JP2616297B2

JP2616297B2 - 露光制御装置

Info

Publication number: JP2616297B2
Application number: JP3236202A
Authority: JP
Inventors: 信夫植田; 励中垣内
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-09-17
Filing date: 1991-09-17
Publication date: 1997-06-04
Anticipated expiration: 2012-06-04
Also published as: JPH0575921A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ビデオカメラなどの
レンズ絞り機構を有した露光制御装置及び、ビデオカメ
ラなどのレンズを用いた画像投影装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図９は従来の露光制御装置のレンズ絞り
機構の構成図である。601 が絞り羽、602 はレンズ、60
3 は固定ピン、604 は駆動ピン、605 は駆動棒、606 は
駆動棒605 の動作を駆動ピン604 に伝えるリングであ
る。絞り羽根601 はレンズ602 の周囲に複数枚取り付け
てあるが、説明上、その内の１枚のみを図示している。

【０００３】駆動棒605 を動かすことにより、リング60
6 が回転し、前記リング606 上に固定されている駆動ピ
ン604 が回転することにより、絞り羽根601 は固定ピン
603を支点とし、瞳の大きさを変化させる。

【０００４】図１０は従来の露光制御装置の制御機構を
示すブロック図である。図において、701 はレンズ、70
2 は絞り、703 は光学像を電気信号に変換する撮像素
子、704 は撮像素子の出力を適当な大きさまで増幅する
プリアンプ、705 はプリアンプ704 より出力される映像
信号の内測光領域に該当する部分を抽出する測光回路、
706 は検波回路、708 は垂直及び水平同期パルスなどか
ら測光回路705 を制御するパルス発生回路、707 は検波
回路706 の出力を予め定められた基準電圧に一致するよ
うに絞り702 をフィードバック制御する絞り制御回路で
ある。

【０００５】レンズ701 を通過した光は絞り702 により
適当に減光され撮像素子703 に結像する。撮像素子703
ではこの結像された光学像が電気信号である映像信号に
変換され、プリアンプ704 により後で処理しやすい大き
さまで増幅される。この増幅された映像信号はパルス発
生回路708 で制御されている測光回路705 により、測光
領域の信号だけが検波回路706 に入力される。検波回路
706 で入力信号が積分されて映像信号の測光領域の平均
の明るさに対応したレベルの測光信号となって、絞り制
御回路707 に入力される。絞り制御回路707 はこの値と
予め定められた基準電圧が一致すように絞り702 をフィ
ードバック制御する。

【０００６】しかし、撮像する被写体の種類は無限にあ
り限定できない。この為、固定の測光領域は良好な画像
が獲られる被写体もあれば、この測光領域では正常な画
像が獲られない被写体（いわゆる苦手な被写体）もあ
る。例えば中央部に主要被写体が存在し、背景の大部分
が高輝度であるような、いわゆる逆光時には測光領域内
に背景の大部分を占める高輝度が入ってしまい、この影
響が強く、絞りは主要被写体にとっては閉じ気味にな
り、この為主要被写体は真っ黒になってしまう（黒つぶ
れ）。

【０００７】また逆に背景の大部分が黒である、いわゆ
る過順光時には背景の黒の影響で絞りは主要被写体にと
っては開き気味になり、この為主要被写体のいたるとこ
ろが白に飛んでしまう（白飛び）。

【０００８】次に、画像投影装置についてであるが、図
１１に従来のビデオカメラなどの画像投影装置を示す。
図１１−（ａ）においてレンズ710 を被写体に向け、撮
影する。この時、反射鏡711 は破線の位置にあるので、
被写体はレンズ710 によって撮像素子712 に結像する。
同時に、拡大投射して見たい時は、図１１−（ｂ）のよ
うにシステムを組み直す。この時、反射鏡711 を操作
し、実線で示す水平位置に倒しておく。光源714 に照射
された液晶ディスプレイ713 の映像は、レンズ710 で拡
大されて映し出される。従来例として、特開平2-13071
号公報に示されるカメラ一体形ビデオテープレコーダが
ある。

