JP2006080984A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光透過率の違う光学フィルタ部の切り替え位置に応じてＡＥ，ＡＷを制御する。
【解決手段】レンズ鏡筒１１内に被写体を撮影する撮像レンズ群１２及び光量を制御するアイリス１３を取り付けたレンズ鏡筒部１０と、レンズ鏡筒部で撮影した被写体像を結像して光電変換する固体撮像素子２５と、固体撮像素子からの撮像信号を処理する撮像信号処理回路５６と、レンズ鏡筒部と固体撮像素子との間に設置され、且つ、光透過率がそれぞれ異なる複数の光学フィルタ部３５ａ〜３５ｃを有する光学フィルタ板３５を切り替え可能に設けた光学フィルタ板組立体３０と、光学フィルタ板中の複数の光学フィルタ部の切り替え位置を検出する光学フィルタ切り替え位置検出手段３８，３９と、光学フィルタ切り替え位置検出手段の検出結果に応じて自動露出及び／又はオートホワイトバランスを制御する制御手段５１とを備えたことを特徴とする撮像装置１を提供する。
【選択図】図７

Description

本発明は、光透過率がそれぞれ異なる複数の光学フィルタ部を有する光学フィルタ板を、レンズ鏡筒部と、固体撮像素子（ＣＣＤ）との間に切り替え可能に設置した際に、各光学フィルタ部の切り替え位置を検出し光透過率に応じて自動露出（ＡＥ：Ａｕｔｏ Ｅｘｐｏｓｕｅｒ）及び／又はオートホワイトバランス（ＡＷ）を良好に制御できるように構成した撮像装置に関するものである。

一般的な撮像装置（ビデオカメラ）を用いて被写体を明るい場所で撮影する時に、アイリスと呼ばれる絞り機構が光量を絞って明るさを抑える働きをしているが、アイリスをあまり絞りすぎると小絞りボケになってしまう。そこで、露光量の制御範囲を広げるために、光透過率がそれぞれ異なる複数の光学フィルタの一種であるＮＤフィルタ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｆｉｌｔｅｒ）をレンズ鏡筒内に切り替え可能に設けた光量絞り装置及びこれを用いたビデオカメラがある（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−２４８４７２号公報。

図９は従来例のビデオカメラを示した縦断面図、
図１０は図９に示した光量絞り装置を分解して示した分解斜視図である。

図９及び図１０に示した従来例の光量絞り装置１１０及びこれを用いたビデオカメラ１００は、上記した特許文献１（特開平８−２４８４７２号公報）に開示されているものであり、ここでは特許文献１を参照して簡略に説明する。

図９に示した如く、従来例のビデオカメラ１００では、レンズ鏡筒１０１が前部鏡筒１０２と後部鏡筒１０３とで構成されている。そして、前部鏡筒１０２内に正の第１レンズ群１０４と負の第２レンズ群１０５とが取り付けられ、且つ、後部鏡筒１０３内に正の第３レンズ群１０６と正の第４レンズ群１０７とが取り付けられている。

また、前部鏡筒１０２と後部鏡筒１０３との間には、従来例の光量絞り装置１１０が取り付けられている。

この光量絞り装置１１０では、主部１１２と蓋板１１３とからなる薄型のケーシング１１１内に光透過率がそれぞれ異なる複数のＮＤフィルタを有する可動羽根１１４が切り替え可能に設けられている。

更に、後部鏡筒１０３の後端部に、撮影した被写体像を結像して光電変換する固体撮像素子（以下、ＣＣＤと記す）１０８が取り付けられている。

ここで、上記した従来例の光量絞り装置１１０は、図１０に分解して示した如く、薄型のケーシング１１１が、前面を開口した偏平皿状の主部１１２と、この主部１１２の前面を閉塞する蓋板１１３とで構成されている。また、主部１１２及び蓋板１１３には、第１〜第４レンズ群１０４〜１０７（図９）の光軸Ｋに合わせて光通過孔１１２ａ及び光通過孔１１３ａがそれぞれ貫通して穿設されている。

また、主部１１２と蓋板１１３との間の内部には、可動羽根１１４が図示上下方向にスライド自在に設けられている。この際、主部１１２の背面にモータ１１５が取り付けられ、且つ、主部１１２の前面側に突出したモータ軸１１５ａに回動アーム１１６が回動自在に取り付けられており、この回動アーム１１６を可動羽根１１４に連結することで、可動羽根１１４が図示上下方向（矢印方向）にスライド自在になっている。

上記した可動羽根１１４は上下方向が長尺に形成されており、この上方部位に素通し部１１４ａが切り欠き形成され、且つ、中間部位に穿設した丸孔１１４ｂ内に濃度の薄い第１ＮＤフィルタ１１７が取り付けられ、且つ、下方部位に穿設した丸孔１１４ｃ内に濃度の濃い第２ＮＤフィルタ１１８が取り付けられている。

そして、可動羽根１１４は、モータ１１５を駆動して回動アーム１１６を回動させることによって、素通し部１１４ａと、第１ＮＤフィルタ１１７と、第２ＮＤフィルタ１１８とを選択的に切り替えることで、３段階の光量制御が可能になっている。

ところで、上記した従来の光量絞り装置１１０及びこれを用いたビデオカメラ１００では、被写体像をレンズ鏡筒１０１内の第１〜第４レンズ群１０４〜１０７で絞り込む途中に可動羽根１１４をスライド自在に設けているために、これに伴って可動羽根１１４の素通し部１１４ａと、第１ＮＤフィルタ１１７と、第２ＮＤフィルタ１１８の各面積が大きくなり、光量絞り装置１１０及びこれを用いたビデオカメラ１００が大型化してしまう。

また、レンズ鏡筒１０１内に仮にアイリスとＮＤフィルタ切り替え装置(光量絞り装置)を２つとも設けるとビデオカメラ１００が大きくなってしまうので、特許文献１では、アイリスとＮＤフィルタ切り替え装置を配置できず、ＮＤフィルタ切り替え装置(光量絞り装置) １１０のみとなっており、光量調整が３段階のみとなってしまっている。

