JP5058479B2 - 撮像装置の絞り制御装置 - Google Patents
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Description
本発明は、絞りの動作のハンチングを防止する撮像装置の絞り制御装置に関する。
ビデオカメラ等の撮像装置の機械的に動作する絞り制御の方式として、例えば、位置サーボ制御等、種々の方式が提案されている。
この位置サーボ制御を絞りに適用した場合、機械的に動作する絞り位置によって変化するホール素子センサを位置センサとして用いて、この位置と絞りの制御すべき目標位置との差、つまり、偏差に対してゲイン、位相補償等の処理を施す。
この処理により駆動信号として絞りの駆動コイルに電流を流すことで絞りを動作させ、その結果、絞りの位置が変わり、位置センサの出力が変わる。
この動作を繰り返すことにより所望の位置へ絞りを動作させる事ができる。
ここで位置信号のノイズや他の外乱要素、温度変化による周波数特性の変化等によって位置制御しても目標位置に停止せず、目標位置付近で絞りが開閉動作を繰り返すハンチング現象が発生する場合がある。
サーボ動作周期が遅ければ光量変化として現れ、サーボ動作周期が早い場合には目に見える光量変化は現れないが、その代わり動作音が発生する場合がある。
この対策として絞りの位置信号と目標位置の偏差が一定以下の場合には偏差量を０として不用意な動作をさせない、いわゆる、不感帯を設ける従来例がある。
特開平１０−２７６３６３号公報（特許文献１）により、カメラ露出関連の不感帯を設ける従来例が提案されている。
この従来例では、シャッタスピードとゲインの関係よりシャッタスピードの不感帯量を変更する等の処理が行われている。
特開平１０−２７６３６３号公報（特許文献１）
この位置サーボ制御を絞りに適用した場合、機械的に動作する絞り位置によって変化するホール素子センサを位置センサとして用いて、この位置と絞りの制御すべき目標位置との差、つまり、偏差に対してゲイン、位相補償等の処理を施す。
この処理により駆動信号として絞りの駆動コイルに電流を流すことで絞りを動作させ、その結果、絞りの位置が変わり、位置センサの出力が変わる。
この動作を繰り返すことにより所望の位置へ絞りを動作させる事ができる。
ここで位置信号のノイズや他の外乱要素、温度変化による周波数特性の変化等によって位置制御しても目標位置に停止せず、目標位置付近で絞りが開閉動作を繰り返すハンチング現象が発生する場合がある。
サーボ動作周期が遅ければ光量変化として現れ、サーボ動作周期が早い場合には目に見える光量変化は現れないが、その代わり動作音が発生する場合がある。
この対策として絞りの位置信号と目標位置の偏差が一定以下の場合には偏差量を０として不用意な動作をさせない、いわゆる、不感帯を設ける従来例がある。
特開平１０−２７６３６３号公報（特許文献１）により、カメラ露出関連の不感帯を設ける従来例が提案されている。
この従来例では、シャッタスピードとゲインの関係よりシャッタスピードの不感帯量を変更する等の処理が行われている。
絞りのＦ値と絞り位置を示すホール素子の出力の関係は図２（ａ）に示されるように、絞りを絞っていくとＦ値が１．４、２．０、２．８、４．０…と増えていく毎に光量が１/２ずつになる。しかし、絞り位置は１/２とはならず、非線形な増減を示す。
Ｆ２２等の閉じている側と、Ｆ１．４等の開いている側とを比較すると、Ｆ２２等の閉じている側のホール素子出力の変化が小さくなる。
そのためＦ値毎の一定ホール素子出力変化時の光量変化は、Ｆ２２等の閉じている側が大きい。
この結果、図２（ｂ）に示されるように位置による光量敏感度はＦ２２等の閉じている側がＦ１．４等の開いている側に比べて高い。
上述の従来例の特開平１０−２７６３６３号公報（特許文献１）のシャッタ速度については、ホール素子のような非線形な増減ではない。
この従来例のように、Ｆ１．４等の開いている側で光量変化が目立たない量を一定の不感帯量として設定すると、この不感帯量は、Ｆ２２等の閉じている側において光量変化に対応できなかった。
このため、絞り動作のハンチングを確実に防止できないという問題があった。
そこで、本発明は、不感帯量を可変にすることで絞り動作のハンチングを確実に防止する撮像装置の絞り制御装置を提供することを目的とする。