【０００９】以上のように構成された従来の画像投影装
置では、撮像時と投影時にシステムの構成が変わるた
め、構成を組替えるのに手間がかかる。また、光学経路
の途中を動かすので、結像精度が悪くなる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の露光制御装置
は、以上のように構成されているので、絞りを制御する
上で機械的な動作が多く、そのことにより動作速度も遅
く信頼性の低下という問題があった。更に使用される部
品の点数が多く、構成も複雑で高価であった。また、レ
ンズ系に組み込まれているという構成上、受光素子全体
に対する露光制御しか出来ず、部分的な補正については
不可能であった。さらに、従来の露光制御装置はそれ自
身の機能以外に画像投影も行なうという付加的機能をも
つものはなかった。

【００１１】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、露光制御に空間光変調器を用い
ることにより、機械的動作部分を減らすことができ、構
成点数を減らすことができ、また、部分的な露光制御を
可能とし、安価で信頼性の高い露光制御装置を得ること
ができ、更に空間光変調器を画像発生器として使用する
ことにより、拡大投影機として使用できるという付加的
機能を得ることを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る露光制御装置においては、レンズと光電変換素子と、
各々の光学路に沿って配置された空間光変調器によって
構成され、この空間光変調器によって露光制御を行なう
ものである。

【００１３】請求項２に係る露光制御装置においては、
請求項１において構成されたシステムに露光状態を監視
する露光解析装置と空間光変調器制御装置を設けたもの
である。

【００１４】請求項３に係る露光制御装置においては、
画面全体あるいは一部分の平均輝度を検出して空間光変
調器の全体あるいは一部分を制御するものである。

【００１５】請求項４に係る露光制御装置においては、
スレシュホールドレベルを越える輝度レベル信号をもつ
信号のみの空間光変調器を制御するようにしたものであ
る。

【００１６】請求項５に係る画像投影装置においては、
露光制御に用いていた空間光変調器で画像を形成し、光
源より照射された光をその画像面で反射することによっ
て、画像光を得てレンズ系を通過させて拡大し、投射す
るものである。

【００１７】

【作用】この発明の請求項１に係る露光制御装置では、
レンズによって結像した画像を空間光変調器に面状に配
置された複数の制御可能素子を個々に制御し、光電変換
素子に到達する画像光の全体あるいは一部分の量を制御
することによって露光制御を行なうようにしている。

【００１８】請求項２に係る露光制御装置では、露光解
析装置と空間光変調器制御装置を設けることによって画
像の状態を監視、解析し、露光を制御するようにしてい
る。

【００１９】請求項３に係る露光制御装置では、露光解
析装置において、画像の輝度レベルを解析し、その輝度
レベルが高いときに空間光変調器を制御し露光制御を行
なうようにしたものである。

【００２０】請求項４に係る露光制御装置では、露光解
析装置において、スレシュホールドレベルを越える輝度
レベルをもつ部分を抽出し、そのアドレスに対応した部
分のみ空間光変調器を制御して露光制御を行なうように
している。

【００２１】請求項５に係る画像投影装置では、露光制
御に用いていた空間光変調器で画像を表示することによ
って、画像光が撮像時とは逆経路を通り、画像を投影で
きるようにしている。

【００２２】

【実施例】実施例１．図１は空間光変調器６を用いた露
光制御装置の構成図である。レンズ系１に入射した画像
光はレンズ系２、３、４、５で構成されたレンズを通
り、光学路７を通って空間光変調器６に到達する。前記
レンズ系は、例えば１がフォーカス部、２がバリエー
タ、３がコンペンセーター、４がマスターレンズ、５が
光学フィルタである。

【００２３】本実施例においては、空間光変調器６は変
形可能ミラー装置（ＤＭＤ）として知られている形式の
もので、これについては後に説明する。個々の光ビーム
を十分な高速で方向を向けなおすことができるならば、
他の空間光変調器を用いることもできる。また、光電変
換素子９はＣＣＤとして知られている形式のものであ
る。映像光を十分な高速で光電変換できるならば、他の
光電変換素子を用いることもできる。

