(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステッピングモータを駆動源として光量調節部材を移動させることで光束の光量を調節する光量調節装置と、
前記光量調節装置が所望の絞り値を得るよう前記ステッピングモータに駆動パルスを与える絞り制御手段と、
前記光量調節装置により調節された光束を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子の電荷蓄積時間を制御する電子シャッター制御手段と、
前記絞り制御手段に目標絞り値情報を出力するとともに、前記出力に伴う絞り値の変化による光量変化が穏やかになるように、前記光量調節装置による撮像光量の変化とは逆方向の撮像光量の変化に対応するシャッタースピードを前記電子シャッター制御手段に出力する露出制御手段とを有することを特徴とする画像入力装置。
【請求項２】
請求項１において、前記露出制御手段は、前記光量調整装置による撮像光量の変化とは逆方向の撮像光量の変化に対応するシャッタースピードを、前記駆動パルスの周期の１／２の時間だけ前記電子シャッター制御手段に出力することを特徴とする画像入力装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記露出制御手段は、前記光量調節装置による撮像光量の変化とは逆方向であって、かつ前記光量調節装置による撮像光量の変化量の１／２の撮像光量の変化に対応するシャッタースピードを前記電子シャッター制御手段に出力する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、撮影光束の光量を調節する光量調節装置および光量調節装置を有する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しており、光量調節部材を往復駆動させるための往復駆動装置としては、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装置は、絞り開口３５を有する地板３６とキャップ３７の各軸受け部に出力軸が回転可能に軸支されたマッグネットロータ３１と外周に空隙を有して外装された地板３６に固定されるヨーク３２と、マグネットロータ３１とヨーク３２の間に配置された駆動コイル３３および制動コイル３４とにより駆動部を構成し、マグネットロータ３１の出力軸に駆動レバー３８を固定している。また、地板３６と絞り開口４１ａを有するケース４１との間には、一対の光量調節部材３９，４０が設けられ、この一対の光量調節部材３９，４０は地板３６に設けられた不図示であるガイドピンと係合するガイド穴３９ｃ，３９ｄ，４０ｃ，４０ｄにより移動方向をガイドされている。端部に形成された係合穴３９ａ，４０ａは駆動レバー３８の両端部の係合ピン３８ａ，３８ｂが夫々係合して駆動部からの回転力を伝達している。戻しバネ４２は駆動レバー３８を閉じる方向に付勢するようにして組み込まれている。そして、ＮＤフィルター４３は光量調節部材３９に固着され、光量調節部材３９，４０により形成される開口の一部、あるいは全体を覆い通過する光量を減衰させる。
【０００４】
このような構成によって、駆動コイル３３に通電することで、戻しバネ４２に抗してマグネットロータ３１と駆動レバー３８が回転して、絞り開口３５を通過する光束が増加するように一対の光量調節部材３９，４０を移動する。一方、駆動コイル３３への通電量を減少させると、戻しバネ４２の付勢力によりマグネットロータ３１と駆動レバー３８が回転して、絞り開口３５を通過する光束が減少するように一対の光量調節部材３９，４０を移動する。
【０００５】
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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特開平２−１１４２４６号公報に記載されている発明のように、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ことで、
１．デジタル制御に好適である。
２．停止・保持が容易である。
３．発振等の誤動作が少なく、制御が簡単で開ループ制御が可能となる。
といった効果が得られる一方で、以下のような欠点を有する。
１．ステップ位置でしか停止できず、段階的な荒い光量調節となる。
２．ステップ動作中の連続画像をみると、光量がガクガクして変化しているように見える。
３．シャッタースピード調節にメカシャッターを利用すると、高速な連続画像及び微細な調節が困難となる。
【０００７】
【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、本発明の画像入力装置は、ステッピングモータを駆動源として光量調節部材を移動させることで光束の光量を調節する光量調節装置と、前記光量調節装置が所望の絞り値を得るよう前記ステッピングモータに駆動パルスを与える絞り制御手段と、前記光量調節装置により調節された光束を撮像する撮像素子と、前記撮像素子の電荷蓄積時間を制御する電子シャッター制御手段と、前記絞り制御手段に目標絞り値情報を出力するとともに、前記出力に伴う絞り値の変化による光量変化が穏やかになるように、前記光量調節装置による撮像光量の変化とは逆方向の撮像光量の変化に対応するシャッタースピードを前記電子シャッター制御手段に出力する露出制御手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１から図３を用いて本発明の実施形態を説明する。
