JP2006243489A - Diaphragm value detecting circuit - Google Patents
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Description
本発明は、絞り値検出回路に関する。 The present invention relates to an aperture value detection circuit.
撮影レンズより投影される被写体像を電気信号に変換する撮像素子を用い、NTSC等の規格化された映像信号出力を得る所謂ビデオカメラにおいては、その撮像素子に投影される被写体像を適度な光量になるよう調節するために、レンズに絞り機構が備わっていて、一般に、家庭用ビデオカメラの場合は、一般にこの絞り機構を自動的に調節し得る制御機能を備えている。 In a so-called video camera that obtains a standardized video signal output, such as NTSC, using an image sensor that converts an object image projected from a photographic lens into an electrical signal, the object image projected on the image sensor is supplied with an appropriate amount of light. In order to adjust the aperture mechanism, the lens is provided with a diaphragm mechanism. Generally, in the case of a home video camera, generally, a control function capable of automatically adjusting the diaphragm mechanism is provided.
このようなビデオカメラの制御部においては、上記光量を調節する上でも、また自動的に被写体像の合焦状態を得るシステム、所謂オートフォーカス機能をスムーズに行うためにも、この絞り機構の絞り値、所謂F値を検出することは必要不可欠である。 In such a video camera control unit, the aperture of the aperture mechanism is used not only for adjusting the light amount but also for automatically performing a so-called autofocus function in a system that automatically obtains the in-focus state of the subject image. It is essential to detect the value, the so-called F value.
従来、この絞り値を検出する手段としては、絞り羽根を駆動するIGメータ内部のマグネットの磁界変化を磁気検出素子により検出して行う方法が知られている。 Conventionally, as a means for detecting the aperture value, a method is known in which a magnetic field change of a magnet inside the IG meter that drives the aperture blade is detected by a magnetic detection element.
図3にこのシステムの一例を示す。 FIG. 3 shows an example of this system.
図3において、1は撮影レンズ、2は絞り羽根、3は撮像素子、4は信号処理部、5は論理演算部(以下「マイコン」と称す。)、6はアイリス駆動回路、7はIGメータ、701はマグネット、8はホール素子、9はアイリスエンコーダ回路である。尚、撮影レンズ1は、一般的に複数枚のレンズにより構成されているが、本図においては、簡略化のため一枚にて表記する。 In FIG. 3, 1 is a photographing lens, 2 is an aperture blade, 3 is an image sensor, 4 is a signal processing unit, 5 is a logic operation unit (hereinafter referred to as “microcomputer”), 6 is an iris drive circuit, and 7 is an IG meter. , 701 are magnets, 8 is a Hall element, and 9 is an iris encoder circuit. Note that the photographing lens 1 is generally composed of a plurality of lenses, but in the drawing, it is shown as a single lens for simplification.
撮影レンズ1により投影された被写体像は、撮像素子3により光電変換されて電気信号に変換される。この信号は信号処理部4においてNTSC等の規格化された映像信号に変換されて外部へビデオ信号として出力される。
The subject image projected by the photographing lens 1 is photoelectrically converted by the
この過程に於いて、マイコン5は、図4に示すプログラムに従い、信号処理部4より映像信号レベルを読み取りながら、このレベルが一定になるように、アイリス駆動回路6に制御信号を与え、アイリス駆動回路6はこの制御信号に従いIGメータ7を駆動する。
In this process, the
