JPH07295024A - 露光量制御方法及びそれを用いた撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 絞り手段（絞り装置）の持つタイミングの速
い露光調整を損なうことなく光学系の絞り径を理想的な
状態に保つことができる露光量制御方法及びそれを用い
た撮像装置を得ること。 【構成】 撮像光学系Ａにより被写体像を通過光量を制
御する絞り手段Ｂと透過率が制御可能な調光手段Ｃとを
利用して撮像手段Ｅ面上に結像させる際、該撮像手段と
該絞り手段の絞り径を検知する検知手段Ｄとからの信号
に基づいて、制御手段Ｆにより該絞り手段の絞り径が回
折限界とならないように該絞り径を制御すると共に該調
光手段の透過率を制御するようにしたこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は露光量制御方法及びそれ
を用いた撮像装置に関し、特に撮像装置における絞り手
段（絞り装置）の補助手段として、例えばエレクトロク
ロミックガラス等より成る調光素子を該絞り手段と併用
して用いることにより、該絞り手段の持つタイミングの
速い露光調整を損なうことなく光学系の絞り径を理想的
な状態に保つようにして被写体像を撮像するようにし
た、例えば電子スチルカメラやスチルカメラ等に好適な
露光量制御方法及びそれを用いた撮像装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来よりカメラの適正露光条件を設定す
る為に被写界の明るさに応じてシャッタ速度や絞り値を
変化させ、それにより感光材料の感度との調定を図って
いた。

【０００３】しかしながら感光材料の感度の向上あるい
はシャッタ速度を制御する機構の機械的限界等に原因し
て、絞りをより小さな絞り径まで正確に制御する要求が
生まれた。

【０００４】特に最近では撮像素子の高感度化が進み、
ストロボ等の補助光源なしで低照度下でのカメラ撮影が
可能となっているが、これらのカメラ装置で高輝度被写
体を撮影する場合、撮像光学系への供給光量を一定に保
つ為、絞りの径は非常に小さくなる。

【０００５】しかしながら、撮像光学系（結像光学系）
の場合、絞りを絞り込んだ場合、光の回折作用により錯
乱円が大きくなり結像性能が大きく劣化することが知ら
れている。

【０００６】そこで従来は図７、図８に示されるように
絞り部材Ｊの近傍のレンズＫ又は光学素子の光軸近傍に
光アッテネーターＬを配置したり、絞り羽根にＮＤフィ
ルターＭ等の光学素子（調光素子）を貼り付けたりして
絞り径が余り小さくならないように工夫している。

【０００７】しかしながら光アッテネーター等はＡｌそ
の他の金属を蒸着したものを利用する為、透過光量が減
する反面、光の反射も通常のガラスの表面反射に比して
数倍から数十倍ある。この為、レンズ内面反射によるゴ
ースト現象の発生源となるなど好ましい結果が得られて
おらず、又ＮＤフィルター等の調光素子を配置する場
合、それらの部品スペースを確保せねばならず、レンズ
の小型軽量化に反し、又同上のゴースト現象の発生源と
なるなど好ましくなかったし、コストも高いなど難点が
多かった。

【０００８】更に光アッテネーターやＮＤフィルターは
絞りの開放状態においても光線有効径内に存在する為、
ボケ味も悪く絞りの補助手段としては甚だ不完全なもの
であった。

【０００９】そこで従来の撮像装置においては、例えば
特開昭５８−１４５２７８号公報で提案されているよう
に通過光量を制御する絞り部材と透過率が制御可能なエ
レクトロクロミック素子（調光素子）を併用することに
よって上記に示した問題点を解決している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら同公報で
は絞り径が最小絞りの状態となったときエレクトロクロ
ミック素子を光量制御手段により制御するとしており、
その為撮像素子への被写体照度がその状態以上では全て
エレクトロクロミック素子で調光しなければならず、反
応スピードが遅くなるという問題点があった。

【００１１】図６は被写体照度と絞り径との関係を示す
説明図である。同公報において明るい被写体（高輝度被
写体）では図６に示す直線ａの如く常時最小絞り値で使
用する為、被写体深度が深くなりすぎるという傾向にあ
った。

