CN100346637C - 具有光圈部件和滤光片单元的摄影装置 - Google Patents

Abstract

提供一种摄影装置，可以在保证曝光控制的动态范围不变的同时防止静止图像分辨率的降低。该摄影装置具有改变开口孔径使照射摄像元件的光通量变化的光圈机构，相对于上述光圈机构的开口孔径进行插入/退避以使输入到上述摄像元件的光通量变化的单一或者多浓度的滤光片单元，用于独立驱动上述光圈机构和滤光片单元的单元，且可以切换动图像和静止图像并进行摄影，还包括在进行静止图像摄影时将上述滤光片单元设定为相对于上述光圈机构的开口孔径完全覆盖或者完全退避开的两种状态的控制单元。

Description

具有光圈部件和滤光片单元的摄影装置

技术领域

本发明涉及具有光圈部件和滤光片单元的摄影装置。

背景技术

以往，作为该种领域的技术，具有下面这样的装置。

图8是表示以往的摄影装置的构成的框图。

该图中，1是被摄物体的成像用透镜，2是控制入射光通量的光圈机构，3是驱动光圈机构2的光圈驱动电机，4是驱动光圈驱动电机3的光圈机构驱动装置，5是检测光圈机构2的状态的光圈状态检测装置，6是控制入射光通量的ND滤光片，7是驱动ND滤光片的ND驱动电机，8是驱动ND驱动电机7的ND机构驱动装置，9是检测ND机构装置6的状态的ND状态检测装置。

10是光电变换入射的光的CCD，11是控制CCD10并读出经过光电变换的信号，控制控制信号的积分时间的所谓的电子快门功能的摄像元件驱动装置，12是取样用CCD10光电变换的信号并电地放大信号的CDS/AGC，13是将作为CDS/AGC12的输出的模拟信号变换成数字信号的模拟-数字转换器(以下称之为A/D)，14是在伽马校正后以及进一步实施了彩色分离、色差矩阵等的处理后施加同步信号生成标准视频信号的具有控制功能的信号处理装置(以下称之为DSP)，15是保存经过DSP14处理过的图像的存储器，16是可以存储静止图像或其图像信息的存储介质，17是向DSP14发出处理命令的微机，18是显示图像的液晶板。

下面说明光圈机构2以及ND滤光片6的控制方法。

从透镜1入射的光通过光圈机构2和ND滤光片6，经由这些机构限制的光入射到CCD10。经过CCD10光电变换的信号被CDS/AGC12和A/D13变换成数字信号，进而由DSP14进行照相信号处理。依照控制曝光用的框的亮度数据从DSP14被发送给微机17并基于该亮度数据进行曝光控制用计算。如果其计算结果是曝光不合适，则控制光圈机构2、ND滤光片6、电子快门以及AGC使之达到合适。

下面说明这4个曝光控制参数中光圈机构2和ND滤光片6的控制关系。首先，光圈机构2为开放状态，当ND滤光片6从自光圈机构2的开口孔径完全退避开的状态向减少入射光的方向控制曝光时，光圈机构2被缩小到某一开口孔径并在固定光圈机构2的开口孔径后，连续地慢慢插入ND滤光片6，用ND滤光片控制曝光(参照图9A～图9E)。

在上述以往的摄影装置的曝光控制中进一步存在下面这样的要求。下面使用图9A～图9E进行说明。

在以往的曝光控制中，存在如图9B所示的那样，相对于光圈机构2的开口在只开口一半等的半途中插入ND滤光片，或者如图9C或图9D所示的那样在光圈机构2的开口孔径中混合存在ND滤光片6不同的浓度的情况。

这样，如果ND相对于光圈机构2的开口孔径，或者在开口中途插入，或者混合存在不同的浓度，则存在因ND滤光片6的厚度台阶或浓度台阶等而产生光的衍射导致像的分辨率降低之类的问题。因此，在像的分辨率优先的静止图像摄影中将不能插入ND滤光片6，与动图像摄影时相比较，仅因ND滤光片6的浓度便减少了曝光控制的动态范围。