【００２４】空間光変調器６の動作を第２図により詳細
に説明する。ミラー20は、垂直面30に対し、点線28で示
す位置から点線44で示す位置へ軸26を中心に移動可能で
ある。「オン」状態の位置においては、ミラー26の縁30
はランディング電極32に接触する。ミラー20は、適切な
電圧を制御電極34に加えることによって、「オン」位置
へ移動させられる。この電極上の電圧は正電極38に加え
られ、そしてインバータ39を介して負電極40に加えられ
る。差動バイアスが電極42を介してミラー20に加えられ
る。破線28で示す位置においては、ミラー20は、第一の
光学路からの画像光の一部又はすべてを、第二の光学路
に沿うように導く。

【００２５】「オフ」状態の時は、ミラー20は、画像光
が第二の光学路に導かれないように、垂直面30若しくは
電極34に負電圧を加えて、破線44で示す位置へ回転させ
る。

【００２６】空間光変調器６は、上記ミラー20が複数個
マトリクス状にならべられ、面状に配置されており、各
々のミラーが個々にまたは同時に制御可能である。

【００２７】前記レンズ系を通り、第一の光学路である
光学路７から前記空間光変調器６に達した光ビームは、
前記空間光変調器６の制御可能素子を制御することによ
って第二の光学路である光学路８に沿って、光電変換素
子９に導かれる。光電変換素子９は、入射した光を電気
信号に変換する。前記制御可能素子を、前記電気信号に
よって制御し、前記光電変換素子９に入射する光の量を
変化させると前記空間光変調器６は光学系の絞りと同じ
働きをする。

【００２８】実施例２．前記実施例１において、前記光
電変換装置９から出力された信号を変換、解析して前記
空間光変調器６に情報をフィードバックしてやることに
よって、リアルタイムに絞り調整を行なうことが可能と
なる。

【００２９】前図１において、前記光電変換素子によっ
て画像光から変換された電気信号についてまでは、前記
実施例１において示した通りである。変換された前記電
気信号は、伝送路10を介してカメラ信号処理装置11に送
られる。カメラ信号処理装置11は、送られてきた電気信
号を、画像信号に変換処理する。画像信号は伝送路12を
介して露光解析装置13に送られる。露光解析装置13は、
画像信号から、例えば、画面全体の輝度レベルや、輝度
的に飽和レベルに達した画素の有無、又、そのアドレス
等を解析する。次に、解析されたデータに基づき、前記
空間光変調器６をどの様に制御するかを処理し、その信
号は伝送路14を介して空間光変調器制御装置15に送られ
る。空間光変調器制御装置15は送られてきた信号によ
り、空間光変調器６の制御可能素子を動かし、画面全体
若しくは一部分の画像光の、前記第二の光路に導く割合
を減少させる。

【００３０】実施例３．前記露光解析装置13は、その内
部での処理の仕方で、空間光変調器６を様々な光学絞り
として活用することが出来る。

【００３１】露光解析装置のブロック図を図３に示す。
前記光電変換素子から送られてきた信号は、カメラ信号
処理装置50で画像信号に変換される。前記画像信号は、
伝送路52を介して露光解析装置51の内部にあるＡ／Ｄコ
ンバータ53に送られ、アナログ・デジタル変換される。
変換された信号は、伝送路54を介して加算器55に送られ
る。

【００３２】カメラ信号処理装置50に内蔵されているＳ
ＳＧより出力される同期信号は、伝送路62を介して、タ
イミング発生器60とＣＰＵ57に送られる。前記タイミン
グ発生器60は、送られてきた同期信号を基に前記加算器
55のタイミングを作る。加算器55は、前記タイミング発
生器60より送られる信号を基に伝送路54から送られてく
る信号を加算する。加算された値は、サンプリングされ
た時の画像の輝度に比例する。この値が伝送路56を介し
て前記ＣＰＵ57に送られる。前記ＣＰＵ57は、予め決め
られた規定値と比較して、その結果にともなう信号を伝
送路63を介してレベル変調器64へ送る。前記規定値は、
伝送路65を通して、外部から設定することが出来る。前
記ＣＰＵ57の行なう処理の詳細については、後に記す。

