JP2004080817A - ビデオカメラ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アイリスの不感帯を除去することによって、自然な露光制御を行う。
【解決手段】ＣＣＤ撮像素子３は、ＡＧＣアンプ４及びＡ／Ｄ変換器５を介して検波回路７に接続される。検波回路７は、コンパレータ９及びループフィルタ１１を介して制御量演算回路１２に接続される。また、レンズ１のズームレンズ位置を検出するズームレンズ位置検出回路１２は、ＲＯＭ１６を介して制御量演算回路１２に接続される。制御量演算回路１２は、アイリス駆動回路１３及びＤ／Ａ変換器１４に接続される。アイリス駆動回路１３によりアイリス２の開閉が制御されると共に、Ｄ／Ａ変換器１４によりＡＧＣアンプ４のゲインが制御される。
【選択図】図１

Description

　この発明はビデオカメラ装置、特に、露光制御回路を有するビデオカメラ装置に関する。

　ビデオカメラ装置のレンズ系として、前玉が固定で、レンズ内部を移動自在なズームレンズ及びフォーカスレンズが配設されたインナーフォーカスレンズが用いられたビデオカメラ装置が知られている。

　図５には、インナーフォーカスレンズが用いられたビデオカメラ装置のブロック図が示される。図５において、インナーフォーカスレンズ５１から入射された被写体像は、アイリス５２を介してＣＣＤ撮像素子５３の受光面に結像される。アイリス５２の開閉は、後述するアイリス駆動回路の出力により制御される。ＣＣＤ撮像素子５３の出力信号は、ＡＧＣアンプ５４に供給される。ＡＧＣアンプ５４のゲインは、後述するＤ／Ａコンバータの出力信号に応じて制御される。

　ＡＧＣアンプ５４の出力信号は、Ａ／Ｄコンバータ５５によりアナログ信号からディジタル信号に変換される。このディジタル信号は、信号処理回路５６及び検波回路５７に供給される。信号処理回路５６では、供給されたディジタル信号に対して所定の信号処理が行われ、出力端子５８から出力される。検波回路５７において、ディジタル信号は、検波された後にコンパレータ５９に供給される。コンパレータ５９には、レファレンスレベル設定回路６０が接続され、これにより、レファレンスレベルが設定される。コンパレータ５９の出力信号は、ループフィルタ６１を介して、制御量演算回路６２に供給される。

　制御量演算回路６２では、撮像信号レベルに応じたアイリス５２の開閉度及びＡＧＣアンプ５４のゲインが演算される。その後、制御量演算回路６２の出力は、アイリス駆動回路６３及びＤ／Ａコンバータ６４に供給される。アイリス駆動回路６３の出力がアイリス５２に供給され、アイリス５２の開閉度が制御される。また、Ｄ／Ａコンバータ６４によりアナログ信号に変換された出力信号がＡＧＣアンプ５４に供給され、ＡＧＣアンプ５４のゲインが制御される。

　図６は、インナーフォーカスレンズ５１の構成を示す図である。図６において、インナーフォーカスレンズ５１内の１群レンズＦ１と３群レンズＦ３は固定とされ、また、２群レンズＦ２と４群レンズＦ４は移動可能とされる。なお、２群レンズＦ２はズームレンズであり、４群レンズＦ４はフォーカスレンズとされる。ズームレンズと３群レンズＦ３との間にはアイリス５２が配設され、フォーカスレンズとＣＣＤ撮像素子５３との間には色分解プリズムＰが配設される。

　従来のビデオカメラ装置においては、Ｆドロップ現象が生じる場合がある。以下、図７を参照してＦドロップ現象の説明をする。図７において、入射光は、１群レンズＦ１を介し、ズームレンズによりズーミングされる。その後、アイリス５２を通過し、３群レンズにより方向が修正された後、フォーカスレンズによりＣＣＤ撮像素子５３上に結像される。

　図７Ａには、ズームレンズがワイド端の場合の光束が示される。入射光束ｄのうち、アイリス５２を通過する光束の径は、アイリス５２の最大開口径と等しくなっている。このため、通過する光量は、アイリス５２の開閉によって決定される。図７Ｂには、ズームレンズがワイド端とテレ端の中間付近に位置する場合の光束が示される。アイリス５２を通過する光量は、図７Ａと同様に、アイリス５２の開閉によって決定される。図７Ｃには、ズームレンズがテレ端の場合の光束が示される。図７Ｃにおいて、アイリス５２を通過する光束の径は、アイリス５２の最大開口径に比べて小さいものとされる。なお、この通過光束の径は、１群レンズＦ１のレンズ径により決定される。

　Ｆドロップ現象は、１群レンズＦ１が原因で発生する光束のケラレ（図７Ｃ中のＪで示される）により、アイリス５２を通過する光束の径がアイリス５２の最大開口径よりも小さくなり、従って、アイリス５２を開閉しても通過する光量を変化することができない現象のことである。