发明内容

因而，本发明的目的便在于提供保持曝光控制的动态范围不变且可以防止静止图像分辨率的降低的摄影装置。

为达到上述目的，本发明提供一种摄影装置，包括：改变开口孔径，使照射摄像元件的光通量变化的光圈机构(2)，和使入射的光通量变化的单一浓度的滤光片单元(6)；上述摄影装置可以根据预定的动作切换记录多帧的第1模式和记录一帧的第2模式来进行摄影，上述摄影装置的特征在于，包括控制单元(17)，在第1模式的摄影时，进行控制使得上述滤光片单元位于包含覆盖上述光圈机构的开口孔径的一部分的状态的多个位置；在第2模式的摄影时，进行控制使得上述滤光片单元位于全部覆盖上述光圈机构的开口孔径或者全部退避开上述光圈机构的开口孔径的状态的位置。

此外，提供一种摄影装置，包括：改变开口孔径，使照射摄像元件的光通量变化的光圈机构(2)，和多个浓度的滤光片单元(6)；上述摄影装置可以根据预定的动作切换记录多帧的第1模式和记录一帧的第2模式来进行摄影，上述摄影装置的特征在于，在第1模式的摄影时，进行控制使得上述滤光片单元位于包含至少覆盖上述光圈机构的开口孔径的一部分的状态的多个位置，以及在第2模式的摄影时，进行控制使得上述滤光片单元的第1浓度部分位于全部覆盖上述光圈机构的开口孔径或者全部退避开上述光圈机构的开口孔径的状态的位置。

此外，提供一种摄影装置的控制方法，上述摄影装置包括：改变开口孔径，使照射摄像元件的光通量变化的光圈机构(2)，和使输入的光通量变化的单一浓度的滤光片单元(6)；上述摄影装置可以根据预定的动作切换记录多帧的第1模式和记录一帧的第2模式来进行摄影，上述摄影装置的控制方法的特征在于，判断第1模式和第2模式之间的切换；在第1模式的摄影时，进行控制使得上述滤光片单元位于包含覆盖上述光圈机构的开口孔径的一部分的状态的多个位置，以及在第2模式的摄影时，进行控制使得上述滤光片单元位于全部覆盖上述光圈机构的开口孔径或者完全退避开上述光圈机构的开口孔径的状态的位置。

此外，本发明的其他目的和优点，本领域人员通过下述的本发明的优选实施例的说明会弄明白。参照附图进行说明，这些附图构成说明书的一部分，并说明本发明的例子。然而，这样的例子并没有穷尽本发明的各种实施例，因此，为了确定本发明的范围参照说明书后面的权利要求。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施形式的摄影装置的构成的框图；

图2是第1实施形式的曝光控制图；

图3是表示第1实施形式的ND滤光片的驱动控制方法的流程图；

图4是表示本发明的第2实施形式的摄影装置的构成的框图；

图5是第2实施形式的曝光控制图；

图6是表示本发明的第3实施形式的摄影装置的构成的框图；

图7A、图7B是第3实施形式的图像尺寸图；

图8是表示现有技术的摄影装置的构成的框图；

图9A、9B、9C、9D和9E是现有技术例的曝光控制图。

具体实施方式

下面，根据附图来说明本发明的实施形式。

第1实施形式

摄影装置的整体构成

图1是表示本发明的第1实施形式的摄影装置的构成的框图。用与图8相同的符号所示出的部分，是具有和现有技术例相同的功能的框图，故在此省略其说明。

本实施形式的摄影装置的构成与图8所示的现有技术例相比，其不同点在于：动图像·静止图像切换开关19连接在微机17上，以便于能够切换动图像摄影模式和静止图像摄影模式。