このような動作により、撮像素子3に投影される被写体像の光量が一定になるような制御が行われている。
By such an operation, control is performed so that the amount of light of the subject image projected onto the
ここで、IGメータを用いた絞り機構の場合、IGメータ7のマグネット701の回転角と、それに連動した絞り羽根2により形成される絞り値、即ちF値との関係は、図5に示すように比例関係にない。例えば絞りが開放状態に近いと一絞り当りのマグネット701の回転角が大きく、逆に絞りが小絞り状態になるほど一絞り当りのマグネット701の回転角は小さくなる。
Here, in the case of an aperture mechanism using an IG meter, the relationship between the rotation angle of the
従って、被写体の明るさに応じて、IGメータ7を駆動し、撮像素子3の撮像面に投影される被写体像の明るさを一定にさせる動作を円滑に行うためには、図4のフローチャートに示すように、絞り値に応じてIGメータの駆動レベルを変えることが必要になる。
Therefore, in order to smoothly perform the operation of driving the
このため、IGメータ7内部に設けられたホール素子8により、IGメータ7の回転に伴うマグネット701の磁力線変化を検出し、そのホール素子8の出力はアイリスエンコーダ回路9により適当なレベルに増幅される。この信号はマイコン5のA/D入力に加えられて、マイコン5において現在の絞り値を判断し、マイコン5はその値に応じてその駆動レベルを変えながらIGメータ7を駆動し、円滑な絞り制御を行っている。
For this reason, the
ところが、上記ホール素子8およびIGメータ7内のマグネット701の磁力線本数は、温度によって変化し、両者とも温度に対して負の特性をもっている。即ち、温度が高くなるとマグネット701の磁力線本数が減少し、更にホール素子8自体の出力レベルも低下するため、全体的なホール素子7の出力レベルが低下する。逆に、温度が低いとそれが大きくなる。これに対応するため、現在アイリスエンコーダ回路にはダイオードの順方向電圧の温度変化を利用した温度補償回路が設けられている。
However, the number of magnetic lines of the
図6にそのアイリスエンコーダ回路の一例を示す。 FIG. 6 shows an example of the iris encoder circuit.
図6において、8はホール素子、901・902はそれぞれOPアンプ、903・904・905・906・907・908・909は抵抗、810はダイオード、811・812はそれぞれ基準電圧である。 In FIG. 6, 8 is a Hall element, 901 and 902 are OP amplifiers, 903, 904, 905, 906, 907, 908, and 909 are resistors, 810 is a diode, and 811 and 812 are reference voltages.
ホール素子の入力端子であるIN+とIN−には、OPアンプ901及び抵抗903・抵抗904・ダイオード811・基準電圧812によって構成されている定電流回路により、一定の電流が供給され、これがホール素子のバイアス電流となる。ホール素子出力であるOUT+とOUT−からはIGメータ7の内部のマグネットの磁力に応じた電圧が出力され、OPアンプ902及び抵抗905・抵抗906・抵抗907・抵抗908より構成される差分アンプにより適当なレベルまで増幅されてマイコン5のA/D入力に加えられる。
A fixed current is supplied to IN + and IN−, which are input terminals of the Hall element, by a constant current circuit including an
このOUT+とOUT−間のホール素子出力レベルは、上記ホール素子のバイアス電流値に比例するが、上述のように、ホール素子とマグネットの磁力線本数は、負の温度特性をもっているため、基準電圧812と抵抗903との間に挿入されたダイオード811の温度特性により、これを補償している。
The Hall element output level between OUT + and OUT− is proportional to the bias current value of the Hall element. However, as described above, the number of lines of magnetic force between the Hall element and the magnet has a negative temperature characteristic. This is compensated by the temperature characteristic of the diode 811 inserted between the
一方、ビデオカメラの光学系は、所謂リアフォーカスズームと呼ばれるシステムが用いられている。この光学系は、大きなズーム比のレンズを比較的小型に作れることから、近年の家庭用ビデオカメラの殆どはこのリアフォーカスズームシステムが採用されている。 On the other hand, a so-called rear focus zoom system is used for the optical system of the video camera. Since this optical system can make a lens with a large zoom ratio relatively small, most of the recent home video cameras employ this rear focus zoom system.