【００１２】本発明は絞り径が回折限界とならないよう
に（予め設定した絞り径以下とならないように）通過光
量を制御する絞り手段（絞り装置）と透過率が制御可能
な調光手段とを補完使用することにより、ゴースト発生
等の難点を廃し、ボケ味も良好に保ちつつ、しかも絞り
径を収差的にも深度的にも理想的な状態で使用すること
ができる露光量制御方法及びそれを用いた撮像装置の提
供を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の撮像装置は、 （１−イ）撮像光学系により被写体像を通過光量を制御
する絞り手段と透過率が制御可能な調光手段とを利用し
て撮像手段面上に結像させる際、該撮像手段と該絞り手
段の絞り径を検知する検知手段とからの信号に基づい
て、制御手段により該絞り手段の絞り径が回折限界とな
らないように該絞り径を制御すると共に該調光手段の透
過率を制御するようにしたことを特徴としている。

【００１４】特に前記検知手段により前記絞り径が予め
設定された径よりも小さくなったことを検知した信号が
得られたときには、前記制御手段は該絞り径を継続して
制御すると共に前記調光手段を作動させるようにしたこ
とを特徴としている。

【００１５】（１−ロ）撮像光学系により被写体像を通
過光量を制御する絞り手段と透過率が制御可能な調光手
段とを利用して撮像手段面上に結像させる際、該撮像手
段への被写体照度が所定値以上となり該絞り手段の絞り
径を検出する検知手段により該絞り径が設定された径よ
りも小さくなったことを検知した信号が得られたときに
は、制御手段により該絞り径を継続して制御すると共に
該調光手段を作動させ、その後該撮像手段への被写体照
度が下がった場合、該調光手段の透過率を固定にしたま
ま該絞り径を制御し、該絞り径が開放近傍に至っても更
に該被写体照度が下がった場合には、該絞り径を継続し
て制御すると共に該調光手段の透過率を制御するように
したことを特徴としている。

【００１６】特に前記調光手段はエレクトロクロミック
ガラスより成っていることや、前記調光手段は２枚の偏
光素子の間にＰＬＺＴを配した調光素子より成っている
ことや、前記調光手段は２枚の偏光素子の間にＬＣＤを
配した調光素子より成っていること等を特徴としてい
る。

【００１７】本発明の露光量制御方法は （２−イ）撮像光学系により被写体像を通過光量を制御
する絞り手段と透過率が制御可能な調光手段とを利用し
て撮像手段面上に結像させる際、該撮像手段への被写体
照度が所定値以上となり該絞り手段の絞り径を検出する
検知手段により該絞り径が設定された径よりも小さくな
ったことを検知した信号が得られたときには、制御手段
により該絞り径を継続して制御すると共に該調光手段を
作動させ、その後該撮像手段への被写体照度が下がった
場合、該調光手段の透過率を固定にしたまま該絞り径を
制御し、該絞り径が開放近傍に至っても更に該被写体照
度が下がった場合には、該絞り径を継続して制御すると
共に該調光手段の透過率を制御するようにしたことを特
徴としている。

【００１８】特に前記調光手段はエレクトロクロミック
ガラスより成っていることや、前記調光手段は２枚の偏
光素子の間にＰＬＺＴを配した調光素子より成っている
ことや、前記調光手段は２枚の偏光素子の間にＬＣＤを
配した調光素子より成っていること等を特徴としてい
る。

【００１９】

【実施例】図１は本発明の実施例１の要部構成図、図２
は本発明の実施例１の被写体照度、絞り径そして調光濃
度（調光量）との関係を説明する説明図である。

【００２０】同図においてＡは撮像光学系（撮影系）、
Ｂは絞り手段としての絞り部材（絞り装置）であり、機
械的に開口径を変えて通過光量を制御している。Ｃは調
光手段としての透過率が制御可能な調光素子であり、例
えばエレクトロクロミックガラスより成っている。Ｄは
検知手段としての検知回路であり、絞り部材Ｂの絞り径
の大きさを検知している。尚、検知回路Ｄは後述するホ
ール素子等の絞り動作回路Ｇと一体をなしていても構わ
ない。