また、可動羽根１１４により、素通し部１１４ａと、第１ＮＤフィルタ１１７と、第２ＮＤフィルタ１１８とを選択的に切り替えた時に、レンズ鏡筒１０１１０１内の第１〜第４レンズ群１０４〜１０７で撮影した被写体像に対して自動露出及び／又はホワイトバランスを制御することについて何等の開示もなく、且つ、示唆すらされていなく、可動羽根１１４の切り替え位置に応じて自動露出及び／又はホワイトバランスの制御を行いながら被写体像をＣＣＤ１０８上に良好に結像させるという技術的思想がない。

そこで、光透過率がそれぞれ異なる複数の光学フィルタ部（ＮＤフィルタ部）を有する光学フィルタ板（ＮＤフィルタ板）を、レンズ鏡筒部と、固体撮像（ＣＣＤ）との間に切り替え可能に設置した際に、複数の光学フィルタ部（ＮＤフィルタ部）の各面積を従来例よりも小型化でき、且つ、絞り羽根によって無段階に光量をコントロールできるアイリスをレンズ鏡筒部の内部に設けることができ、更に、複数の光学フィルタ部（ＮＤフィルタ部）の切り替え位置に応じて自動露出（ＡＥ：Ａｕｔｏ Ｅｘｐｏｓｕｅｒ）及び／又はオートホワイトバランス（ＡＷ）を良好に制御できるように構成した撮像装置が望まれている。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、請求項１記載の発明は、レンズ鏡筒内に被写体を撮影する撮像レンズ群及び光量を制御するアイリスを取り付けたレンズ鏡筒部と、
前記レンズ鏡筒部で撮影した被写体像を結像して光電変換する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子からの撮像信号を処理する撮像信号処理回路と、
前記レンズ鏡筒部と前記固体撮像素子との間に設置され、且つ、光透過率がそれぞれ異なる複数の光学フィルタ部を有する光学フィルタ板を切り替え可能に設けた光学フィルタ板組立体と、
前記光学フィルタ板中の前記複数の光学フィルタ部の切り替え位置を検出する光学フィルタ切り替え位置検出手段と、
前記光学フィルタ切り替え位置検出手段の検出結果に応じて自動露出制御時に、前記撮像信号処理回路内で得られた一つ前の切り替え位置に対応した測光値と、一つ前の切り替え位置に対応した前記光学フィルタ部の光透過率と、切り替えた後の前記光学フィルタ部の光透過率とから、前記光学フィルタ部を切り替えた後の測光値を計算して、前記アイリス及び／又は前記固体撮像素子内の電子シャッタを制御する制御手段とを備えたことを特徴とする撮像装置である。

また、請求項２記載の発明は、レンズ鏡筒内に被写体を撮影する撮像レンズ群及び光量を制御するアイリスを取り付けたレンズ鏡筒部と、
前記レンズ鏡筒部で撮影した被写体像を結像して光電変換する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子からの撮像信号を処理する撮像信号処理回路と、
前記レンズ鏡筒部と前記固体撮像素子との間に設置され、且つ、光透過率がそれぞれ異なる複数の光学フィルタ部を有する光学フィルタ板を切り替え可能に設けた光学フィルタ板組立体と、
前記光学フィルタ板中の前記複数の光学フィルタ部の切り替え位置を検出する光学フィルタ切り替え位置検出手段と、
前記光学フィルタ切り替え位置検出手段の検出結果に応じてオートホワイトバランス制御時に、一つ前の切り替え位置に対応した前記アイリスのＦナンバー値と、切り替えた後の前記光学フィルタ部の光透過率とから、前記光学フィルタ部を切り替えた後のＦナンバー値を計算して、前記アイリスを制御する制御手段とを備えたことを特徴とする撮像装置である。

本発明に係る撮像装置によれば、とくに、光透過率がそれぞれ異なる複数の光学フィルタ部を有する光学フィルタ板を、レンズ鏡筒部と、固体撮像素子（ＣＣＤ）との間に切り替え可能に設置した際に、複数の光学フィルタ部の各面積を従来例よりも小型化でき、且つ、絞り羽根によって無段階に光量をコントロールできるアイリスをレンズ鏡筒部の内部に設けることができ、更に、複数の光学フィルタ部の切り替え位置に応じて各光学フィルタ部の光透過率を考慮しながら自動露出及び／又はオートホワイトバランスを良好に制御できるので、撮像装置の品質及び信頼性向上に寄与できる。

この際、自動露出制御においては、通常のアイリス動作とフィルタ移行近傍のアイリス動作のサーボゲインを切り替えて制御を行えば自動露出（ＡＥ）性能の収束を早めることができる。

また、オートホワイトバランス制御においては、一つ前の切り替え位置に対応したアイリスのＦナンバー値を知ることで、例えば、アウトドアで被写体を撮影した時にアイリスが開いたままで光学フィルタ部で光量制限をかけた場合に、アイリスが開いていてもインドアでないことを確認することができるので、アウトドアとインドアを間違いなく区別できる。

以下に本発明に係る撮像装置の一実施例を図１乃至図８を参照して詳細に説明する。

図１は本発明に係る撮像装置の全体構成を分解して示した分解斜視図、
図２は本発明に係る撮像装置において、ＮＤフィルタ板組立体を分解して示した分解斜視図である。

図１に示した如く、本発明に係る撮像装置１は、被写体を撮影するレンズ鏡筒部１０と、レンズ鏡筒部１０で撮影した被写体像の光量を調整するための光学フィルタ板の一種であるＮＤフィルタ板を備えた光学フィルタ板組立体（以下、ＮＤフィルタ板組立体と呼称する）３０及び被写体像を結像して光電変換する固体撮像素子（以下、ＣＣＤと記す）２５を備えたメインフレーム部２０とで構成されている。

まず、レンズ鏡筒部１０では、レンズ鏡筒１１内に被写体を撮影する撮影レンズ群１２と、光量を制御するアイリス１３（図７のみ図示）とが取り付けられている。そして、このレンズ鏡筒部１０は、枠状に形成されたメインフレーム２０の一部を構成する前板２１の前面２１ａの略中央部位に撮影レンズ群１２の光軸Ｋに合わせて形成した円形状段付き孔２１ａ１の外周に沿ったネジ部２１ａ２に対して着脱自在に螺合している。