首先，在动图像中，与现有技术例同样地，相对于光圈机构2的开口孔径连续地插入或者退避开单一浓度的ND滤光片6。在此，在通过动图像·静止图像切换开关19从动图像摄影模式切换到静止图像摄影模式后，则由微机17来计算被切换时的被摄物体的积累电荷量EV，并根据该计算的EV值来确定相对于光圈机构2的开口孔径是完全插入ND滤光片6还是完全退避开ND滤光片6，微机17控制ND滤光片驱动机构8进而控制ND滤光片6。此后，根据被摄物体的亮度，通过光圈机构2、电子快门以及AGC控制来控制曝光。

第1实施形式的曝光控制

下面，在静止图像模式中，参照作为本实施形式的曝光控制图的图2，对ND滤光片6相对于光圈机构2的开口孔径从完全退避开状态到完全插入状态的过程进行说明。

如该图所示，随着被摄物体的亮度的增加，光圈机构2不断紧缩，在F11的开口孔径停止对光圈机构2的控制，接着，控制ND滤光片6使之能够完全覆盖光圈机构2的开口孔径。此时，光圈机构2为了校正被ND滤光片6遮挡的光而仅仅打开相当于ND滤光片6的浓度的开口孔径，通过打开光圈机构2的开口孔径而不能完全校正的部分将延迟电子快门速度。即，通过延长对CCD10的光的存储时间来进行校正。通过该校正控制，可以弱化由ND滤光片6的插入所导致的急剧的光量变化。

在本实施形式中，ND滤光片6具有5级遮光能力，光圈机构具有F11到F4的3级遮光能力，因此，差分的2级通过在2级亮度方向上将电子快门速度控制在从1/250秒到1/60秒从而进行校正。此后，如果被摄物体的亮度进一步增大，则使电子快门速度从1/60秒提高到1/250秒，通过使光圈机构的开口孔径从F4的开口孔径收缩到F11的开口孔径来控制曝光。

相反地，ND滤光片6相对于光圈机构2的开口孔径从全插入的状态到完全退避开的状态的曝光控制方法，是在与上述被摄物体亮度增大的方向相反的被摄物体亮度减弱的方向上进行控制。即，在ND滤光片6相对于光圈机构2的开口孔径全插入的状态下，电子快门速度为1/60秒，光圈机构为F4的开口孔径，进而，如果微机17判断出被摄物体亮度减弱时，电子快门速度置于1/250秒，光圈机构2相对于F11的开口孔径完全退避开，而且ND滤光片6相对于光圈机构2的开口孔径完全退避开。此后，如果被摄物体进一步变暗，则通过电子快门速度和光圈机构2来控制曝光。

第1实施形式的ND滤光片6的驱动控制方法

下面，参照图3的流程图对本实施形式的ND滤光片6的驱动控制方法进行说明。在此，通过在微机17内的存储装置保存基于图3的流程图的程序并使之运行，可以实现下述的控制方法。

首先，在步骤S1中，判断是否为静止图像摄影模式，如果是静止图像摄影模式时，则进入步骤S2；如果不是静止图像摄影模式时，则不进行处理，直到变成静止图像摄影模式为止。

在步骤S2中，判断当前的ND滤光片6是处于已插入状态还是处于退避开的状态，如果ND滤光片6处于已插入状态，则进入步骤S3；如果处于退避开的状态，则进入步骤S5。

在步骤S2中，如果ND滤光片6处于已插入状态，并进入了步骤S3的话，在步骤S3中则判断光圈是否张开得大于F4.0，如果光圈张开得大于F4.0，便进入步骤S4；否则的话，则在步骤S3等待判断，直到光圈张开得大于F4.0为止。

进入步骤S4后，使ND滤光片6退避开，将光圈机构2收缩到F11。然后，进入步骤S6，通过使快门速度发生变化来适当地进行曝光。

在步骤S2中，如果ND滤光片6处于退避开的状态，从而进入了步骤S5的话，在步骤S5中则判断光圈是否收缩得小于F11，如果光圈收缩得小于F11，则进入步骤S7；否则的话，就在步骤S5等待判断，直到收缩到小于F11为止。