【００３３】前記レベル変調器64は、前記ＣＰＵ57より
送られてきた信号から、前記空間光変調器６が、画像光
をどの程度前記光電変換素子９に送るかを判断し、その
データ信号を伝送路66を介して、空間光変調器制御装置
67に送る。前記レベル変換器64は、前記ＣＰＵ57に組み
込むことも可能である。

【００３４】第４図は、レベル変換器をＣＰＵに組み込
んだシステムの、画像信号の流れを表わすフローチャー
トである。光電変換素子70から出力された信号は、カメ
ラ信号処理装置71、Ａ／Ｄコンバータ72、加算器73を通
り処理されて、ＣＰＵ74に入力される。ＣＰＵ74では、
まず75でメモリ76がクリアされているかどうかを調べ
る。最初はクリアされているので、Ｙとなり、下の77へ
と進む。77では加算器73より送られてきた信号が、指定
された輝度の指定値より大きいかどうか調べる。今、仮
に規定値以下とすると、Ｙとなり、空間光制御装置78に
は何も指示が出ない。

【００３５】もし、規定値より大きい場合には、前記信
号の値はメモリ76に記憶され、レベル変換の値を変化さ
せ、前記空間光変調器制御装置78が作動する。前記空間
光変調器制御装置78が作動すると、当然光電変換素子70
で受光する光の量が変化する。その信号が信号処理装置
71、72、73を通り再び前記ＣＰＵ74へ入力されると、75
においては、メモリクリアされていないのでＮの経路を
たどる。次に79において、前記信号の値に急激な変化が
あったかを調べる。急激な変化とは、映像が違うものに
切り替わったということになる。今、仮に急激に変わっ
ていないとすると、Ｎとなり下の80へと進む。80ではメ
モリ内の値に対してその規定の値まで下がっているかを
判断する。

【００３６】今、仮に下がっていないとすれば、Ｎとな
り、レベル変換の値を更に変化させ、前記空間光変調器
制御装置78が作動する。次に、80において、メモリ内の
値に対してその規定の値まで下がっている場合、Ｙとな
り、82へとすすむ。82では、現在のレベル変換値をホー
ルドして前記空間光変調器制御装置を現在のまま作動さ
せ続ける。

【００３７】次に、前記光電変換素子70で、信号の値の
急激な変化があった場合、75でＮを選択された信号は79
でＹとなり、83でメモリーの値がクリアされる。前記レ
ベル変換の値が基に戻される。この一連の動作を繰り返
し絞り制御を行なう。

【００３８】実施例４．前記実施例３は、画像面全てに
ついての平均輝度によって空間光変調器を操作し、従来
の絞りの役割をさせていたが、本実施例においては、部
分的に輝度が飽和している所や、スレシュホールドレベ
ルを越えている部分だけ輝度を抑える露光解析装置につ
いて述べる。

【００３９】露光解析装置のブロック図を図５に示す。
また、光電変換素子の結像面と測光エリアと画像入力信
号、Ａ／Ｄコンバータを通した後の信号を図６に示す。
前記実施例３と同様に、カメラ信号処理装置90から出力
された画像信号は伝送路91を介して露光解析装置92へ送
られる。前記露光処理装置92へ送られてきた画像信号
は、Ａ／Ｄコンバータ93に送られ、アナログ・デジタル
変換される。変換された信号は伝送路94を介してピーク
検出器95へ送られる。前記ピーク検出器95はＣＰＵ100
で設定されたスレシュホールドレベルと前記信号とを比
較してオーバーレベルである信号を前記伝送路96を介し
てＣＰＵ100 へ送る。

【００４０】前記ＣＰＵ100 には、前記カメラ信号処理
装置90から伝送路99を介して送られてくる同期信号が、
また、ＣＬＯＣＫ98より伝送路112 を介して送られてく
るクロック信号が、また、伝送路101 を介して前記ＣＬ
ＯＣＫ98より送られてきたクロック信号に同期した測距
エリアタイミングジェネレータ102 より伝送路103 を介
して送られてくる測距エリア信号が入力されている。前
記測距エリアタイミングジェネレータ102 は、測距エリ
アを伝送路111 を介して変更することが可能である。