次に、メインフレーム部２０では、前板２１の前面２１ａに形成した円形状段付き孔２１ａ１が丸孔とこの丸孔の奥で内側に接する矩形状貫通孔とで段付きに形成されており、この円形状段付き孔２１ａ１内に光学ローパスフィルタ押え板２２と光学ローパスフィルタ２３とが図示順に嵌め込まれている。この際、光学ローパスフィルタ押え板２２は、中心部に矩形状の光学ローパスフィルタ２３よりも一回り小さい矩形孔２２ａが貫通して穿設されて、光学ローパスフィルタ２３の前面外周部位を押えている。

また、前板２１の後面２１ｂには、本発明の要部を構成するＮＤフィルタ板組立体３０が取り付けられている。

このＮＤフィルタ板組立体３０は、前板２１の後面２１ｂに植設した軸３１と、この軸３１を軸着する軸孔３２ａを中心部に形成し、且つ、下記するＮＤフィルタ板サブ組立体（光学フィルタ板サブ組立体）３３に連結するアーム部３２ｂを一端側に形成し、更に、ＮＤフィルタ駆動用モータ（図示せず）に連結する連結部３２ｃを他端側に形成して、ＮＤフィルタ駆動用モータの駆動力により軸３１を中心にして回動する回動アーム３２と、回動アーム３２のアーム部３２ｂに連結し且つフィルタ枠体３４とフィルタ押え板３６との間に光学フィルタ板の一種であるＮＤフィルタ板３５を嵌め込んだＮＤフィルタ板サブ組立体３３と、回動アーム３２の回動に伴ってＮＤフィルタ板サブ組立体３３中のＮＤフィルタ板３５を第１〜第３位置の間でスライド自在に案内する案内板３７と、案内板３７の後方に取り付けられてＮＤフィルタ板３５のスライド位置を検出する第１，第２光センサ３８，３９とで構成されている。

ここで、上記したＮＤフィルタ板サブ組立体３３は、図２に拡大して示した如く、前板２１（図１）側に設けた矩形状のフィルタ枠体３４と、このフィルタ枠体３４と対向して設けた矩形状のフィルタ押え板３６との間に、第１〜第３ＮＤフィルタ部（第１〜第３光学フィルタ部）３５ａ〜３５ｃを上方から下方に向かって連接して形成したＮＤフィルタ板（光学フィルタ板）３５が嵌め込まれて、図１に示したように３者３４〜３６が一体化されている。

より具体的に説明すると、まず、矩形状のフィルタ枠体３４は、上下方向が長尺に形成され、これと直交する幅方向は短尺に形成されて、矩形状の外周枠部３４ａの内側に沿って段付き矩形孔３４ｂが貫通して穿設されており、段付き矩形孔３４ｂは前面側よりも後面側の方が一回り大きく穿設されて、後面側はＮＤフィルタ板３５の外形サイズと略同じサイズに形成されている。そして、フィルタ枠体３４の後面側から矩形状のＮＤフィルタ板３５が段付き矩形孔３４ｂ内に嵌め込まれている。

また、フィルタ枠体３４中で互いに対向する長尺な側面３４ｃ，３４ｄに各２本のガイドボス３４ｃ１，３４ｄ１がそれぞれ外側に向かって突出形成されており、これらのガイドボス３４ｃ１，３４ｄ１は後述する案内板３７（図１）の矩形状案内枠部３７ｂ内にスライド自在に嵌合している。

また、フィルタ枠体３４中で互いに対向する長尺な側面３４ｃ，３４ｄに各３個の係止爪３４ｃ２，（３４ｄ２…図示せず）がそれぞれ外側に向かって突出形成されており、これらの係止爪３４ｃ２，（３４ｄ２）はＮＤフィルタ板３５をフィルタ枠体３４の段付き矩形孔３４ｂ内に嵌め込んだ時にフィルタ押え板３６中で互いに対向する長尺な側面３６ｃ，３６ｄに形成した各係止孔３６ｃ１，３６ｄ１に着脱自在に係合している。

更に、フィルタ枠体３４の外周枠部３４ａの下方部位に平坦部３４ｅが突出形成されており、この平坦部３４ｅ内で幅方向に長孔３４ｅ１が貫通して穿設されていると共に、この長孔３４ｅ１内に回動アーム３２のアーム部３２ｂ（図１）が係合可能となっている。

次に、ＮＤフィルタ板３５は、厚みが０．８ｍｍで長手方向の寸法が２３ｍｍ，短手方向の寸法が９ｍｍで矩形状に形成されており、且つ、長手方向を略３等分して第１〜第３ＮＤフィルタ部３５ａ〜３５ｃが連接して上方から下方に向かって順に形成されている。この際、ＮＤフィルタ板３５中で上段の第１ＮＤフィルタ部３５ａは透明で光透過率が略１００％程度（素通し）に設定されており、また、中段の第２ＮＤフィルタ部３５ｂは光透過率が略１２．５％程度に設定され、更に、下段の第３ＮＤフィルタ部３５ｃは光透過率が略６％程度に設定されている。

次に、矩形状のフィルタ押え板３６は、矩形状の外周枠部３６ａがフィルタ枠体３４の外周枠部３４ａと略同じサイズに形成されており、外周枠部３６ａの内側に沿って矩形状光通過孔３６ｂがＮＤフィルタ板３５の外形サイズよりも一回り小さく貫通して穿設されている。

また、フィルタ押え板３６の外周枠部３６ａのうちで長尺な裏面側に第１，第２光反射部３６ｅ，３６ｆが白色又は銀色に着色されて光反射可能に形成されており、これらの第１，第２光反射部３６ｅ，３６ｆを除いた部位は黒色に色塗りされている。そして、第１，第２光反射部３６ｅ，３６ｆに対向して設けた第１，第２光センサ３８，３９（図１）で第１，第２光反射部３６ｅ，３６ｆからの反射光を検出できるようになっている。