进入步骤S7后，使ND滤光片6插入，将光圈机构2张开到F4.0。然后进入步骤S6，通过使快门速度发生变化来适当地进行曝光。

如上所述，在本实施形式中，在进行静止图像摄影时，ND滤光片6不是相对于光圈机构的开口孔径连续地插入，而是进行完全插入或者完全退避开的控制。即，在光圈机构2达到某一预定的光圈开口孔径前，不相对于光圈的开口孔径插入ND滤光片6，在希望进一步减少入射的光通量时，插入ND滤光片6以使得ND滤光片6完全覆盖光圈机构2的开口孔径。这样，在进行静止图像摄影时，通过使用ND滤光片6，可以防止在ND滤光片6相对于光圈机构2的开口孔径为非完全退避开或者完全覆盖的状态下发生的由光的衍射所导致的图像分辨率的降低，进而可以确保与动图像同样的曝光控制的动态范围。

第2实施形式

图4是表示本发明第2实施形式的摄影装置的构成的框图。由于用与上述第1实施形式的框图(图1)相同的符号表示的部分是具有与第1实施形式相同的功能的框图，故省略其说明。

本实施形式的摄影装置的构成与图1所示的第1实施形式相比而言，其不同点在于：代替单一浓度的ND滤光片6而使用了具有多种浓度的多浓度ND滤光片21。

下面，在静止图像摄影模式中，参照作为本实施形式的曝光控制图的图5，就多浓度ND滤光片21相对于光圈机构2的开口孔径从完全退避开的状态到完全插入的状态的过程进行说明。

如图5所示，随着被摄物体变得明亮，光圈机构2将不断地收缩，在F11的开口孔径处停止光圈机构2的控制，接着，控制多浓度ND滤光片21以使其浓度最高的部分能够全部覆盖光圈机构2的开口孔径。

然后，光圈机构2为了校正被多浓度ND滤光片21遮挡的光而打开光圈机构2的开口孔径，以使得光圈机构2的开口孔径不存在ND滤光片21的不同浓度的部分。此时，通过打开光圈机构2的开口孔径而不能完全校正的部分与上述第1实施形式同样地通过延迟电子快门速度来解决。

在本实施形式中，多浓度ND滤光片21具有5级遮光能力，光圈机构2具有F11到F4的3级遮光能力，所以，差分2级是通过在2级亮度的方向上将电子快门速度控制在从1/250秒到1/60秒来进行校正的。此后，如果被摄物体的亮度进一步变亮，则与上述第1实施形式同样地使电子快门速度从1/60秒提高到1/250秒，通过将光圈机构2的开口孔径从F4的开口孔径收缩到F11的开口孔径来控制曝光。

相反地，多浓度ND滤光片21相对于光圈机构2的开口孔径从全插入的状态到完全退避开的状态的曝光控制方法，与上述第1实施形式同样地，是在与上述被摄物体变亮的方向相反的被摄物体变暗的方向上来进行控制的。

如上所述，在本实施形式中，安装了具有多种浓度的ND滤光片21的摄影装置在进行静止图像摄影时，ND滤光片21不是相对于光圈机构的开口孔径连续地插入，而是进行完全插入或者全部退避开的控制。即，在光圈机构2达到某一预定的开口孔径前，不相对于光圈的开口孔径插入ND滤光片21，如果要进一步减少入射的光通量，则插入ND滤光片21以便用ND滤光片21的单一的浓度部分完全覆盖住光圈机构2的开口孔径。这样，在静止图像摄影时，通过使用ND滤光片21，可以防止由在ND滤光片21相对于光圈机构2的开口孔径不是完全退避开或者完全覆盖的状态下所发生的光的衍射，或者在ND滤光片21相对于光圈机构2的开口孔径使ND滤光片21的浓度不同的部分混合存在并完全覆盖光圈机构2的开口孔径的状态下所发生的光的衍射所导致的图像分辨率的降低，从而可以确保与动图像同样的曝光控制的动态范围。