Ｆ２２等の閉じている側と、Ｆ１．４等の開いている側とを比較すると、Ｆ２２等の閉じている側のホール素子出力の変化が小さくなる。
そのためＦ値毎の一定ホール素子出力変化時の光量変化は、Ｆ２２等の閉じている側が大きい。
この結果、図２（ｂ）に示されるように位置による光量敏感度はＦ２２等の閉じている側がＦ１．４等の開いている側に比べて高い。
上述の従来例の特開平１０−２７６３６３号公報（特許文献１）のシャッタ速度については、ホール素子のような非線形な増減ではない。
この従来例のように、Ｆ１．４等の開いている側で光量変化が目立たない量を一定の不感帯量として設定すると、この不感帯量は、Ｆ２２等の閉じている側において光量変化に対応できなかった。
このため、絞り動作のハンチングを確実に防止できないという問題があった。
そこで、本発明は、不感帯量を可変にすることで絞り動作のハンチングを確実に防止する撮像装置の絞り制御装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために本発明に係る撮像装置の絞り制御装置は、機械的に動作する絞り手段と、前記機械的に動作する絞り手段の絞り量を制御する制御手段と、前記絞り手段の絞り位置を検知する検知手段と、前記絞り手段の目標位置を決定する決定手段と、を有する撮像装置の絞り制御装置において、前記目標位置と前記絞り位置との偏差量が所定量以下である場合、前記所定量を不感帯量と判断し、前記偏差量を０とする判断手段と、前記絞り手段の複数の絞り位置と前記複数の絞り位置にそれぞれ対応する不感帯量とを記憶する記憶手段と、前記記憶された複数の絞り位置と前記記憶された前記複数の絞り位置にそれぞれ対応する不感帯量とから、前記記憶された複数の絞り位置以外の絞り位置における光量変化に対応する不感帯量を算出する演算手段と、を有し、前記不感帯量は、前記絞り手段が開いている側の方が前記絞り手段が閉じている側に比べて多いことを特徴とする。
本発明に係る撮像装置の絞り制御装置によれば、偏差量が所定量以下の場合は前記所定量を不感帯量と判断し、前記偏差量を０とする不感帯判断手段を有し、前記不感帯量は前記絞り位置に応じて可変する。
このため、不感帯量を可変にすることで状況によって絞りの動作のハンチングをより確実に防止する。
さらに、本発明に係る撮像装置の絞り制御装置によれば、不感帯量は前記絞り位置から算出される光量敏感度に比例して設定する。
これにより、光量変化内に対応した不感帯量にすることができ、適切な露光量と音やハンチングのない絞り制御を実現する。
このため、不感帯量を可変にすることで状況によって絞りの動作のハンチングをより確実に防止する。
さらに、本発明に係る撮像装置の絞り制御装置によれば、不感帯量は前記絞り位置から算出される光量敏感度に比例して設定する。
これにより、光量変化内に対応した不感帯量にすることができ、適切な露光量と音やハンチングのない絞り制御を実現する。
以下、本発明を、その実施例に基づいて、図面を参照して説明する。
図１を参照して本発明の実施例１である絞り制御装置が適用される撮像装置を説明する。
まず、光学系に入射した被写体１００からの光２００は固定レンズ群１０１、変倍を行うバリエータレンズから成るズームレンズ群１０２を通過する。
光量調節を行う為のＮＤフィルタ１０３を光束２００ａ中に出し入れすることで、所定の光量に落とし光量を調節する。
ＮＤフィルタ１０３を通過した光２００ｂは絞り１０４に入り、機械的に動作する機構により光量を可変に調節して所望の光量にされる。
光量が調整された光２００ｃは、固定されている第三レンズ群１０６、フォーカシングを行うコンペンセータレンズから成るフォーカスレンズ群１０７を通過し、カメラ側のインターレースＣＣＤ等の撮像素子１０８上で結像する。
撮像素子１０８では結像された光２００ｄを電気信号Ｓ１に変更する。
電気信号Ｓ１が撮像処理手段１０９によってＡＧＣ（オートゲインコントロール）や色調整等を行った後、記録処理手段１１０に映像信号Ｓ２として入力され録画される。
また、撮像処理手段１０９から出力される映像信号Ｓ２を基に光量検出装置１１５では、現在の映像信号Ｓ２が適正な光量なのかを計測し、撮像素子１０８に入る光２００ｄの評価値として検波評価値信号Ｓ３をマイコン１１４に入力する。
まず、光学系に入射した被写体１００からの光２００は固定レンズ群１０１、変倍を行うバリエータレンズから成るズームレンズ群１０２を通過する。