【００２１】Ｅは撮像手段としての撮像素子であり、例
えばＣＣＤ等より成っている。Ｆは制御手段としてのプ
ロセス制御回路であり、撮像素子Ｅからの信号や検知回
路Ｄからの信号を用いて絞り部材Ｂを動作させる絞り動
作回路Ｇや調光素子Ｃの作動を制御する調光装置動作回
路Ｈ等を制御している。調光装置動作回路Ｈは後述する
ようにプロセス制御回路Ｆからの信号に基づいて調光素
子Ｃの作動を制御すると共に該調光素子Ｃの透過率をも
検出している。

【００２２】一般にビデオカメラ等に用いられる従来の
撮像装置においては図５に示すように撮像光学系Ａを通
過した被写体像に基づく光束を撮像素子Ｅ面上に結像さ
せ、該撮像素子Ｅで得られる信号電流をプリアンプ（不
図示）により増幅させ制御回路Ｆへ送出している。ここ
で露光量がチェックされ、該露光量に応じて制御回路Ｆ
により絞り動作回路Ｇを介して絞り部材Ｂを所定の露光
量となるように動作させている。

【００２３】この場合、ＮＤフィルター等の調光素子を
撮像装置に使用した場合、図６に示す実線ｂの如く被写
体照度が所定値Ｒより高くなったとき（状態）はＮＤフ
ィルター等が作用して余り小絞りにならないようにして
いる。しかしながら被写体照度が更に高くなると制御回
路Ｆは絞り部材Ｂを回折限界Ｉを越えてもなお作動させ
ることがあり、この結果解像度を著しく劣化させるとい
う問題点があった。

【００２４】このとき撮像素子ＥとしてのＣＣＤへのチ
ャージ時間を制御する等の所謂電子制御によるシャッタ
ースピードコントロールで絞り径を開くことも可能であ
るが、例えばビデオカメラ等の動画を撮影する場合には
被写体の動作が不自然な動きとなる為、好ましくない。

【００２５】そこで本実施例においてはプロセス制御回
路Ｆにより絞り動作回路Ｇを介して絞り部材Ｂを動作さ
せるにあたり絞り径を検知する検知回路Ｄを設け、撮像
素子Ｅへの被写体照度が所定値を越えて、かつ該検知回
路Ｄにより絞り径が図２に示す如く所定の大きさ（所定
値）Ｐ点を越えて更に小さくなるのを検知したとき、該
調光装置動作回路Ｈにより調光素子Ｃを絞り部材Ｂと併
用して動作させ、入射光量（入射光の強度）に対する絞
り径の動作量を減少させている。これにより調光量を適
切に設定することにより絞り部材Ｂ（絞り径）は回折限
界（予め設定した絞り径以下）Ｉまで絞られることはな
く、前述した従来の撮像装置のように解像度を著しく劣
化させることはない。

【００２６】又、本実施例においては図２に示す如く調
光素子Ｃが動作している状態で、撮像素子Ｅへの被写体
照度が小さくなり始めたら該調光素子Ｃの動作を一旦止
め（メモリー効果により透過率は固定している。）絞り
部材Ｂにより機械的に速やかに露光量の調整を開始す
る。そして検知回路Ｄにより絞り径が開放近傍の所定の
大きさ（所定値）Ｑ点を越えたことを検知したとき、あ
らためて調光装置動作回路Ｈにより調光素子Ｃを絞り部
材Ｂと併用して動作させて透過率（調光量）を制御して
適正露光量を得ている。

【００２７】即ち、本実施例においては上述の如く絞り
径を回折限界Ｉまで絞らないように制御すると共に被写
体照度の微小な変化や急激な変化には絞り部材Ｂで機械
的に速やかに対応し、逆に被写体照度の大きな変化に対
しては調光素子Ｃと絞り部材Ｂとを併用して動作させる
ことによってダイナミックレンジを補完し、これにより
絞り径を収差的にも深度的にも理想的な状態で使用でき
るようにしている。