この際、第１，第２光反射部３６ｅ，３６ｆの長手方向の長さは、ＮＤフィルタ板３５の第１〜第３フィルタ部３５ａ〜３５ｃの長手方向の各長さの略１／２に設定されているので、第１，第２光反射部３６ｅ，３６ｆの左端部又は右端部に第１，第２光センサ３８，３９（図１）が対向した時に第１〜第３フィルタ部３５ａ〜３５ｃの切り替え位置を検出できるようになっている。

そして、フィルタ枠体３４の後面からＮＤフィルタ板３５を嵌め込んだ後に、このＮＤフィルタ板３５がフィルタ枠体３４内から抜け出さないようにフィルタ押え板３６で押さえている。

図１に戻り、案内板３７は、矩形状の外周枠部３７ａの内側に一段凹んでＮＤフィルタ板サブ組立体３３をスライド自在に案内する矩形状案内枠部３７ｂが前板２１側に向かってＮＤフィルタ板サブ組立体３３の長さよりも長尺に形成されている。また、案内板３７の矩形状案内枠部３７ｂ内には、撮影レンズ群１２の光軸Ｋが通る略中央部位に矩形状光通過孔３７ｃが貫通して穿設されている。また、案内板３７の矩形状案内枠部３７ｂ内で矩形状光通過孔３７ｃより下方に円弧状孔３７ｄが貫通して穿設されており、この円弧状孔３７ｄ内にＮＤフィルタ板サブ組立体３３に係合した回動アーム３２のアーム部３２ｂが係合している。

また、案内板３７の矩形状案内枠部３７ｂ内には、フィルタ押え板３６の裏面側に形成した第１，第２光反射部３６ｅ，３６ｆ（図２）を検出するための第１，第２光センサ用孔３７ｅ，３７ｆが貫通して穿設されており、これらの第１，第２光センサ用孔３７ｅ，３７ｆと対向して案内板３７の裏面に第１，第２光センサ３８，３９が取り付けられている。この際、第１，第２光センサ３８，３９は、ＮＤフィルタ板３５中の第１〜第３ＮＤフィルタ部３５ａ〜３５ｃの切り替え位置を検出するＮＤフィルタ切り替え位置検出手段である。

そして、案内板３７の矩形状案内枠部３７ｂ内にＮＤフィルタ板サブ組立体３３をスライド可能に嵌め込んだ状態で案内板３７を前板２１の後面２１ｂに取り付けることで、ＮＤフィルタ板組立体３０が組み立てられている。

更に、案内板３７の後方で撮影レンズ群１２の光軸Ｋ上に、矩形枠シート２４を介して電子シャッタを内部に備えたＣＣＤ（固体撮像素子）２５がＣＣＤ取付板２６に取り付けられている。この際、矩形枠シート２４は、案内板３７の矩形状案内枠部３７ｂ内に形成した矩形状光通過孔３７ｃと対向して形成した矩形状孔２４ａでＣＣＤ２５への画面領域を設定している。

そして、上記のように構成した本発明に係る撮像装置１では、レンズ鏡筒部１０と、メインフレーム部２０内のＣＣＤ（固体撮像素子）２５との間に、ＮＤフィルタ板組立体３０を設置したことにより、複数のＮＤフィルタ部の各面積を従来例よりも小型化でき、且つ、絞り羽根（図示せず）によって無段階に光量をコントロールできるアイリス１３をレンズ鏡筒部１０の内部に設けることができるので、本発明に係る撮像装置１の小型化及び高性能化が可能となる。

ここで、上記のように構成した本発明に係る撮像装置１において、ＮＤフィルタ板組立体３０中のＮＤフィルタ板３５の動作について、図３〜図６を用いて説明する。

図３は本発明に係る撮像装置において、ＮＤフィルタ板組立体中のＮＤフィルタ板の第１ＮＤフィルタ部が第１位置に至っている状態を示した平面図、
図４は本発明に係る撮像装置において、ＮＤフィルタ板組立体中のＮＤフィルタ板の第２ＮＤフィルタ部が第２位置に至っている状態を示した平面図、
図５は本発明に係る撮像装置において、ＮＤフィルタ板組立体中のＮＤフィルタ板の第３ＮＤフィルタ部が第３位置に至っている状態を示した平面図、
図６（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る撮像装置において、ＮＤフィルタ板組立体中のＮＤフィルタ板が移動した時に第１〜第３位置を検出する状態をそれぞれ模式的に示した図である。

まず、図３に示した状態は、ＮＤフィルタ板組立体３０中で回動アーム３２のアーム部３２ｂと連結したＮＤフィルタ板サブ組立体３３が案内板３７の矩形状案内枠部３７ｂ内の下方位置に至って初期状態となっている。また、この下方位置状態（初期状態）において、ＮＤフィルタ板サブ組立体３３中で矩形状のフィルタ枠体３４と矩形状のフィルタ押え板３６（図１，図２）との間に嵌め込まれたＮＤフィルタ板３５は、透明で光透過率を略１００％程度（素通し）に設定した第１ＮＤフィルタ部３５ａが案内板３７の矩形状光通過孔３７ｃと対向しているので、第１ＮＤフィルタ部３５ａが第１位置に至っている。

この時、図６（ａ）に示した如く、ＮＤフィルタ板３５の第１ＮＤフィルタ部３５ａが第１位置に至っていると、このＮＤフィルタ板３５を押さえているフィルタ押え板３６の裏面に形成した第１，第２光反射部３６ｅ，３６ｆのうちで第１光反射部３６ｅは第１光センサ３８から離れているので第１光センサ３８はオフ状態（Ｌ）となり、一方、第２光反射部３６ｆの図示右端部は第２光センサ３９と対向しているので第２光センサ３９はオン状態（Ｈ）となり、第１，第２光センサ３８，３９の出力結果（Ｌ，Ｈ）でＮＤフィルタ板３５の第１ＮＤフィルタ部３５ａが第１位置に至っていることを検出している。

従って、ＮＤフィルタ板３５の第１ＮＤフィルタ部３５ａが第１位置に至っている時には、撮影レンズ群１２（図１）で撮影した被写体像が素通し状態の第１ＮＤフィルタ部３５ａで光量制御されずにＣＣＤ２５（図１）上に結像されている。