光量調節を行う為のＮＤフィルタ１０３を光束２００ａ中に出し入れすることで、所定の光量に落とし光量を調節する。
ＮＤフィルタ１０３を通過した光２００ｂは絞り１０４に入り、機械的に動作する機構により光量を可変に調節して所望の光量にされる。
光量が調整された光２００ｃは、固定されている第三レンズ群１０６、フォーカシングを行うコンペンセータレンズから成るフォーカスレンズ群１０７を通過し、カメラ側のインターレースＣＣＤ等の撮像素子１０８上で結像する。
撮像素子１０８では結像された光２００ｄを電気信号Ｓ１に変更する。
電気信号Ｓ１が撮像処理手段１０９によってＡＧＣ（オートゲインコントロール）や色調整等を行った後、記録処理手段１１０に映像信号Ｓ２として入力され録画される。
また、撮像処理手段１０９から出力される映像信号Ｓ２を基に光量検出装置１１５では、現在の映像信号Ｓ２が適正な光量なのかを計測し、撮像素子１０８に入る光２００ｄの評価値として検波評価値信号Ｓ３をマイコン１１４に入力する。
マイコン１１４は、光量検出手段１１５から出力される信号Ｓ３のデータを基にオートアイリス制御を行う処理計算を行う。
マイコン１１４は、さらに、絞り操作手段１１６の設定されたＦ値にする固定絞り動作を行う処理計算等を行う。
絞り１０４は、機械的に動作する絞り手段の絞り量を計って絞り位置を検知する検知手段１１１を有し、現在の絞り量を電気的に検知する。
絞り駆動手段１１２は、この絞り量を変化させる手段である。
光量検出手段１１５で測定された検波評価値に応じて、マイコン１１４が最適な絞り量になる為の移動量と制御方向を計算し、絞り駆動手段１１２で位置サーボ動作を行うことにより絞り形状を変化させ絞り量を制御する。
この検波評価から絞り動作までの一連の動作を繰り返すことにより、最適な光量制御を行う。
また、レンズ駆動装置、レンズ位置検出装置等を使い、バリエータレンズから成るズームレンズ群１０２、コンペンセータレンズから成るフォーカスレンズ群１０７等を動作させてズーム動作、フォーカシング動作等も行う。
マイコン１１４は、さらに、絞り操作手段１１６の設定されたＦ値にする固定絞り動作を行う処理計算等を行う。
絞り１０４は、機械的に動作する絞り手段の絞り量を計って絞り位置を検知する検知手段１１１を有し、現在の絞り量を電気的に検知する。
絞り駆動手段１１２は、この絞り量を変化させる手段である。
光量検出手段１１５で測定された検波評価値に応じて、マイコン１１４が最適な絞り量になる為の移動量と制御方向を計算し、絞り駆動手段１１２で位置サーボ動作を行うことにより絞り形状を変化させ絞り量を制御する。
この検波評価から絞り動作までの一連の動作を繰り返すことにより、最適な光量制御を行う。
また、レンズ駆動装置、レンズ位置検出装置等を使い、バリエータレンズから成るズームレンズ群１０２、コンペンセータレンズから成るフォーカスレンズ群１０７等を動作させてズーム動作、フォーカシング動作等も行う。
上述では撮像装置に適用された実施例１を説明したが、さらに、図３に示されるフローチャートで絞り操作手段１１６で所定の固定Ｆ値が設定されたときの固定絞り動作を説明する。
まず、ユーザが絞り制御手段１１６でユーザが設定した絞り値を検知して、その絞り値を目標位置に設定する、即ち、目標となる目標位置を決定する処理を行う（Ｓ３０１）。
次に、絞り位置検知手段１１１で現在の絞り位置検知処理を行う（Ｓ３０２）。
次に、Ｓ３０２で得られた絞り位置の情報を基に絞りのＦ値を計算する。
さらに、図４に示されるＦ値と不感帯量で表される対応関係をマイコン１１４内に代表値をデータとして保存し、間の値は補間計算で計算し、絞りの不感帯量を算出する。
絞りが開いている側程、不感帯量は多く、閉じている側だと不感帯量は少なくなる。即ち、不感帯量は、絞り手段が開いている状態の方が絞り手段が閉じている状態に比べて多くする。
次に、図示されるように絞りの目標位置と現在の絞り位置の差を取ることで偏差量とその制御方向をマイコン１１４で計算する（Ｓ３０４）。
次に、先に求めた偏差量と不感帯量を比較して（Ｓ３０５）、不感帯量が偏差量よりも大きければ偏差量を０にする（Ｓ３０６）。具体的には、所定量と偏差量とを比較して偏差量が所定量以下の場合は該所定量を不感帯量と判断し、該偏差量を０とする。それ以外の場合は何もせず次の処理へ進む。