【００４１】前記ピーク検出器95より送られてきた信号
は、前記ＣＰＵ100 において、前記測距エリアタイミン
グジェネレータ102 と前記カメラ信号処理装置90より送
られてきた同期信号からの信号より割り出されたアドレ
スと一緒にバス104 を介してメモリ105 に記録される。
また、前記ＣＰＵ100 では、前記ピーク検出器95より送
られてきた前記信号のオーバーレベル分に対応したレベ
ル信号を伝送路107 を介してレベル変換器108 へ、ま
た、オーバーレベルしている画素のアドレスを伝送路11
3 を介して空間光変調器制御装置110 へ送る。

【００４２】前記レベル変調器108 は、前記ＣＰＵ100
より送られてきた信号から、前記空間光変調器６が、画
像光をどれ位前記光電変換素子９に送るかを判断し、そ
のデータ信号を伝送路109 を介して、前記空間光変調器
制御装置110 に送る。前記レベル変換器108 は、前記Ｃ
ＰＵ100 に組み込むことも可能である。

【００４３】図７に加算器の出力とレベル変換器の出力
及び空間光変調器の「オン」の期間の関係の一例を図示
する。今、加算出力が小さいとすると、レベル変換器の
出力は大きい、つまり空間光変調器の「オン」期間が長
いわけである。次に、左側の点線より右の領域では前記
ＣＰＵが働き、レベル変換出力が減少し、空間光変調器
の「オン」期間も減少する。更に加算出力が大きくな
り、スレシュホールドレベルである右側の点線を右側に
越えてしまった場合、レベル変換出力はミニマムの値を
保ち続ける。レベル変換出力が変化する区間である二つ
の点線の間の領域の変化量は、希望する変化量に設定で
き、連続的であっても離散的であっても構わない。

【００４４】実施例５．画像投影機の機能をもたせた露
光制御装置の実施例を図８に示す。露光制御については
前出図１を用いて示した前記実施例１及び前記実施例２
の通りである。本実施例においては画像投影機能につい
て示す。

【００４５】図８において、光源120 より発された光は
反射鏡121により集光され、光学路133 を通りレンズ122
へ導かれる。レンズ122 、123 、124 は、光学路133
を通ってきた光が光学路125 に示すような光束になるよ
うに働くビームコラムネータを形成する。前記光束は第
四の光学路である前記光学路125 を通り前記空間光変調
器６に導かれる。前記空間光変調器６は露光制御時の
「オフ」状態である図２における点線44の状態を「オ
ン」状態、つまり、制御入力34に負電圧を入力した場合
を「オン」とする。

【００４６】記憶媒体127 は伝送路129 を介してカメラ
信号処理装置11から送られてくる画像信号や、伝送路13
0 から送られてくる外部からの画像信号を記憶させてお
くことが出来る。前記画像信号は、伝送路131 を介して
画像投影ＣＰＵ128 へ送られる。前記画像投影ＣＰＵ12
8 は、伝送路134 を介して直接画像信号を入力すること
も可能である。

【００４７】前記画像投影ＣＰＵ128 は、入力された前
記画像信号を空間光変調器に画像表示させるためのデー
タに変換し、伝送路132 を介して空間光変調器制御装置
15に送り、空間光変調器６を制御する。前記空間光変調
器６は個々の制御可能素子を伝送路16を介して送られて
きたデータによって制御され、制御可能素子面で画像を
形成する。

【００４８】第四の光学路を通ってきた光はこの画像を
形成した前記空間光変調器６へ入射し、反射した画像光
は、第三の光学路である光学路７を通り、各レンズ系
５、４、３、２、１を通り、拡大され画像投影される。