図7にこのリアフォーカスズームの構成の一例を示す。101は前玉レンズ群、102は前玉レンズ群101に対してその相対位置を移動することにより、レンズの焦点距離を変化させるバリエータ・レンズ群、103は、被写体像の結像面を移動させると共に、バリエータ・レンズ群102の移動により焦点面が変化するのを補正するためのコンペンセータ・レンズ群、104はバリエータ・レンズ群102を光軸方向に前後に駆動するズームモータ、105はコンペンセータ・レンズ群103を光軸方向に前後に駆動するフォーカスモータである。
FIG. 7 shows an example of the configuration of the rear focus zoom. 101 is a front lens group, 102 is a variator / lens group that changes the focal length of the lens by moving its relative position with respect to the
レンズ鏡筒に固定されている前玉レンズ群101に対し、バリエータ・レンズ群102をズームモータ104により前後に移動すると、レンズ全体としての焦点距離が変化する。
When the variator /
即ち、バリエータ・レンズ群102が前玉レンズ群101側から離れる方向に移動するとレンズ全体としての焦点距離が長くなり、これは一般にテレ側と呼ばれる。また、バリエータ・レンズ群102が前玉レンズ群101側に寄る方向に移動するとレンズ全体としての焦点距離が短くなり、これは一般にワイド側と呼ばれる。
That is, when the variator /
しかるに、このバリエータ・レンズ群102のテレ側・ワイド側の動きに伴い、撮像素子3の撮像面に投影された被写体像の結像面は移動してしまう。
However, with the movement of the variator /
従って、この焦点距離の変化、即ちズーミング動作に応じて、コンペンセータ・レンズ群103を移動させ、この結像面の移動を補正する必要がある。
Therefore, it is necessary to correct the movement of the imaging plane by moving the compensator /
このバリエータ・レンズ群102とコンペンセータ・レンズ群103のズーミングによる位置関係を図8及び図9に示す。
The positional relationship of the variator /
テレ側・ミドル・ワイド側のそれぞれの状態におけるバリエータ・レンズ群102の動きは、そのズーム量、即ち、その光学系の焦点距離と単純な比例関係にあるが、それに対して、結像面が動かないように補正するためのコンペンセータ・レンズ群103の動きは、図8に示すように、単純な関係にはない。テレ側で撮像面寄りにあったコンペンセータ・レンズ群103は、ミドル状態で被写体側寄りに移動し、ワイド側ではまた撮像面寄りに戻る、といった動作を行う。更に、この動きの程度は被写体距離に応じて異なる。
The movement of the variator /
図9は各被写体距離毎に、このバリエータ・レンズ群102のテレ・ワイドの位置と、コンペンセータ・レンズ群103の位置の関係を示したグラフである。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the tele-wide position of the variator /
図9に示すように、バリエータ・レンズ群102のテレ・ワイドの動きに対して、結像面が動かないように補正するためのコンペンセータ・レンズ群103の動きは、かなり複雑な曲線を呈している。
As shown in FIG. 9, the movement of the
従って、このような曲線に沿うようにコンペンセータ・レンズ群103をフォーカスモータ105を駆動させるために、一般的にはマイコン5のメモリにこの図9のようなテーブルを設け、マイコン5プログラムに基づきフォーカスモータ105を駆動している。
Therefore, in order to drive the
ところが、近年、ビデオカメラ本体は、小型・軽量化してきていて、それに伴い撮像素子の撮像面サイズも従来の1/2インチから1/3インチ、1/4インチと年々小さくなってきていて、合わせてその光学系も小さくなってきている。また更に、近年の傾向として、そのズームレンズのズーム比も10倍〜20倍と比較的大きくなる方向にある。 However, in recent years, video camera bodies have become smaller and lighter, and accordingly, the image pickup surface size of the image sensor has been reduced year by year from 1/2 inch to 1/3 inch and 1/4 inch. At the same time, the optical system is getting smaller. Furthermore, as a recent trend, the zoom ratio of the zoom lens tends to be relatively large, such as 10 to 20 times.
このような1/4インチ、あるいはそれ以下の小さな光学系で、尚且つ大きなズーム比が得られるリアフォーカスズームシステムにおいては、従来のリアフォーカスズームシステムでは無視できたことが、俄かに問題になる。 In such a rear focus zoom system that can obtain a large zoom ratio with a small optical system of ¼ inch or less, it is far more problematic that the conventional rear focus zoom system can be ignored. Become.