次に、図４に示した状態は、ＮＤフィルタ板組立体３０中で回動アーム３２を初期状態から図示反時計方向に回動させることで、この回動アーム３２のアーム部３２ｂと連結したＮＤフィルタ板サブ組立体３３が案内板３７の矩形状案内枠部３７ｂ内の中間位置に至っている。また、この中間位置状態において、ＮＤフィルタ板サブ組立体３３中で矩形状のフィルタ枠体３４と矩形状のフィルタ押え板３６（図１，図２）との間に嵌め込まれたＮＤフィルタ板３５は、光透過率を略１２．５％程度に設定した第２ＮＤフィルタ部３５ｂが案内板３７の矩形状光通過孔３７ｃと対向しているので、第２ＮＤフィルタ部３５ｂが第２位置に至っている。

この時、図６（ｂ）に示した如く、ＮＤフィルタ板３５の第２ＮＤフィルタ部３５ｂが第２位置に至っていると、このＮＤフィルタ板３５を押さえているフィルタ押え板３６の裏面に形成した第１，第２光反射部３６ｅ，３６ｆのうちで第１光反射部３６ｅの図示右端部は第１光センサ３８と対向しているので第１光センサ３８はオン状態（Ｈ）となり、且つ、第２光反射部３６ｆの図示左端部も第２光センサ３９と対向しているので第２光センサ３９はオン状態（Ｈ）となり、第１，第２光センサ３８，３９の出力結果（Ｈ，Ｈ）でＮＤフィルタ板３５の第２ＮＤフィルタ部３５ｂが第２位置に至っていることを検出している。

従って、ＮＤフィルタ板３５の第２ＮＤフィルタ部３５ｂが第２位置に至っている時には、撮影レンズ群１２（図１）で撮影した被写体像が第２ＮＤフィルタ部３５ｂで光透過率を略１２．５％程度に光量制御されながらＣＣＤ２５（図１）上に結像されている。

次に、図５に示した状態は、ＮＤフィルタ板組立体３０中で回動アーム３２を中間位置状態から更に図示反時計方向に回動させることで、この回動アーム３２のアーム部３２ｂと連結したＮＤフィルタ板サブ組立体３３が案内板３７の矩形状案内枠部３７ｂ内の上方位置に至っている。また、この上方位置状態において、ＮＤフィルタ板サブ組立体３３中で矩形状のフィルタ枠体３４と矩形状のフィルタ押え板３６（図１，図２）との間に嵌め込まれたＮＤフィルタ板３５は、光透過率を略６％程度に設定した第３ＮＤフィルタ部３５ｃが案内板３７の矩形状光通過孔３７ｃと対向しているので、第３ＮＤフィルタ部３５ｃが第３位置に至っている。

この時、図６（ｃ）に示した如く、ＮＤフィルタ板３５の第３ＮＤフィルタ部３５ｃが第３位置に至っていると、このＮＤフィルタ板３５を押さえているフィルタ押え板３６の裏面に形成した第１，第２光反射部３６ｅ，３６ｆのうちで第１光反射部３６ｅの図示左端部は第１光センサ３８と対向しているので第１光センサ３８はオン状態（Ｈ）となり、一方、第２光反射部３６ｆは第２光センサ３９から離れているので第２光センサ３９はオフ状態（Ｌ）となり、第１，第２光センサ３８，３９の出力結果（Ｈ，Ｌ）でＮＤフィルタ板３５の第３ＮＤフィルタ部３５ｃが第３位置に至っていることを検出している。

従って、ＮＤフィルタ板３５の第３ＮＤフィルタ部３５ｃが第３位置に至っている時には、撮影レンズ群１２（図１）で撮影した被写体像が第３ＮＤフィルタ部３５ｃで光透過率を略６％程度に光量制御されながらＣＣＤ２５（図１）上に結像されている。

更に、ここでの図示を省略するものの、ＮＤフィルタ板３５が第１位置と第２位置との間、又は、第２位置と第３位置との間に位置した場合には、第１，第２光センサ３８，３９の出力結果が共に（Ｌ，Ｌ）となるので、このような位置でＮＤフィルタ板３５が停止した場合にはエラー状態となり、後述するように不図示のビューファインダ内でエラーを表示をしている。

尚、この実施例では、初期状態はＮＤフィルタ板３５の第１ＮＤフィルタ部３５ａが上方位置の第１位置に至った状態で設定しているが、これに限ることなく、第１〜第３ＮＤフィルタ部３５ａ〜３５ｃのいずれかが案内板３７の矩形状光通過孔３７ｃと対向している位置に応じて初期状態を設定しても良い。

次に、ＮＤフィルタ板３５の第１〜第３ＮＤフィルタ部を切り替えた時に、本発明の要部となる第１〜第３ＮＤフィルタ部の切り替え位置に応じて各光学フィルタ部の光透過率を考慮しながら自動露出（ＡＥ）及び／又はオートホワイトバランス（ＡＷ）を良好に制御する技術的思想について図７及び図８を用いて説明する。

図７は本発明に係る撮像装置において、回路部の構成を示したブロック図、
図８は本発明に係る撮像装置において、ＮＤフィルタ板の第１〜第３ＮＤフィルタ部の切り替え位置に応じて自動露出（ＡＥ）及び／又はオートホワイトバランス（ＡＷ）を制御する動作を示したフロー図である。

図７に示した如く、本発明に係る撮像装置１において、回路部５０の構成を説明すると、撮像装置１内には、装置全体を制御する制御回路５１がマイクロコンピュータを用いて設けられており、この制御回路５１内に後述するようにメモリ部５１ａ，フィルタ位置判別部５１ｂ，モード移行判別部５１ｃ，モード指令部５１ｄが設置されている。

また、レンズ鏡筒部１０のレンズ鏡筒１１内で撮影レンズ群１２（図１）を構成する前玉１２Ａと後玉１２Ｂとの間に光量を制御するアイリス１３が内蔵されており、このアイリス１３は制御回路５１からの指令に応じて作動するアイリス駆動用モータ５２によって矢印方向に開閉自在になっている。更に、アイリス１３のアイリス開口位置を示すＦナンバー値を制御回路５１側に出力するアイリス開口位置センサ５３がアイリス駆動用モータ５２に連結している。