【００４９】

【発明の効果】以上のように、露光制御に空間光変調器
（ＤＭＤ）を用いることによって機械的動作部分が減
り、機構部分も簡単になり、また、部分的な露光制御が
可能となり、さらに安価で信頼性の高い露光装置が得ら
れるという効果がある。また、空間光変調器に画像を表
示し、光源より光を与えて反射させることにより、画像
を投影させる事が出来るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】露光制御装置の構成図。

【図２】空間光変調器の構造図。

【図３】実施例３における露光解析装置のブロック図。

【図４】ＣＰＵ内部のフローチャート。

【図５】実施例４における露光解析装置のブロック図。

【図６】測距エリアと画像信号、及びＡ／Ｄ変換信号の
関係図。

【図７】加算出力とレベル変換出力及び空間光変調器の
ＯＮ期間の関係図。

【図８】拡大投影機能をもつ露光制御装置の構成図。

【図９】従来の絞りの構成図。

【図１０】従来の露光制御装置のブロック図。

【図１１】従来の拡大投影装置の構成図。

【符号の説明】

１、２、３、４、５レンズ系６空間光変調器９光電変換器 20 ミラー 51 露光解析装置 74 ＣＰＵ 92 露光解析装置 710 レンズ 711 反射ミラー 713 液晶ディスプレイ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体を結像させるレンズと、前記レン
ズを通過した光を電気信号に変換して出力する光電変換
素子と、前記レンズを通過する第一の光学路と、前記光
電変換素子に入射する第二の光学路とに沿って設置さ
れ、面状に配置された複数の制御可能素子を有している
空間光変調器とを備え、前記光電変換素子の出力信号に
より前記空間光変調器に配置された複数の制御可能素子
を個々に制御することにより、前記第一の光学路からの
光を前記第二の光学路に導く第一の状態と前記第一の光
学路からの光を前記第二の光学路に導かない第二の状態
とを可能としたことを特徴とする露光制御装置。
【請求項２】被写体を結像させるレンズと、前記レン
ズを通過した光を電気信号に変換して出力する光電変換
素子と、前記レンズを通過する第一の光学路と、前記光
電変換素子に入射する第二の光学路とに沿って設置さ
れ、面状に配置された複数の制御可能素子を有している
空間光変調器と、前記光電変換素子の出力信号の露光レ
ベルを解析する露光解析手段と、該露光解析手段より出
力される信号により前記空間光変調器を制御するための
空間光変調器制御手段とを備え、前記露光解析手段の出
力に基づき前記空間光変調器に配置された複数の制御可
能素子を個々に制御することにより、前記第一の光学路
からの光を前記第二の光学路に導く第一の状態と前記第
一の光学路からの光を前記第二の光学路に導かない第二
の状態とを可能としたことを特徴とする露光制御装置。
【請求項３】前記露光解析手段は、前記光電変換素子
の出力信号の内、画面全体あるいは一部分の平均的な輝
度レベルを検出することを特徴とする特許請求項第２項
記載の露光制御装置。
【請求項４】前記露光解析手段は、前記光電変換素子
の出力信号の内、所定の輝度レベルを越える画面全体あ
るいは一部分の信号部分を検出することを特徴とする特
許請求項第２項記載の露光制御装置。
【請求項５】被写体を結像させるレンズと、前記レン
ズを通過した光を電気信号に変換して出力する光電変換
素子と、前記レンズを通過する第一の光学路と、前記光
電変換素子に入射する第二の光学路とに沿って設置さ
れ、面状に配置された複数の制御可能素子を有している
空間光変調器と、前記空間光変調器から結像レンズを通
過する第三の光学路と、前記空間光変調器に入射する第
四の光学路に沿って配置された光源とを備え、前記空間
光変調器に配置された複数の制御可能素子を個々に制御
することにより、第一のモードとして、前記第一の光学
路からの光を前記第二の光学路に導く第一の状態と前記
第一の光学路からの光を前記第二の光学路に導かない第
二の状態とを可能とし、更に、第二のモードとして、前
記第四の光学路を通過した光源からの光を前記第三の光
学路へ導く第三の状態と、前記第四の光学路を通過した
光源からの光を前記第三の光学路へ導かない第四の状態
とを可能したことを特徴とする露光制御装置。