次に、先に求められた偏差量を適切なゲインをかけて（Ｓ３０７）、次の処理で位相補償を行い制御量を出す（Ｓ３０８）。
その求められた制御量と方向を制御電圧に変換して適切な駆動信号を生成する（Ｓ３０９）。
この一連の流れを繰り返すことで絞りの位置サーボ制御が行われる。
まず、ユーザが絞り制御手段１１６でユーザが設定した絞り値を検知して、その絞り値を目標位置に設定する、即ち、目標となる目標位置を決定する処理を行う（Ｓ３０１）。
次に、絞り位置検知手段１１１で現在の絞り位置検知処理を行う（Ｓ３０２）。
次に、Ｓ３０２で得られた絞り位置の情報を基に絞りのＦ値を計算する。
さらに、図４に示されるＦ値と不感帯量で表される対応関係をマイコン１１４内に代表値をデータとして保存し、間の値は補間計算で計算し、絞りの不感帯量を算出する。
絞りが開いている側程、不感帯量は多く、閉じている側だと不感帯量は少なくなる。即ち、不感帯量は、絞り手段が開いている状態の方が絞り手段が閉じている状態に比べて多くする。
次に、図示されるように絞りの目標位置と現在の絞り位置の差を取ることで偏差量とその制御方向をマイコン１１４で計算する（Ｓ３０４）。
次に、先に求めた偏差量と不感帯量を比較して（Ｓ３０５）、不感帯量が偏差量よりも大きければ偏差量を０にする（Ｓ３０６）。具体的には、所定量と偏差量とを比較して偏差量が所定量以下の場合は該所定量を不感帯量と判断し、該偏差量を０とする。それ以外の場合は何もせず次の処理へ進む。
次に、先に求められた偏差量を適切なゲインをかけて（Ｓ３０７）、次の処理で位相補償を行い制御量を出す（Ｓ３０８）。
その求められた制御量と方向を制御電圧に変換して適切な駆動信号を生成する（Ｓ３０９）。
この一連の流れを繰り返すことで絞りの位置サーボ制御が行われる。
以上説明したように、図５（ａ）に示されるように不感帯が設けられていない場合は、目標位置付近でハンチング動作を起こす場合がある。
しかし、図５（ｂ）に示されるように不感帯を適切に設けることでハンチング動作を停止させることができる。
また、図５（ｂ）に示されるように目標位置に停止しない場合はあるが、不感帯量が光量変化に対応した大きさに設定されるため光量ズレが、どの絞り位置でも許容範囲内に収めることができる。
しかし、図５（ｂ）に示されるように不感帯を適切に設けることでハンチング動作を停止させることができる。
また、図５（ｂ）に示されるように目標位置に停止しない場合はあるが、不感帯量が光量変化に対応した大きさに設定されるため光量ズレが、どの絞り位置でも許容範囲内に収めることができる。
１００ 被写体 １０１ 固定レンズ群
１０２ ズームレンズ群 １０３ ＮＤフィルタ
１０４ 絞り １０６ 第三レンズ群
１０７ フォーカスレンズ群 １０８ 撮像素子
１０９ 撮像処理手段 １１０ 記録処理手段
１１１ 絞り位置状態検出手段 １１２ 絞り駆動手段
１１４ マイコン １１５ 光量検出手段
１１６ 絞り制御手段 ２００ 光
１０２ ズームレンズ群 １０３ ＮＤフィルタ
１０４ 絞り １０６ 第三レンズ群
１０７ フォーカスレンズ群 １０８ 撮像素子
１０９ 撮像処理手段 １１０ 記録処理手段
１１１ 絞り位置状態検出手段 １１２ 絞り駆動手段
１１４ マイコン １１５ 光量検出手段
１１６ 絞り制御手段 ２００ 光
Claims (2)
- 機械的に動作する絞り手段と、前記機械的に動作する絞り手段の絞り量を制御する制御手段と、前記絞り手段の絞り位置を検知する検知手段と、前記絞り手段の目標位置を決定する決定手段と、を有する撮像装置の絞り制御装置において、
前記目標位置と前記絞り位置との偏差量が所定量以下である場合、前記所定量を不感帯量と判断し、前記偏差量を０とする判断手段と、
前記絞り手段の複数の絞り位置と前記複数の絞り位置にそれぞれ対応する不感帯量とを記憶する記憶手段と、
前記記憶された複数の絞り位置と前記記憶された前記複数の絞り位置にそれぞれ対応する不感帯量とから、前記記憶された複数の絞り位置以外の絞り位置における光量変化に対応する不感帯量を算出する演算手段と、を有し、
前記不感帯量は、前記絞り手段が開いている側の方が前記絞り手段が閉じている側に比べて多いことを特徴とする撮像装置の絞り制御装置。 - 請求項１に記載の撮像装置の絞り制御装置を有する撮像装置。
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