そのひとつが、温度によるレンズ鏡筒の伸縮である。周囲温度、あるいはビデオカメラ本体の発熱などによる温度変化により、レンズ鏡筒が伸縮し、そのため図9に示す、バリエータ・レンズ群102の動きにより結像面が動かないように補正するためのコンペンセータ・レンズ群103の軌跡の曲線が微妙に変化する。このため、特開平8−94910などに述べられていように、レンズ鏡筒に温度センサを設け、この温度センサの出力をマイコンに入力し、マイコン内のプログラムにおいてこの温度による変化曲線の補正を行っている。
One of them is the expansion and contraction of the lens barrel due to temperature. The lens barrel expands and contracts due to the ambient temperature or temperature changes due to the heat generated by the video camera body, etc. Therefore, a compensator for correcting the image plane to not move due to the movement of the variator /
又、従来例としては、例えば特許文献1をあげることが出来る。
上記構成に於いて、アイリスエンコーダの温度補償用ダイオードはその補償する対象がIGメータ内部のマグネットとホール素子であるために、その近辺に配置されるのが望ましい。しかるにIGメータは非常に小型化されたものであり、スペースの面で補償用ダイオードをこの内部に配置するのが難しいため、従来はアイリスエンコーダ回路基板上に置かれていた。 In the above configuration, the temperature compensation diode of the iris encoder is preferably arranged in the vicinity of the magnet and the Hall element in the IG meter because the compensation targets are the magnet and the Hall element in the IG meter. However, since the IG meter is very miniaturized and it is difficult to dispose the compensation diode in the space in terms of space, it has been conventionally placed on the iris encoder circuit board.
ここで、IGメータ内部で消費される電力と、回路基板側で消費される電力は一般的には異なるため、動作時の発熱には差があり、そのため、ホール素子・マグネット自体の温度と、回路基板上の温度とは、必ずしも一致しない。 Here, since the power consumed inside the IG meter and the power consumed on the circuit board side are generally different, there is a difference in heat generation during operation, so the temperature of the Hall element / magnet itself, It does not necessarily match the temperature on the circuit board.
また、図10に示すように、マグネットの磁力線本数の温度変化を含むホール素子の出力温度変化特性は、ほぼ線形的であるが、ダイオードのそれは非線形である。このため、正確にマグネットとホール素子の温度変化曲線に沿わせて温度補償するのは難しい。 As shown in FIG. 10, the output temperature change characteristic of the Hall element including the temperature change of the number of lines of magnetic force of the magnet is almost linear, but that of the diode is non-linear. For this reason, it is difficult to accurately compensate the temperature along the temperature change curve of the magnet and the Hall element.
このように、従来のアイリスエンコーダ回路は、十分な温度補償がなされているわけではなかった。特に、絞りの開閉状態がF11やF16などの小絞り状態の時は、そのIGメータの回転角に対するF値の変化が大きく、正確な絞り情報を得ることは困難であった。 Thus, the conventional iris encoder circuit has not been sufficiently temperature compensated. In particular, when the aperture state is a small aperture state such as F11 or F16, the F value changes greatly with respect to the rotation angle of the IG meter, and it is difficult to obtain accurate aperture information.
そのため、絞り制御が周囲温度によって異なる場合があり、円滑が絞り制御が出来ないことがあった。 Therefore, the aperture control may vary depending on the ambient temperature, and the aperture control may not be performed smoothly.
本発明によれば、撮影レンズの鏡筒に取り付けられたリアフォーカスズームシステムの温度補償用温度センサ出力を、アイリスエンコーダの温度補償にも同時に用いることにより、温度変化に影響されにくい、より正確な絞り情報が得られるアイリスエンコーダシステムを得ることが出来る。 According to the present invention, the temperature compensation temperature sensor output of the rear focus zoom system attached to the lens barrel of the photographing lens is also used for temperature compensation of the iris encoder at the same time. An iris encoder system that can obtain aperture information can be obtained.
また従来アイリスエンコーダ回路に用いていた温度補償用ダイオードが不要になり、製造コストを下げることが出来る。 Further, the temperature compensation diode conventionally used in the iris encoder circuit is not required, and the manufacturing cost can be reduced.
以上のように、撮影レンズの鏡筒に取り付けられたリアフォーカスズームシステムの温度補償用温度センサ出力を、アイリスエンコーダの温度補償にも同時に用いることにより、温度変化に影響されにくい、より正確な絞り情報が得られるアイリスエンコーダシステムを得ることが出来る。 As described above, the temperature sensor output for temperature compensation of the rear focus zoom system attached to the lens barrel of the taking lens is also used for temperature compensation of the iris encoder at the same time. An iris encoder system from which information can be obtained can be obtained.
また従来アイリスエンコーダ回路に用いていた温度補償用ダイオードが不要になり、製造コストを下げることが出来る。 Further, the temperature compensation diode conventionally used in the iris encoder circuit is not required, and the manufacturing cost can be reduced.
