、送りネジ４の駆動力を光量調節部材１２，１３に伝達する。また、ラックギア１０は、フォトインタラプタ７の検出ギャップ７ａを光量調節部材１２，１３の閉じ位置で遮光する。
【００１９】
地板１１は開口部１１ｆとガイド穴１１ａとを有し、光量調節部材１２，１３を移動可能に支持するとともに各部材を支持する。光量調節部材１２，１３は、開口部１２ｆ，１３ｆと長穴１２ａ，１３ａとを有し、ラックギア１０の移動に従って開口部１２ｆ，１３ｆを通過する光量を変更するように移動する。
【００２０】
押さえ板１４は開口部１４ｆを有し、地板１１に係止されて光量調節部材１２，１３を移動可能に支持する。１５は入射光の光軸である。
【００２１】
図１は、本実施形態の光量調節装置を備えた画像入力装置のブロック図である。２１は入射光を撮像素子２２に結像する撮像レンズ、２２は光量調節部材１２，１３により光量決定される入射光によって形成される画像を撮像素子制御回路２７に従って撮像し、出力を光量比較回路２４と画像処理回路３２に出力する撮像素子である。
【００２２】
２３は撮像素子２２への入射光の適正な光量である目標入射光量を設定して光量比較回路２４に出力する光量設定回路である。
【００２３】
光量比較回路２４は、実入射光量に比例した撮像素子２２の出力に基づいて実入射光量と上記目標入射光量とを比較演算し、その差分に対応する光量誤差信号Ｅｙをステップ数変換回路２５に出力する。
【００２４】
２５は同期回路３１の出力に同期し、絞り値検知回路３０の絞り値情報に基づいて光量誤差信号Ｅｙをステッピングモータ１の駆動方向と駆動ステップ数を含むステップ数情報（請求の範囲にいう駆動用情報）に変換して、ステップ数修正回路２６に出力するステップ数変換回路である。
【００２５】
ステップ数修正回路２６は、ステップ数変換回路２５からステップ数情報を受けると、このステップ数情報を前回受けたステップ数情報と置き換えて新ステップ数情報とし、この新ステップ数情報をステッピングモータ１の駆動周波数と駆動方向とステップ数とを含む駆動パルス列情報に変換して絞り制御回路２８と絞り値検知回路３０とに出力する。
【００２６】
撮像素子制御回路２７は、同期回路３１の出力に同期して撮像素子２２を駆動制御する。絞り制御回路２８は、ステップ数修正回路２６の駆動パルス列情報をステッピングモータ１を駆動するための励磁パルスに変換してステッピングモータ１を駆動制御する。
【００２７】
伝達部材２９は、前述したように、ステッピングモータ１の駆動力を光量調節部材１２，１３に伝達する図３のギヤ２，３，送りネジ４およびラックギヤ１０である。
【００２８】
絞り値検知回路３０は、上記駆動パルス列情報を加減算して絞り値情報を形成し、ステップ数変換回路２５に出力する。なお、絞り値検知回路３０は、光量調節部材１２，１３が閉じ位置にあるときにラックギア１０の位置をフォトインタラプタ７を通じて初期位置情報として検知し、絞り値情報を初期化する。こうして、絞り値情報の絶対位置を修正して精度を維持する。
【００２９】
同期回路（請求の範囲にいう信号出力手段）３１は、画像取込み周期を設定・計測してステップ数変換回路２５と撮像素子制御回路２７と画像処理回路３２とに同期信号を出力する。
【００３０】
画像処理回路３２は、同期回路３１の出力に同期して撮像素子２２の出力を画像情報に処理する。
【００３１】
なお、本実施形態における光量設定回路２３、光量比較回路２４、ステップ数変換回路２５およびステップ数修正回路２６が請求の範囲にいう「情報設定手段」に相当する。
【００３２】
図２には、本実施形態における撮像素子２２への入射光量を最適に設定するための制御フローチャートを示している。４１は最適な入射光量である目標光量を設定するステップ、４２は撮像素子２２からの信号により入射光量を測定するステップ、４３は入射光量と目標光量との差分である光量誤差信号Ｅｙを演算するステップ、４４は絞り値検知回路３０から絞り値情報を測定するステップ、４５は絞り値情報に基づいて光量誤差信号Ｅｙをステッピングモータ１の適正ステップ数に変換するステップである。
【００３３】
４６は適正駆動方向およびパルスレートでステッピングモータ１を駆動するステップ、４７はステッピングモータ１が駆動されたステップ数を駆動パルス列から計測するステップ、４８は同期回路３１が画像取込み時間（撮像素子２２において１画面を形成するのに必要な電荷が蓄積されるのに必要な時間）を計測するステップである。
【００３４】
４９は画像取込み時間が経過したときにステップ５３に分岐し、経過していないときはステップ５０に分岐するステップ、５０はステッピングモータ１が適正ステップ数駆動されたときにステップ５１に分岐し、まだ駆動されていないときにステップ４６に移行するステップ、５１は駆動パルス列を終了させてステッピングモータ１のステップ動作を停止させるステップ、５２は画像取込み時間が経過したときはステップ５３に分岐し、経過していないときはステップ５２に移行するステップ、５３は画像を取込んでステップ４２に移行するステップである。以上のように画像入力装置内で構成された光量調節装置において、光量設定回路２３は最適な入射光量である目標光量を設定し（ステップ４１）、連続画像を取込むための以下のループを繰り返す。