また、レンズ鏡筒部１０より後方でメインフレーム部２０内の光学ローパスフィルタ２３とＣＣＤ２５との間に設置したＮＤフィルタ板サブ組立体３３は、フィルタ枠体３４とフィルタ押え板３６との間にＮＤフィルタ板３５が嵌め込まれて３者３４〜３６が一体化されている。そして、ＮＤフィルタ板サブ組立体３３は、制御回路５１からの指令に応じて作動するＮＤフィルタ駆動用モータ５４によって矢印方向にスライド可能に設けられており、ＮＤフィルタ板３５の第１〜第３ＮＤフィルタ部３５ａ〜３５ｃの切り替え位置を前述したように第１，第２光センサ３８，３９の出力結果により検出している。

更に、レンズ鏡筒部１０で撮影した被写体像を結像して光電変換すると共に電子シャッタを内部に備えたＣＣＤ２５は、制御回路５１からの指令に応じて作動するタイミングジェネレータ５５からの駆動信号により撮像信号が読み出されており、この撮像信号を撮像信号処理回路５６内で処理する時に、ＮＤフィルタ板の第１〜第３ＮＤフィルタ部の切り替え位置に応じて各光学フィルタ部の光透過率を考慮しながら自動露出（ＡＥ）及び／又はオートホワイトバランス（ＡＷ）を制御するようになっている。

上記のように構成した回路部５０により、ＮＤフィルタ板３５の第１〜第３ＮＤフィルタ部３５ａ〜３５ｃの切り替え位置に応じて各光学フィルタ部の光透過率を考慮しながら自動露出（ＡＥ）及び／又はオートホワイトバランス（ＡＷ）を制御する場合の動作を、図７及び図８を併用して説明すると、まず、ステップＳ１では、制御回路５１のメモリ部５１ａ内に記憶された第１，第２光センサ３８，３９の各検出値を初期化する。

次に、ステップＳ２では、ＮＤフィルタ板３５の第１〜第３ＮＤフィルタ部３５ａ〜３５ｃの切り替え位置に応じて出力される第１，第２光センサ３８，３９の各検出値を制御回路５１内のメモリ部５１ａ内に取り込む。

次に、ステップＳ３では、制御回路５１のフィルタ位置判別部５１ｂ内で第１，第２光センサ３８，３９の各検出値に基づいてＮＤフィルタ板３５の第１〜第３ＮＤフィルタ部３５ａ〜３５ｃの切り替え位置を判別している。具体的には、前述したように、第１，第２光センサ３８，３９の各検出値が（Ｌ，Ｈ）であれば第ｌＮＤフィルタ部３５ａが第１位置に至っており、また、各検出値が（Ｈ，Ｈ）であれば第２ＮＤフィルタ部３５ｂが第２位置に至っており、また、各検出値が（Ｈ，Ｌ）であれば第３ＮＤフィルタ部３５ｃが第３位置に至っていると判別している。更に、第１，第２光センサ３８，３９の各検出値が（Ｌ，Ｌ）であれば第１〜第３ＮＤフィルタ部３５ｃが第１〜第３位置に至っていないエラー状態であるので、このエラー結果をステップＳ４で不図示のビューファインダ内に表示すると共に、ステップＳ２に戻る。この際、ＮＤフィルタ板３５の第１〜第３ＮＤフィルタ部３５ａ〜３５ｃの切り替え位置と対応して第１〜第３ＮＤフィルタ部３５ａ〜３５ｃの各光透過率の情報が制御回路５１のフィルタ位置判別部５１ｂからモード移行判別部５１ｃに出力されるようになっている。

次に、ステップＳ５では、制御回路５１のモード移行判別部５１ｃ内でステップＳ３で判別したＮＤフィルタ板３５の第１〜第３ＮＤフィルタ部３５ａ〜３５ｃの切り替え位置と対応して第１〜第３ＮＤフィルタ部３５ａ〜３５ｃの各光透過率の情報と、一つ前の切り替え位置に対応した情報とに基づいてモード移行判別を行っているが、これについては後で詳述べる。この際、一つ前の切り替え位置に対応した情報として、自動露出制御に対しては撮像信号処理回路５６内で撮像信号から取り出される輝度信号成分を所定の測光領域に亘って積分して得られたＥＶ値（測光値）がモード移行判別部５１ｃ側に提供され、また、オートホワイトバランス出制御に対してはアイリス開口位置センサ５３から一つ前のＮＤフィルタ部（３５ａ），（３５ｂ），（３５ｃ）に対応したＦナンバー値がモード移行判別部５１ｃ側に提供されている。

次に、ステップＳ６では、ステップＳ５でのモード移行判別結果に基づいて自動露出（ＡＥ）時のＥＶ値（測光値）の計算を行うと共に、オートホワイトバランス（ＡＷ）時のＦナンバー値の計算を行うが、これについては後で詳述べる。

次に、ステップＳ７では、ステップＳ６でのＥＶ値の計算結果と、Ｆナンバー値の計算結果とに基づいて自動露出（ＡＥ）及び／又はオートホワイトバランス（ＡＷ）を制御している。

ここで、より具体的に自動露出（ＡＥ）及び／又はオートホワイトバランス（ＡＷ）の各制御について述べる。

まず、自動露出（ＡＥ）制御では、アイリス１３と、ＣＣＤ２５内の電子シャッタとによる通常の光量制御に対して、光量補正情報としてＮＤフィルタ板３５の第１〜第３ＮＤフィルタ部３５ａ〜３５ｃによる光量制御を加えることで、下記の数１に基づいてＮＤフィルタ板３５の第１〜第３ＮＤフィルタ部３５ａ〜３５ｃの切り替え位置に応じて各光学フィルタ部の光透過率を考慮しながら自動露出（ＡＥ）制御を行うことで、自動露出（ＡＥ）性能をより一層向上させることができる。