【００２８】図３（Ａ），（Ｂ）は各々本実施例の制御
の流れを示したフローチャートである。

【００２９】同図（Ａ）は撮像素子への被写体照度が大
きいとき（高輝度被写体）の絞り部材と調光素子との動
作の流れを示しており、同図（Ｂ）は被写体照度が小さ
いとき（低輝度被写体）の絞り部材と調光素子との動作
の流れを示している。

【００３０】次にこのフローチャートに基づいて図２に
示した説明図を参照しながら本実施例の動作を説明す
る。

【００３１】図３（Ａ）はまず検知回路Ｄからの信号に
基づいて絞り径が所定の大きさ（所定値）Ｐ点より大き
いか否かを判別し、大きい場合は絞り動作回路Ｇにより
絞りを閉じ露光量の適正化を得る。一方、絞り径が所定
の大きさＰ点より小さいときは絞り動作回路Ｇにより絞
りを閉じると共に調光装置動作回路Ｈにより調光素子Ｃ
を動作させ露光量の適正化を得る。

【００３２】図３（Ｂ）においてはまず調光素子Ｃが動
作しているか否かを判別し、動作していない状態（調光
濃度の検出がＮＯ）なら絞り動作回路Ｇにより絞りを開
け露光量の適正化を得る。一方、調光素子Ｃが動作して
いる状態（調光濃度の検出がＹＥＳ）なら検知回路Ｄか
らの信号に基づいて絞り径が開放近傍の所定の大きさ
（所定値）Ｑ点より大きいか否かを判別する。絞り径が
所定値Ｑ点より小さい場合は絞り動作回路Ｇにより絞り
を開け露光量の適正化を得る。一方、絞り径が所定値Ｑ
点より大きい場合は絞り動作回路Ｇにより絞りを開ける
と共に調光装置動作回路Ｈにより調光素子Ｃを動作させ
露光量の適正化を得る。

【００３３】このように本実施例においては上述の如く
絞り径が回折限界とならないように（予め設定した絞り
径以下とならないように）絞り部材Ｂと調光素子Ｃとを
併用して作動させ、更に撮像素子Ｅへの被写体照度が所
定値以上となり、かつ検知回路Ｄにより絞り径が設定さ
れた径よりも小さくなったことを検知したときには絞り
径を継続して制御すると共に調光装置動作回路Ｈにより
該調光素子Ｃを作動させ、又その後撮像素子Ｅへの被写
体照度が下がり、かつ絞り径が開放近傍に至ったときで
更に被写体照度が下がった場合には、絞り径を継続して
制御すると共に調光装置動作回路Ｈにより調光素子Ｃの
透過率も制御するようにしている。これにより絞り手段
（絞り装置）Ｂの持つタイミングの速い露光調整を損な
うことなく撮像光学系Ａの絞り径を理想的な状態に保持
している。

【００３４】尚、本実施例においては調光手段として、
エレクトロクロミックガラス（調光素子）を使用した
が、該エレクトロクロミックガラスに限らず、例えば２
枚の偏光素子（偏光板）の間にＰＬＺＴを配置した調光
素子や、２枚の偏光素子（偏光板）の間にＬＣＤ等を配
置した調光素子を用いても良く、更にはそれ以外に透過
率が制御可能な調光素子であっても本発明は前述の実施
例と同様に適用することができる。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば前述の如く絞り径が回折
限界とならないように（予め設定した絞り径以下となら
ないように）絞り手段（絞り装置）と調光手段とを補完
使用することにより、該絞り手段の持つタイミングの速
い露光調整を損なうことなく撮像光学系の絞り径を理想
的な状態に保つことができ、これにより従来の撮像装置
に比べて同一被写体照度に対するレンズ系の持つ解像力
やボケ味を良好に保つことができる露光量制御方法及び
それを用いた撮像装置を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１の要部構成図