【００３５】
まず撮像レンズ２１を通過する入射光量が光量調節部材１２，１３により形成された絞り開口で決定され、撮像素子２２に結像する。撮像素子２２の入射光量に比例する出力が光量比較回路２４に出力され、光量比較回路２４はステップ４１で設定された目標光量との差分を比較演算して光量誤差信号Ｅｙをステップ数変換回路２５に出力する（ステップ４３）。
【００３６】
次に、絞り値検知回路３０は絞り値を検知して絞り値情報をステップ数変換回路２５に出力する（ステップ４４）。次に、ステップ数変換回路２５は絞り値情報を基に光量誤差信号Ｅｙをステッピングモータ１の駆動方向とステップ数を含んだ正負のステップ数情報に変換してステップ数修正回路２６に出力する。
【００３７】
また、ステップ数修正回路２６は上記ステップ数情報をステッピングモータ１の駆動周波数と駆動方向とステップ数を含む駆動パルス列に変換して絞り制御回路２８と絞り値検知回路３０とに出力する（ステップ４５）。
【００３８】
そして、絞り制御回路２８は、上記駆動パルス列をステッピングモータ１を駆動するための励磁パルスに変換し、ステッピングモータ１を駆動制御する（ステップ４６）。
【００３９】
ステッピングモータ１が駆動すると、伝達部材２９を介して光量調節部材１２，１３が駆動され、開口部１２ｆ，１３ｆで形成される絞り開口が変化して、地板１１及び押さえ板１４の開口部１１ｆ，１４ｆを通過する入射光量が調節される。また、この際、ステッピングモータ１の駆動済みステップ数が計測される（ステップ４７）。
【００４０】
また、同期回路３１では画像取込み時間の計測が行われ（ステップ４８）、まだ同期回路３１から同期信号が出力されないときは（ステップ４９）、ステッピングモータ１の駆動済みステップ数がステップ４５で設定されたステップ数情報内の駆動ステップ数に達したか否かを判別する（ステップ５０）。
【００４１】
そして、駆動済みステップ数がステップ４５で設定された駆動ステップ数に達したときは、ステッピングモータ１の駆動を停止する。続いて再度、画像取込み時間が経過したか否かを判別し（ステップ５２）、画像取込み時間が経過すると、次の画像取り込みを開始する（ステップ５３）。
【００４２】
一方、ステップ４９で同期信号が出力されたときは（すなわち、ステッピングモータ１の駆動済みステップ数がステップ４５で設定された駆動ステップ数に達していないが、同期信号が出力されたとき）は、そのまま次の画像取り込みを開始する（ステップ５３）。これにより、ステップ４２〜ステップ４５が再度実行されてステップ数修正回路２６において新たなステップ数情報が設定され、ステッピングモータ１はこの新たなステップ数情報に応じて駆動される（ステップ４６）。
【００４３】
そして、この後ステップ４７〜ステップ４９が実行され、ステップ４９においてステッピングモータ１の駆動済みステップ数がステップ４５で新たに設定された駆動ステップ数（ステップ数情報）に達していないにもかかわらず同期信号が出力されたときは、さらに次の画像取り込みを行う（ステップ５３）。
【００４４】
このように、本実施形態では、画像取込み周期ごとにステップ数変換回路２５が最新の絞り値情報と最新の光量誤差信号Ｅｙとに応じた新ステップ数情報を設定する。そして、ステップ数修正回路２６は、前回の駆動パルス列を破棄して新ステップ数情報に基づいた新駆動パルス列を発生させる。したがって、刻々と変化する撮像シーンに対しても、常に適正かつ微細な撮像素子２２への入射光量設定を行うことができ、撮像素子２２を備えた画像入力装置に最適な光量を有する連続画像を撮像させることができる。
【００４５】
なお、本実施形態では、駆動源としてステッピングモータを用いた光量調節装置について説明したが、本発明はステッピングモータ以外の駆動源を有した光量調節装置にも適用することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光量調節部材の駆動用情報に応じた駆動の完了前に、画像取込み周期に同期した信号の入力に応じて新たに駆動用情報を設定できるので、刻々と変化する撮像シーンに対して常に撮像手段への入射光量を適正かつ微細に調節することが可能となり、撮像手段により適正な光量での連続画像の撮像を行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である光量調節装置および画像入力装置のブロック図である。
【図２】上記光量調節装置のシステムフローチャート図である。
【図３】上記光量調節装置の分解斜視図である。
【図４】従来の光量調節装置の分解斜視図である。
【符号の説明】
１  ステッピングモータ
１２，１３  光量調節部材
２３  光量設定回路
２５  ステップ数変換回路
３０  絞り値検知回路
２９  伝達部材
２２  撮像素子
２４  光量比較回路
２６  ステップ数修正回路
２８  絞り制御回路
【図１】
0003961656.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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