この数１中で、ＥＶは測光値であることを示し、ＥＶ_ｎは前述したように撮像信号処理回路５６内で得られた一つ前の切り替え位置に対応した測光値であり、また、ＥＶ_ｎ＋１はＮＤフィルタ部を切り替えた後の測光値である。

また、数１中で、ＤはＮＤフィルタ部の光透過率であることを示し、Ｄ_ｎは一つ前の切り替え位置に対応したＮＤフィルタ部の光透過率であり、Ｄ_ｎ＋１は切り替えた後のＮＤフィルタ部の光透過率である。

そして、ＮＤフィルタ板３５の第１〜第３ＮＤフィルタ部３５ａ〜３５ｃのいずれかに切り替えられた場合、制御部５１のモード移行判別部５１ｃ内では、上記した数１により、撮像信号処理回路５６内で得られた一つ前の切り替え位置に対応した測光値ＥＶ_ｎと、一つ前の切り替え位置に対応したＮＤフィルタ部の光透過率Ｄ_ｎと、切り替えた後のＮＤフィルタ部の光透過率Ｄ_ｎ＋１とから、ＮＤフィルタ部を切り替えた後の測光値ＥＶ_ｎ＋１を直ちに計算して、計算して得られた測光値ＥＶ_ｎ＋１に基づいて制御回路５１のモード指令部５１ｄからの指令によりアイリス駆動用モータ５２を介してアイリス１３の開口を制御したり、ＣＣＤ２５内の電子シャッタを作動させている。即ち、測光値ＥＶ_ｎ＋１に基づいてアイリス１３及び／又はＣＣＤ２５内の電子シャッタを制御している。

従って、ＮＤフィルタ板３５の第１〜第３ＮＤフィルタ部３５ａ〜３５ｃの切り替え位置の情報を得ることによって、通常のアイリス動作とフィルター移行近傍のアイリス動作のサーボゲインを切り替えて制御を行えば自動露出（ＡＥ）性能の収束を早めることができるので、撮像装置１の品質及び信頼性向上に寄与できる。

同様に、ＮＤフィルタ板３５以外の光学フィルタ（図示せず）で露出倍率がかわる場合も有効に作用する。尚、ＮＤフィルタ板３５以外の光学フィルタ（図示せず）としては、色温度補正フィルタ、その他特殊効果フィルタを含む光学フィルタ、もしくは単独のフィルタ効果を足し合わせた効果を持つ光学フィルタなどがある。

次に、一般的に、固体撮像素子（ＣＣＤ）を用いた撮像装置（ビデオカメラ）は、アウトドア（屋外）とか、インドア（室内）の照明などにより撮影した被写体像に対して色温度の影響を直接受けてしまうためにホワイトバランスを調整する必要があり、昨今のビデオカメラでは多くがオートホワイトバランス制御を採用している。このオートホワイトバランス制御情報の一つとしてアイリスの開口度合いが使われている。この際、アイリスには多くの場合何らかのアイリス開口位置センサが用いられており、現在のアイリスの開口度合いを知ることができるようになっている。例えばアウトドアとインドアの判別するにあたってアイリスの開口が閉じ気味である場合にアウトドア、一方、アイリスの開口が開放気味である場合にインドア又は夜であると判断する。

ここで、実施例では、ＮＤフィルタ板３５の第１〜第３ＮＤフィルタ部３５ａ〜３５ｃを切り替えることによって、最大で１００ｄＢ程度の光量を制限させてしまうので、最も光量を制限する濃度の濃い第３ＮＤフィルタ部３５ｃを選択した場合、アウトドアでもアイリスは開放気味となり、間違ってインドアと判断してしまう危険性があるので、下記の数２に基づいてＮＤフィルタ板３５の第１〜第３ＮＤフィルタ部３５ａ〜３５ｃの切り替え位置に応じて各光学フィルタ部の光透過率を考慮しながらオートホワイトバランス（ＡＷ）制御を行うことで、オートホワイトバランス（ＡＷ）性能をより一層向上させることができる。

この数２中で、Ｆはアイリス１３のアイリス開口度合いを表すＦナンバー値であることを示し、Ｆ_ｎは前述したようにアイリス開口位置センサ５３から供給された一つ前の切り替え位置に対応したアイリス１３のＦナンバー値であり、また、Ｆ_ｎ＋１はＮＤフィルタ部を切り替えた後のＦナンバー値である。

この際、一つ前の切り替え位置に対応したアイリス１３のＦナンバー値Ｆ_ｎを知ることで、例えば、アウトドアで被写体を撮影した時にアイリス１３が開いたままでＮＤフィルタ部３５ｂ又は３５ｃで光量制限をかけた場合に、アイリス１３が開いていてもインドアでないことを確認することができるので、アウトドアとインドアを間違いなく区別できるので、撮像装置１の品質及び信頼性向上に寄与できる。

また、数２中で、Ｄ_ｎ＋１は切り替えた後のＮＤフィルタ部の光透過率である。

そして、ＮＤフィルタ板３５の第１〜第３ＮＤフィルタ部３５ａ〜３５ｃのいずれかに切り替えられた場合、制御部５１のモード移行判別部５１ｃ内では、上記した数２により、一つ前の切り替え位置に対応したアイリス１３のＦナンバー値Ｆ_ｎと、切り替えた後のＮＤフィルタ部の光透過率Ｄ_ｎ＋１とから、ＮＤフィルタ部を切り替えた後のＦナンバー値Ｆ_ｎ＋１値を直ちに計算して、計算して得られたＦナンバー値Ｆ_ｎ＋１値に基づいて制御回路５１のモード指令部５１ｄからの指令によりアイリス駆動用モータ５２を介してアイリス１３の開口を制御している。

従って、ＮＤフィルタ板３５の第１〜第３ＮＤフィルタ部３５ａ〜３５ｃの切り替え位置の情報を得ることによって、常に補正されたアイリス開口の制御情報を得ることができるので、オートホワイトバランス（ＡＷ）性能をより一層向上させることができる。