本発明の実施例を図1及び図2を用いて説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は本発明を用いたビデオカメラの絞り制御の構成を示す。図1に於いて、1から8、及び701各要素は図3に示した従来例と同じであり、10は温度センサである。 FIG. 1 shows the configuration of aperture control of a video camera using the present invention. In FIG. 1, the elements 1 to 8 and 701 are the same as those in the conventional example shown in FIG. 3, and 10 is a temperature sensor.
図5に示した従来例同様、撮影レンズ1により投影された被写体像は撮像素子3により光電変換されて電気信号に変換される。
As in the conventional example shown in FIG. 5, the subject image projected by the photographing lens 1 is photoelectrically converted by the
マイコン5も従来例と同様に、図4に示すプログラムに従って、アイリスエンコーダ回路9より情報により、絞りの開閉状態を検知してその駆動レベルを設定しながら、撮像素子3に投影される被写体像の光量が一定になるように、アイリス駆動回路6に制御信号を与え、アイリス駆動回路6はこの制御信号に従い、IGメータ7を駆動する。レンズ1の鏡筒には、リアフォーカスズームシステムの温度補償のための温度センサ10が取り付けられている。
Similarly to the conventional example, the
図2は本発明を用いたアイリスエンコーダ回路の一例を示す。 FIG. 2 shows an example of an iris encoder circuit using the present invention.
図2において、8及び901〜812までの各要素は図6に示した従来例と同じであり、813は抵抗である。
In FIG. 2,
図6に示した従来例同様、OPアンプ901及び抵抗903・抵抗904・基準電圧812によって構成される定電流回路によりホール素子のバイアス電流が供給される。
Similar to the conventional example shown in FIG. 6, the bias current of the Hall element is supplied by a constant current circuit including an
OPアンプ902及び抵抗905・抵抗906・抵抗907・抵抗908より構成される差分アンプにより、ホール素子出力は適当なレベルまで増幅されてマイコン5のA/D入力に加えられる。
The Hall element output is amplified to an appropriate level by an
ここで、図1に示す、リアフォーカスズームシステムの温度補償用に設けられた温度センサ10の出力を抵抗813を介してOPアンプ902の+側に入力される。
Here, the output of the
温度センサ10の出力電圧は、温度が高いと高くなり、低いと低くなりこの関係はほぼ線形的である。
The output voltage of the
一方、IGメータ7のマグネット701の磁力線本数及びホール素子8の出力は、前述の通り、両者とも負の温度特性を持っていて、これらを含めたホール素子8の出力レベルは、温度が高いと低くなり、低いと高くなるが、抵抗813を介した温度センサ10の出力によりこれが補正される。
On the other hand, the number of lines of magnetic force of the
例えば、温度が高くなると、抵抗813を介した温度センサ10の出力により、OPアンプ901等により構成された定電流回路の基準電位が持ち上げられ、ホール素子8のバイアス電流が増加する。また逆に温度が低くなると、上記定電流回路の基準電位が下げられ、ホール素子8のバイアス電流は減少する。
For example, when the temperature rises, the output of the
前述のように、ホール素子8の出力はそれに流れるバイアス電流と比例関係にあるので、温度による出力レベルの変動が補償されることになる。
As described above, since the output of the
OPアンプ901等により構成された定電流回路の基準電位の入力インピダンスは、抵抗908と抵抗909によって決まるが、これに対して抵抗813の値を変えてやることにより、温度センサ10の温度変化出力レベルと、マグネット701の磁力線本数の温度変化を含むホール素子8の出力温度変化とが相殺されるように一致させることが出来、更にそれぞれの温度変化特性は両者共線形なので、絞りの状態の開放から閉じきりまでの全ての状態においてほぼ完全に一致させることが出来る。
The input impedance of the reference potential of the constant current circuit configured by the
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JP2005060690A JP2006243489A (en) | 2005-03-04 | 2005-03-04 | Diaphragm value detecting circuit |
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JP2010102085A (en) * | 2008-10-23 | 2010-05-06 | Acutelogic Corp | Iris controller and iris control method |
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- 2005-03-04 JP JP2005060690A patent/JP2006243489A/en not_active Withdrawn
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