　図８には、従来のビデオカメラ装置における被写体の明るさによるアイリスのゲインカーブＡ及びＡＧＣアンプのゲインカーブＢが示される。なお、横方向は被写体の光量が、縦方向はゲインの大小が軸とされる。これらのゲインカーブは、被写体の明るさをＱ、アイリスのゲインをＲ、ＡＧＣアンプのゲインをＳ、ＣＣＤ撮像素子の光電変換率をＴ、検波回路の出力をＵとすると、
　　　　　　　　　　Ｑ×Ｒ×Ｓ×Ｔ＝Ｕ・・・（ｉ）
により求められる。

　式（ｉ）において、被写体の明るさが露光制御範囲内である場合、検波回路の出力は一定となる。しかしながら、インナーフォーカスレンズ５１のズームレンズによるＦドロップ現象が生じると、図８に示されるように、ワイド端でのアイリスのゲイン（位置Ｃで示される）とテレ端でのアイリスのゲイン（位置Ｄで示される）との差（Ｆドロップ量Ｆ）であるアイリス不感帯（Ｅで示される）を生じてしまい、アイリスを開閉しても明るさが変化しなくなる。また、アイリス不感帯Ｅで式（ｉ）が成立しなくなってしまい、その結果、アイリスの応答性が悪くなってしまう。さらに、アイリスとＡＧＣアンプの制御の切り換わり（位置Ｇで示される）に不自然さを生じてしまう。上述の説明は、実際のアイリスのゲインをＶとすると、
　　　　　　　　　　　Ｑ×Ｖ×Ｓ×Ｔ≠Ｕ・・・ (ii)
の関係とされ、また、Ｆドロップ量Ｆに相当するゲインをＷとすると、
　　　　　　　　　　式（ｉ）のＲ−Ｗ＝Ｖ・・・ (iii)
と示される。

　このＦドロップ現象を解消するためには、１群レンズの径を大きくする必要がある。しかしながら、１群レンズを大きくすると、レンズ自体が大型化及び重量化してしまい、ビデオカメラ装置の小型化及び軽量化に相反してしまうと共にコストアップしてしまう。

　また、上述のようなビデオカメラ装置の場合、撮像信号レベルに応じて、アイリスの開閉度及びＡＧＣアンプのゲインを制御する露光制御回路では、上記のＦドロップ量が大きい程、アイリスの開閉度を変化させても得られる撮像信号レベル変化がない領域が発生してしまう。このため、アイリスの応答性及びアイリスとＡＧＣアンプの切り換わりに不自然さを生じてしまい、自動露光制御回路としての性能が著しく低下してしまう。

　したがって、この発明の目的は、アイリスの不感帯をなくして、自然な露光制御を行うことが可能なビデオカメラ装置を提供することである。

　この発明は、撮像光量を制御するアイリス手段と、
　アイリスを駆動するアイリス駆動手段と、
　撮像信号レベルを可変する為の撮像信号レベル可変手段と、
　撮像信号レベルを検出する為の撮像信号レベル検出手段と、
　アイリス駆動手段と撮像信号レベル可変手段のそれぞれの制御量を撮像信号レベル検出手段の出力に応じて演算する制御量演算手段と、
　ズームレンズの位置を検出する為のズームレンズ位置検出手段とからなり、
　制御量演算手段は、さらにズームレンズ位置検出手段の出力に応じて、アイリス駆動手段の制御量をアイリス不感帯において制限することを特徴とするビデオカメラである。

　ＡＧＣアンプでアイリスの不感帯に相当するゲインを補正することによって、ズームレンズのＦドロップにより生じるアイリスの不感帯を除去する。

　この発明に依れば、アイリスの不感帯に相当するゲインを補正することによって、アイリスの不感帯を除去する。従って、アイリスの不感帯に相当するゲインを補正することによって、アイリスの制御を制限することができる。このため、ビデオカメラ装置の自然な露光制御が可能になる。

　以下、この発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。図１には、この発明が適用されたビデオカメラ装置の回路ブロック図が示される。図１において、インナーフォーカスレンズ１から入射された被写体像は、アイリス２を介してＣＣＤ撮像素子３の受光面に結像される。アイリス２の開閉は、後述するアイリス駆動回路の出力により制御される。

　ＣＣＤ撮像素子３の出力信号は、ＡＧＣアンプ４に供給される。ＡＧＣアンプ４のゲインは、後述するＤ／Ａコンバータの出力信号に応じて制御される。ＡＧＣアンプ４の出力信号は、Ａ／Ｄコンバータ５によりアナログ信号からディジタル信号に変換される。このディジタル信号は、信号処理回路６及び検波回路７に供給される。信号処理回路６では、供給されたディジタル信号に対して所定の信号処理が行われ、出力端子８から出力される。

　検波回路７において、ディジタル信号は、検波された後にコンパレータ９に供給される。コンパレータ９には、レファレンスレベル設定回路１０が接続され、これにより、レファレンスレベルが設定される。コンパレータ９の出力信号は、ループフィルタ１１を介して、制御量演算回路１２に供給される。