第3实施形式

图6是表示本发明第3实施形式的摄影装置的构成框图。由于用与现有技术例的框图(图8)相同的符号表示的部分是具有与现有技术例相同的功能的框图，故省略其说明。

本实施形式的摄影装置的构成与图8所示的现有技术相比而言，其不同点在于：静止图像的图像尺寸切换开关20连接在微机17上，并可以切换静止图像的图像尺寸。

首先，在通过静止图像的图像尺寸切换开关20来选择低分辨率的尺寸小的静止图像图像尺寸(例如640×480像素：参照图7A)时，与现有技术例同样地，使ND滤光片6相对于光圈机构2的开口孔径连续地插入或者退避开。

这时，通过切换开关20，将低分辨率模式切换到高分辨率模式，如果选择了图像尺寸大的静止图像图像尺寸(例如1280×960像素：参照图7B)，则由微机17计算被切换时的被摄物体的积累电荷量EV，并根据该计算的EV值，来决定ND滤光片6相对于光圈机构2的开口孔径是插入还是退避开，微机17控制ND滤光片6的驱动机构8进而控制ND滤光片6。此后，根据被摄物体的亮度，通过光圈机构2、电子快门以及AGC控制来控制曝光。

另外，在本实施形式中，以单一浓度的ND滤光片6为例进行了说明。但也可以如上述第2实施形式所述而使用多浓度ND滤光片21的构成。在高分辨率模式中，ND滤光片6或多浓度ND滤光片21相对于光圈机构2的开口孔径从完全退避开的状态到全部插入的状态的过程、或者相对于光圈机构2的开口孔径从完全插入的状态到完全退避开的状态的过程和上述第1实施形式或第2实施形式相同。

如上所述在本实施形式中，当进行静止图像摄影时，在具有图像记录尺寸变大但可以摄取高像质的画面的模式以及低像质但图像尺寸可以变小的图像尺寸切换功能的摄影装置中，在如果选择了像质优先的高像质摄影时，如上述这样，对ND滤光片6的控制采用插入或者退避开的这2种控制方法；如果选择了图像尺寸优先的低像质摄影时，与动图像摄影时同样采用切换成连续控制ND滤光片6的控制方法，由此，在低像质摄影时得以进行没有突然的亮度变化的稳定的曝光控制，在高像质摄影时可以在不使曝光控制的动态范围缩小的条件下来防止静止图像的分辨率的降低。

本发明不限于上述实施形式的装置，既可以适用于由多台机器构成的系统，也可以适用于由一台机器组成的装置。当然，通过将记录了实现上述实施形式的功能的软件程序码的存储介质提供给系统或装置，并由系统或装置的计算机(或者CPU、MPU)读出并运行被保存在存储介质中的程序码，也可以实现本发明。

此时，从存储介质读出的程序码本身实现了上述实施形式的功能，存储了该程序码的存储介质构成了本发明。用于供给程序码的存储介质，可以是诸如floppy(注册商标)盘、硬盘、光盘、光磁盘、CD-ROM、CD-R、磁带、非逸失性存储卡、ROM等存储介质。另外，也当然包括下述情形，即：通过运行计算机读出的程序码，不但可以实现上述实施形式的功能，而且还可以根据其程序码的指示，由运行在计算机上的OS等来执行实际处理的一部分或者全部，通过该处理来实现上述实施形式的功能。

并且，也当然包括下述情形，即：从存储介质读出的程序码被写入计算机中插入的功能扩展卡或与计算机连接的功能扩展单元所具有的存储器后，根据下一程序码的指示，由功能扩展卡或功能扩展单元所具有的CPU等来执行实际处理的一部分或者全部，通过该处理来实现上述实施形式的功能。

如上详述，根据本发明，可以根据静止图像摄影和动图像摄影，来改变滤光片单元的驱动方法，所以可以在不使曝光控制的动态范围缩小的条件下防止静止图像的分辨率的降低。

此外，由于可以根据静止图像的图像尺寸来改变滤光片单元的驱动方法，所以在高分辨率图像摄影时，可以在不使曝光控制的动态范围缩小的条件下防止静止图像的分辨率的降低，并可以在低分辨率图像摄影时进行稳定的曝光控制。