尚、以上詳述した実施例では、レンズ鏡筒部１０とＣＣＤ２５との間に、第１〜第３ＮＤフィルタ部３５ａ〜３５ｃを有するＮＤフィルタ板３５をスライド（直線移動）自在に設置した場合について説明したが、ＮＤフィルタ部の数は３つに限らず複数あれば良く、また、光透過率がそれぞれ異なる複数のＮＤフィルタ部を回転機構を介して切り替え可能に設置した場合でも、この実施例で説明した自動露出（ＡＥ）及び／又はオートホワイトバランス（ＡＷ）の技術的思想を適用できる。

本発明に係る撮像装置の全体構成を分解して示した分解斜視図である。 本発明に係る撮像装置において、ＮＤフィルタ板組立体を分解して示した分解斜視図である。 本発明に係る撮像装置において、ＮＤフィルタ板組立体中のＮＤフィルタ板の第１ＮＤフィルタ部が第１位置に至っている状態を示した平面図である。 本発明に係る撮像装置において、ＮＤフィルタ板組立体中のＮＤフィルタ板の第２ＮＤフィルタ部が第２位置に至っている状態を示した平面図である。 本発明に係る撮像装置において、ＮＤフィルタ板組立体中のＮＤフィルタ板の第３ＮＤフィルタ部が第３位置に至っている状態を示した平面図である。 （ａ）〜（ｃ）は本発明に係る撮像装置において、ＮＤフィルタ板組立体中のＮＤフィルタ板が移動した時に第１〜第３位置を検出する状態をそれぞれ模式的に示した図である。 本発明に係る撮像装置において、回路部の構成を示したブロック図である。 本発明に係る撮像装置において、ＮＤフィルタ板の各ＮＤフィルタ部の切り替え位置に応じて自動露出（ＡＥ）及び／又はオートホワイトバランス（ＡＷ）を制御する動作を示したフロー図である。 従来例のビデオカメラを示した縦断面図である。 図９に示した光量絞り装置を分解して示した分解斜視図である。

符号の説明

１…撮像装置、
１０…レンズ鏡筒部、
１１…レンズ鏡筒、１２…撮影レンズ群、１３…アイリス、
２０…メインフレーム部、
２１…前板、２２…光学ローパスフィルタ押え板、２３…光学ローパスフィルタ、
２４…矩形枠シート、２５…固体撮像素子（ＣＣＤ）、２６…ＣＣＤ取付板、
３０…光学フィルタ板組立体（ＮＤフィルタ板組立体）、
３１…軸、３２…回動アーム、
３３…光学フィルタ板サブ組立体（ＮＤフィルタ板サブ組立体）、
３４…フィルタ枠体、
３５…光学フィルタ板（ＮＤフィルタ板）、
３５ａ〜３５ｃ…第１〜第３光学フィルタ部（第１〜第３ＮＤフィルタ部）、
３６…フィルタ押え板、３６ｅ，３６ｆ…第１，第２光反射部、
３７…案内板、
３８，３９…第１，第２光センサ、
５０…回路部、
５１…制御回路、５１ａ…メモリ部、５１ｂ…フィルタ位置判別部、
５１ｃ…モード移行判別部、５１ｄ…モード指令部、
５２…アイリス駆動用モータ、５３…アイリス開口位置センサ、
５４…ＮＤフィルタ駆動用モータ、５５…タイミングジェネレータ、
５６…撮像信号処理回路、
Ｋ…光軸、
Ｄ_ｎ…一つ前の切り替え位置に対応したＮＤフィルタ部の光透過率、
Ｄ_ｎ＋１…切り替えた後のＮＤフィルタ部の光透過率、
ＥＶ_ｎ…撮像信号処理回路内で得られた一つ前の切り替え位置に対応した測光値、
ＥＶ_ｎ＋１…ＮＤフィルタ部を切り替えた後の測光値、
Ｆ_ｎ…一つ前の切り替え位置に対応したアイリスのＦナンバー値、
Ｆ_ｎ＋１…ＮＤフィルタ部を切り替えた後のＦナンバー値。

Claims (2)

1. レンズ鏡筒内に被写体を撮影する撮像レンズ群及び光量を制御するアイリスを取り付けたレンズ鏡筒部と、
   前記レンズ鏡筒部で撮影した被写体像を結像して光電変換する固体撮像素子と、
   前記固体撮像素子からの撮像信号を処理する撮像信号処理回路と、
   前記レンズ鏡筒部と前記固体撮像素子との間に設置され、且つ、光透過率がそれぞれ異なる複数の光学フィルタ部を有する光学フィルタ板を切り替え可能に設けた光学フィルタ板組立体と、
   前記光学フィルタ板中の前記複数の光学フィルタ部の切り替え位置を検出する光学フィルタ切り替え位置検出手段と、
   前記光学フィルタ切り替え位置検出手段の検出結果に応じて自動露出制御時に、前記撮像信号処理回路内で得られた一つ前の切り替え位置に対応した測光値と、一つ前の切り替え位置に対応した前記光学フィルタ部の光透過率と、切り替えた後の前記光学フィルタ部の光透過率とから、前記光学フィルタ部を切り替えた後の測光値を計算して、前記アイリス及び／又は前記固体撮像素子内の電子シャッタを制御する制御手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
2. レンズ鏡筒内に被写体を撮影する撮像レンズ群及び光量を制御するアイリスを取り付けたレンズ鏡筒部と、
   前記レンズ鏡筒部で撮影した被写体像を結像して光電変換する固体撮像素子と、
   前記固体撮像素子からの撮像信号を処理する撮像信号処理回路と、
   前記レンズ鏡筒部と前記固体撮像素子との間に設置され、且つ、光透過率がそれぞれ異なる複数の光学フィルタ部を有する光学フィルタ板を切り替え可能に設けた光学フィルタ板組立体と、
   前記光学フィルタ板中の前記複数の光学フィルタ部の切り替え位置を検出する光学フィルタ切り替え位置検出手段と、
   前記光学フィルタ切り替え位置検出手段の検出結果に応じてオートホワイトバランス制御時に、一つ前の切り替え位置に対応した前記アイリスのＦナンバー値と、切り替えた後の前記光学フィルタ部の光透過率とから、前記光学フィルタ部を切り替えた後のＦナンバー値を計算して、前記アイリスを制御する制御手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。