　また、ズームレンズ位置検出回路１５は、インナーフォーカスレンズ１中のズームレンズの移動量を検出し、ＲＯＭ１６にその検出移動量を供給する。なお、ＲＯＭ１６には、図２に示すようなズームレンズの移動量に対応したＦドロップ量Ｆが蓄えられる。なお、図２において、横方向はズームレンズの位置が、縦方向はＦドロップ量が軸とされる。ＲＯＭ１６から制御量演算回路１２にズームレンズの移動量に対応したＦドロップ量Ｆが供給される。

　制御量演算回路１２では、ループフィルタ１１及びＲＯＭ１６からの出力に基づいて、アイリス２の開閉度及びＡＧＣアンプ４のゲインが演算される。その後、制御量演算回路１２の出力は、アイリス駆動回路１３及びＤ／Ａコンバータ１４に供給される。

　アイリス駆動回路１３の出力がアイリス２に供給され、アイリス２の開閉度が制御される。また、Ｄ／Ａコンバータ１４でアナログ信号に変換された出力信号がＡＧＣアンプ４に供給され、ＡＧＣアンプ４のゲインが制御される。

　図３には、この発明によるビデオカメラ装置における被写体の明るさによるアイリスのゲインカーブＡと、ＡＧＣアンプのゲインカーブＢ及びＢ'が示される。なお、横方向は被写体の光量が、縦方向はゲインの大小が軸とされる。これらのゲインカーブは、
　　　　　　　　Ｑ×Ｖ×（Ｓ＋Ｗ）×Ｔ＝Ｕ・・・（iv）
と示される。

　ここで、式（ii）と式（iv）を比較してみると、式（ii）の第３項は単に「Ｓ」であるが、式（iv）の第３項は「（Ｓ＋Ｗ）」とされている。このように、ＡＧＣアンプのゲインにＦドロップ量Ｆに相当するゲイン「Ｗ」を加えることにより、ＡＧＣアンプのゲインカーブＢは、点線で示されるゲインカーブＢ'のように補正される。これにより、アイリスの不感帯Ｅに相当するゲインが補正されることになり、アイリスの不感帯Ｅを除去することが可能になる。言い換えると、アイリスの不感帯Ｅに相当するゲインが補正されることによって、アイリスの不感帯Ｅにおいてアイリスの制御を制限することが可能になる。

　図４には、上述のズームレンズ位置検出回路１５の一例が示される。図４において、ズームレンズ位置検出回路１５は、可変抵抗器１５Ａ及びＡ／Ｄ変換器１５Ｂからなる。なお、可変抵抗器１５Ａのアームがズームレンズ１Ａ及びＡ／Ｄ変換器１５Ｂに接続される。また、可変抵抗器１５Ａの両端の電極は、固定バイアスとされ、ズームレンズ１Ａの移動に対応して、可変抵抗１５Ａとアームの可変接点の電圧が変化する。この電圧の変化量がＡ／Ｄ変換器１５Ｂでディジタル値とされる。Ａ／Ｄ変換器１５Ｂからのディジタル値は、ズーム位置を示す信号としてＲＯＭ１６に供給される。

　なお、この発明の一実施の形態では、レンズとしてインナーフォーカスレンズが用いられたが、これに限定されるものではない。また、この発明は、スチル撮影用のカメラ等にも適用可能である。

　この発明は、上述したこの発明の一実施形態等に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

この発明が適用されたビデオカメラ装置の回路ブロック図である。 ズームレンズの移動量とＦドロップ量の関係を示す図である。 アイリスのゲインカーブ及びＡＧＣアンプのゲインカーブを示す図である。 ズームレンズ位置検出回路の一例を示す回路ブロック図である。 従来の説明に用いるビデオカメラ装置のブロック図である。 インナーフォーカスレンズの一例の構成を示す図である。 Ｆドロップ現象の説明に用いるための図である。 従来のアイリスのゲインカーブ及びＡＧＣアンプのゲインカーブを示す図である。

符号の説明

　２　　アイリス
　４　　ＡＧＣアンプ
　７　　検波回路
　１３　　アイリス駆動回路
　１５　　ズームレンズ位置検出回路
　１６　　ＲＯＭ

Claims (1)

1. 　撮像光量を制御するアイリス手段と、
   　上記アイリスを駆動するアイリス駆動手段と、
   　撮像信号レベルを可変する為の撮像信号レベル可変手段と、
   　上記撮像信号レベルを検出する為の撮像信号レベル検出手段と、
   　上記アイリス駆動手段と上記撮像信号レベル可変手段のそれぞれの制御量を上記撮像信号レベル検出手段の出力に応じて演算する制御量演算手段と、
   　ズームレンズの位置を検出する為のズームレンズ位置検出手段とからなり、
   　上記制御量演算手段は、さらに上記ズームレンズ位置検出手段の出力に応じて、上記アイリス駆動手段の制御量をアイリス不感帯において制限することを特徴とするビデオカメラ。

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