本发明不限于上述实施形式，可以在不脱离本发明的精神以及范围的情况下进行各种变更以及变形。因而，为了公开本发明的范围，附加以下的权利要求。

Claims (7)

1.一种摄影装置，包括：改变开口孔径，使照射摄像元件的光通量变化的光圈机构(2)，和使入射的光通量变化的单一浓度的滤光片单元(6)；上述摄影装置可以根据预定的动作切换记录多帧的第1模式和记录一帧的第2模式来进行摄影，

上述摄影装置的特征在于，

包括控制单元(17)，在第1模式的摄影时，进行控制使得上述滤光片单元位于包含覆盖上述光圈机构的开口孔径的一部分的状态的多个位置；在第2模式的摄影时，进行控制使得上述滤光片单元位于全部覆盖上述光圈机构的开口孔径或者全部退避开上述光圈机构的开口孔径的状态的位置。

2.根据权利要求1所述的摄影装置，其特征在于：

在上述第2模式中在使上述光圈机构的开口孔径变化以将其打开且在上述开口孔径已经达到了预定的开口孔径时，上述控制单元进行驱动控制，使得上述滤光片单元从全部退避开上述光圈机构的开口孔径的状态到达全部覆盖上述开口孔径的状态的位置。

3.根据权利要求1所述的摄影装置，其特征在于：

在上述第2模式中在使上述光圈机构的开口孔径变化以将其关闭且在上述开口孔径已经达到了预定的开口孔径时，上述控制单元进行驱动控制，使得上述滤光片单元从全部覆盖上述光圈机构的开口孔径的状态到达全部退避开上述开口孔径的状态的位置。

4.一种摄影装置，包括：改变开口孔径，使照射摄像元件的光通量变化的光圈机构(2)，和多个浓度的滤光片单元(6)；上述摄影装置可以根据预定的动作切换记录多帧的第1模式和记录一帧的第2模式来进行摄影，

上述摄影装置的特征在于，

在第1模式的摄影时，进行控制使得上述滤光片单元位于包含至少覆盖上述光圈机构的开口孔径的一部分的状态的多个位置，以及

在第2模式的摄影时，进行控制使得上述滤光片单元的第1浓度部分位于全部覆盖上述光圈机构的开口孔径或者全部退避开上述光圈机构的开口孔径的状态的位置。

5.根据权利要求4所述的摄影装置，其特征在于：

在上述第2模式中在使上述光圈机构的开口孔径变化以将其打开且在上述开口孔径已经达到了预先确定的开口孔径时，进行驱动控制，使得上述滤光片单元的第1浓度部分从全部退避开上述光圈机构的开口孔径的状态到达全部覆盖上述开口孔径的状态的位置。

6.根据权利要求4所述的摄影装置，其特征在于：

在上述第2模式中在使上述光圈机构的开口孔径变化以将其关闭且在上述开口孔径已经达到了预先确定的开口孔径时，进行驱动控制，使得上述滤光片单元的第1浓度部分从全部覆盖上述光圈机构的开口孔径的状态到达全部退避开上述开口孔径的状态的位置。

7.一种摄影装置的控制方法，上述摄影装置包括：改变开口孔径，使照射摄像元件的光通量变化的光圈机构(2)，和使输入的光通量变化的单一浓度的滤光片单元(6)；上述摄影装置可以根据预定的动作切换记录多帧的第1模式和记录一帧的第2模式来进行摄影，

上述摄影装置的控制方法的特征在于，

判断第1模式和第2模式之间的切换；

在第1模式的摄影时，进行控制使得上述滤光片单元位于包含覆盖上述光圈机构的开口孔径的一部分的状态的多个位置，以及

在第2模式的摄影时，进行控制使得上述滤光片单元位于全部覆盖上述光圈机构的开口孔径或者完全退避开上述光圈机构的开口孔径的状态的位置。

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