【図２】 本発明の実施例１の被写体照度と絞り径と調
光濃度との関係を示す説明図

【図３】 本発明の実施例１の制御を示すフローチャー
ト

【図４】 本発明の実施例１の制御を示すフローチャー
ト

【図５】 従来の撮像装置の要部構成図

【図６】 従来の撮像装置の被写体照度と絞り径との関
係を示した説明図

【図７】 従来例として光アッテネーターを使用した絞
り部材と調光レンズの説明図

【図８】 従来例としてＮＤフィルターを使用した絞り
部材と調光レンズの説明図

【符号の説明】

Ａ 撮像光学系 Ｂ 絞り手段 Ｃ 調光手段 Ｄ 検知手段 Ｅ 撮像手段 Ｆ 制御手段（プロセス制御回路） Ｇ 絞り動作回路 Ｈ 調光装置動作回路

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像光学系により被写体像を通過光量を
   制御する絞り手段と透過率が制御可能な調光手段とを利
   用して撮像手段面上に結像させる際、 該撮像手段と該絞り手段の絞り径を検知する検知手段と
   からの信号に基づいて、制御手段により該絞り手段の絞
   り径が回折限界とならないように該絞り径を制御すると
   共に該調光手段の透過率を制御するようにしたことを特
   徴とする撮像装置。
2. 【請求項２】 前記検知手段により前記絞り径が予め設
   定された径よりも小さくなったことを検知した信号が得
   られたときには、前記制御手段は該絞り径を継続して制
   御すると共に前記調光手段を作動させるようにしたこと
   を特徴とする請求項１の撮像装置。
3. 【請求項３】 撮像光学系により被写体像を通過光量を
   制御する絞り手段と透過率が制御可能な調光手段とを利
   用して撮像手段面上に結像させる際、 該撮像手段への被写体照度が所定値以上となり該絞り手
   段の絞り径を検出する検知手段により該絞り径が設定さ
   れた径よりも小さくなったことを検知した信号が得られ
   たときには、制御手段により該絞り径を継続して制御す
   ると共に該調光手段を作動させ、その後該撮像手段への
   被写体照度が下がった場合、該調光手段の透過率を固定
   にしたまま該絞り径を制御し、該絞り径が開放近傍に至
   っても更に該被写体照度が下がった場合には、該絞り径
   を継続して制御すると共に該調光手段の透過率を制御す
   るようにしたことを特徴とする撮像装置。
4. 【請求項４】 前記調光手段はエレクトロクロミックガ
   ラスより成っていることを特徴とする請求項１、又は３
   の撮像装置。
5. 【請求項５】 前記調光手段は２枚の偏光素子の間にＰ
   ＬＺＴを配した調光素子より成っていることを特徴とす
   る請求項１、又は３の撮像装置。
6. 【請求項６】 前記調光手段は２枚の偏光素子の間にＬ
   ＣＤを配した調光素子より成っていることを特徴とする
   請求項１、又は３の撮像装置。
7. 【請求項７】 撮像光学系により被写体像を通過光量を
   制御する絞り手段と透過率が制御可能な調光手段とを利
   用して撮像手段面上に結像させる際、 該撮像手段への被写体照度が所定値以上となり該絞り手
   段の絞り径を検出する検知手段により該絞り径が設定さ
   れた径よりも小さくなったことを検知した信号が得られ
   たときには、制御手段により該絞り径を継続して制御す
   ると共に該調光手段を作動させ、その後該撮像手段への
   被写体照度が下がった場合、該調光手段の透過率を固定
   にしたまま該絞り径を制御し、該絞り径が開放近傍に至
   っても更に該被写体照度が下がった場合には、該絞り径
   を継続して制御すると共に該調光手段の透過率を制御す
   るようにしたことを特徴とする露光量制御方法。
8. 【請求項８】 前記調光手段はエレクトロクロミックガ
   ラスより成っていることを特徴とする請求項７の露光量
   制御方法。
9. 【請求項９】 前記調光手段は２枚の偏光素子の間にＰ
   ＬＺＴを配した調光素子より成っていることを特徴とす
   る請求項７の露光量制御方法。
10. 【請求項１０】 前記調光手段は２枚の偏光素子の間に
    ＬＣＤを配した調光素子より成っていることを特徴とす
    る請求項７の露光量制御方法。