【００１３】
図１は本発明を用いたカメラの要部を表したブロック図、図２は図１に示すカメラの光量調節動作を説明するフローチャート、図３は本実施形態のカメラに備えられる光量調節装置の分解斜視図である。
【００１４】
図３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、２はステッピングモータ１の出力軸に圧入され前記ステッピングモータ１の駆動力をギア３に伝えるギア、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に伝えるギア、４はカバー８と軸受け９により回転自在に軸支持されギア３と固着されて一体で回転してラックギア１０に駆動力を伝達する送りネジである。したがって、ステッピングモータ１が回転すると、ラックギア１０が往復動する構成になっている。
【００１５】
６は送りネジ４の一端を軸受け９側に押しつけ、スラストガタを押さる押さえバネで、押さえバネ６はネジ５によってカバー８に固定されている。７はラックギア１０が所定の位置にあるかどうかを検出するフォトインタラプタで、検出ギャップ７ａにラックギア１０の遮光部１０ａが位置するかどうかを検出することで、ラックギア１０が所定の位置にあるかどうかを検出する。８はステッピングモータ１、送りネジ４およびフォトインタラプタ７などを支持して地板１１に固定されるカバー、９は送りネジ４の一端を回転自在に軸支する軸受けで、カバー８に固定される。
【００１６】
１０は、ステッピングモータ１の駆動源として地板１１のガイド穴１１ａに沿って往復動するラックギアで、ガイド穴１１ａを挿通して光量調節部材１２，１３の長穴１２ｂ，１３ｂに係合するピン１０ｂと、上述した遮光部１０ａが形成されている。したがって、ラックギア１０がガイド穴１１ａを往復動すると光量調節部材１２，１３が相反する方向に移動して開口部１１ｆを通過する撮影光束の光量を調節する。
【００１７】
なお、ラックギア１０の遮光部１０ａがフォトインタラプタ７の検出ギャップ７ａに位置するとき、光量調節部材１２，１３は開口部１１ｆを完全に閉鎖してする。
【００１８】
１１は光量調節部材１２，１３を支持し、カバー８が固定される地板で、開口部１１ｆ，ガイド穴１１ａが形成される。１２・１３は移動することで地板１１開口部１１ｆを通過する撮影光束の光量を調節する光量調節部材で、ラックギア１０のピン１０ｂが係合する長穴１２ａ，１３ａが形成される。１４は開口部１４ｆを有し前記地板１１に係止されて前記光量調節部材１２，１３を押さえる押さえ板で、１５は撮像光束の光軸である。
【００１９】
次に、図３に示したような光量調節装置を備えたカメラの構成について説明する。
【００２０】
図１は本発明の実施例のブロック図である。
【００２１】
図１において、１５は撮影光束の光軸を表し、２１は撮像光束を撮像素子２２に結像するための撮像レンズである。２２は光量調節部材１２，１３で調節された撮像光束を撮像する撮像素子、２３は撮像素子２２に入射する撮像光束の光量が適正になるように露出を制御する露出制御回路で、２４は撮像素子２２の電荷蓄積時間を制御してシャッタースピードを調整する電子シャッター制御回路である。
【００２２】
２５はステッピングモータ１に駆動パルスを与える絞り制御回路で、２７はステッピングモータ１に供給される駆動パルスを加減算して絞り値情報を形成し、露出制御回路２３に出力する絞り検知回路である。そして、２８は前記撮像素子２２の出力を画像情報に処理する画像処理回路である。
【００２３】
上記構成において、撮像レンズ２１を通過する撮像光が光量調節部材１２，１３で調節され、撮像素子２２に結像する。
【００２４】
撮像素子２２は入射する撮像光量を測定して、その結果を撮像光量情報としてを露出制御回路２３に出力する。絞り検知回路２７は現在の絞り値を検知して、その結果を絞り値情報としてを露出制御回路２３に出力する。
【００２５】
露出制御回路２３は、絞り値情報と撮像光量情報から撮像光量が適正な光量となるように目標絞り値を設定して絞り制御回路２５に出力する。また、目標絞り値における撮影光量と適正光量との差分を補うようなシャッタースピードを求めて、電子シャッター制御回路２４に出力する。
【００２６】
ここで、露出制御回路２３は、絞り値の変化にともなう光量変化が緩やかになるように、絞り検知回路２７にて形成される絞り値情報から絞り値の変化の方向と、変化量を検出し、この絞り値の変化の方向とは逆の方向で且つ変化量の1/2に相当する量の光量変化に対応するシャッタースピードをシャッタースピード補正値として電子シャッター制御回路２４に出力する。そして、このシャッタースピード補正値はステッピングモータ１の駆動パルスの周期の1/2の時間が経過した後には、電子シャッター制御回路２４への出力を停止する。
【００２７】
電子シャッター制御回路２４は、シャッタースピード補正値に従って撮像素子２２の電荷蓄積時間を可変してシャッタースピードを調節して、撮像光量の変化が緩やかになるようにする。
【００２８】
また、絞り検知回路２７からの絞り値情報から最大絞り値から最小絞り値までの絞り値範囲を検知し、撮像素子２２に適正な絞り値範囲を越える過大もしくは過小の撮像光束が入射されたと判断すると最小絞り値または最大絞り値を絞り制御回路２５に出力するとともに、最小絞り値または最大絞り値における撮像光束の光量と適正な光量との差分を補うようなシャッタースピードを電子シャッター制御回路２４に出力する。
【００２９】
絞り制御回路２５は、目標絞り値を得るようにステッピングモータ１に駆動パルスを与えて光量調節部材１２，１３を駆動するとともに、この駆動パルスを絞り検知回路２７にも出力する。
【００３０】
絞り検知回路２７は、ラックギア１０の遮光部１０ａがフォトインタラプタ７の検出ギャップ７ａに位置するときに、リセット動作を行ってステッピングモータ１に与えられる駆動パルスを加減算して絞り値情報を検知する。
【００３１】
目標絞り値を得た後、絞り制御回路２５はステッピングモータ１を停止するとともに、ステッピングモータ１への通電をオフして目標絞り値を保持する。
【００３２】
ステッピングモータ１が停止した後、電子シャッター制御回路２４は撮像素子２２の電荷蓄積時間を可変してシャッタースピードを調節し、前記撮像光量が最適になるように撮像素子２２を制御する。
【００３３】
なお、電源オフ時には、ステッピングモータ１は光量調節部材１２，１３が地板１１の開口部１１ｆを完全に閉鎖した状態まで、光量調節部材１２，１３を移動させた後、停止するのが好ましい。
【００３４】
本実施形態では光量調節部材１２，１３が地板１１の開口部１１ｆを完全に閉鎖した状態で絞り検知回路２７のリセット動作を行うようにしているが、光量調節部材１２，１３が地板１１の開口部１１ｆを全開にする位置を検出できるように配置しても同様であるし、また、閉鎖位置と全開位置の両方にあってもよい。
【００３５】
本実施形態では、シャッタースピード補正値として、絞り値の変化量の1/2に相当する量の光量変化に対応するシャッタースピードを設定しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、絞り値の変化量の3/4に相当する量の光量変化に対応するシャッタースピードであっても同様の効果を得ることができるものである。
【００３６】
また、シャッタースピード補正値を与える時間も、ステッピングモータ１の駆動パルスの周期の1/2に限られるものではなく、ステッピングモータ１を駆動する駆動パルスの周期の1/４時間ごとにシャッタースピード補正値を1/4ずつ少なくするというようにフェードアウトさせていけば、より滑らかな光量変化となる。
【００３７】
さらに、シャッタースピード補正値を変化させる周期は、画像処理回路２８が連続画像を取り込む周期であっても構わない。
【００３８】
次に、本実施形態のカメラの光量調節動作を説明する。
【００３９】
図２は本実施形態であるカメラの光量調節動作を説明するフローチャートで、ステップ４１にて撮像素子２２から撮像光量を測定した後、ステップ４２にて絞り検知回路２７から現在の絞り値を検知する。
【００４０】
その後、ステップ４３にてステップ４１で測定した撮像光量に対して絞り検知回路２７にて検知した現在の絞り値が適正な絞り値であるかどうかを判断する。現在の絞り値が適正な絞り値であれば、ステップ５０へ、そうでなければステップ４４に分岐する。
【００４１】
ステップ４４では、ステップ４１で測定した撮像光量に対して適正な絞り値になるようにステッピングモータ１にパルスを与え、ステップ４５では絞り検知回路２７から現在の絞り値を検知する。
【００４２】
ステップ４６は、絞り値の変化があるかどうかを判断するステップで、絞り値の変化がある場合にはステップ４７に分岐し、変化がない場合にはステップ４８に分岐する。
【００４３】
ステップ４７は、絞り値の変化による光量変化が緩やかになるように電子シャッター制御回路２４シャッタースピード補正値を出力するステップで、絞り値の変化の方向とは逆の方向で且つ変化量の1/2に相当する量の光量変化に対応するシャッタースピードをシャッタースピード補正値として電子シャッター制御回路２４に出力し、ステッピングモータ１の駆動パルスの周期の1/2の時間が経過した後には、電子シャッター制御回路２４への出力を停止する。
【００４４】
ステップ４８は、適正絞り値になったかどうかを判断するステップで、絞りが適正になったならばステップ４９に分岐し、適正でなければステップ４４に戻る。
【００４５】
ステップ４９では、ステッピングモータを停止させるとともに通電をオフする。
【００４６】
ステップ５０では、適正な絞り値における撮影光束の光量が適正な光量かどうかを判断する。すなわち、絞りの制御だけで適正光量が得られるかどうかを判断している。ここで適正光量であると判断される場合には、ステップ４１に移行し、そうでない場合にはステップ５１に分岐する。
【００４７】
ステップ５１では、適正な絞り値における撮影光束の光量と適正光量との差分を補間するようにシャッタースピード制御する。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、撮像光量の変化とは逆方向の撮像光量の変化に対応するようにシャッタースピードを制御することで、光量変化を穏やかにすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を用いたカメラの要部を表したブロック図。
【図２】図１に示すカメラの光量調節動作を説明するフローチャート。
【図３】本実施形態のカメラに備えられる光量調節装置の分解斜視図。
【図４】従来の光量調節装置を説明する図。
【符号の説明】
１  ステッピングモータ
１２，１３  光量調節部材
２２  撮像素子
２３  露出制御回路
２４  電子シャッター制御回路
２５  絞り制御回路
【図１】
0003957850.tif 000002
【図２】
0003957850.tif 000003
【図３】
0003957850.tif 000004
【図４】
0003957850.tif 000005