JPS6267522A - カメラの絞り制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は、瞬間絞り込み測光によるカメラの絞り制御装
置に関するものである。

（発明の背景） 従来、カメラの絞り制御方式の一つとして、絞りを絞り
ながら変化していく測光出力を検出し、この測光値が目
標絞り値に相当する量にほぼ等しく成った時に絞り掛止
信号を出力して絞りを制御する、所謂「瞬間絞り込み測
光による絞り制御方式」があった。

第８図は瞬間絞り込み測光による絞り制御方式の回路図
である。撮影レンズの絞りＳｔは、通常、バネによって
絞り込む方向に付勢されており、レンズの絞りＳｔに連
動したレバーを例えばカメラボディの絞り込みレバーに
より目標の絞り値に対応した位置に制御し、該絞り込み
レバーによって絞りを掛止できる構造となっている。第
８図ではこのような機械的連動については省略し、レン
ズの絞りを通過してきた光量が絞り込みの過程で減少し
ていくのを検出して、目標の絞り値に相当した光量にほ
ぼ等しく成った時に絞り掛止信号を出力する電気的な制
御回路を示したものである。撮影レンズを通過してきた
光はボディ内の測光用センサであるフォトダイオードＰ
Ｄで光電変換される。この電流は測光アンプＯＰＩの負
帰還路のダイオードＤによって対数的に圧縮された電圧
に変換される。測光アンプＯＰＩの出力Ｖαはレンズの
絞りＳｔが絞られていのに従って低下していくので、目
標の絞り値に相当する電圧Ｖｒｅｆ　と比較して等しく
成った時に絞り掛止信号を出力して、絞りＳｔの絞り込
みを係止する。しかし、絞り掛止信号を出力されてから
絞りを掛止するための掛止機構が実際に動作するまでに
は、遅延時間ｄｔがあるために、アンプＯＰ２．抵抗Ｒ
，コンデンサＣで構成さる微分回路を用いて測光出力■
αを不完全微分し、遅延時間内に絞りが絞り込まれる予
測値を測光出力■αに加えた出力■βをコンパレータＣ
ＯＭの入力としている。つまり、アンプＯＰ２の入出力
関係は、 ■β（ｔ）　＝　（１＋ＣＲ−）　Ｖｃｒ（ｔ）ｔ で表すことができるため、遅延時間ｄｔで絞られる看を
測光出力換算でｄＶとすると、 ｄ　Ｖ　＝　ＣＲ−Ｖα（１） ｔ となるようにＣＲを選ぶことによって遅延時間で絞りが
進む量ｄＶまで考慮して絞りを制御できることになる。

コンパレータＣＯＭの出力は、絞り掛止信号としてトラ
ンジスタＴｒを制御して絞り係止用マグふノドＭｇを制
御し、絞りＳｔの絞り込みをストップさせる。

第９図は、第８図のアンプＯＰ１の出力■αとアンプＯ
Ｐ２の出力■βとが、絞りＳｔの絞り込み変化と共に減
少していく様子をしめしている。

出力Ｖβは出力Ｖαの微分埴に係数ＣＲを乗じた量だけ
先行して減少しているのがわかる。つまり、出力Ｖβは
測光値の予想値であり、これと目標の絞り値に相当する
電圧Ｖｒｅｆとを比較すれば、遅延時間ｄｔを考慮した
絞り制御をとなる。

以上は従来の瞬間絞り込み測光による絞り制御の概要で
あるが、この絞り制御方式は、アナログ制御であるため
に回路の部品数が第８図に示したものより実際には多く
必要となり、その為に回路をＩＣ化した場合のビン数も
多くなってしまう。

その為に、実装上繁雑であること、また微分回路を含む
ためノイズの影響を受けやすく実装上の配慮が必要とな
る。また、遅延時間に絞りが進む量を測光出力の微係数
を用いて推定しているために、絞りの走行特性が直線的
、つまり第８図の測光出力Ｖαの変化が一定の傾きで制
御され場合には予測精度は高いが、しかし加速度的に絞
り込まれる場合には、傾きが遅延時間中に変化する影響
がでて遅延時間が大きくなるほど絞りの進み量の予測値
が不足して絞りは目標の絞り値より絞り過ぎて係止され
るようになる等の欠点があった。

（本発明の目的） 本発明はこれらの欠点を解決し、ノイズの影響を受けに
くく、また回路の部品点数の少ない安定した絞り性能を
持ち、レンズの絞り走行特性が直線的でない場合でもこ
れに対応した制御により目標の絞り値に制御する能力の
ある絞り制御装置を提供することを目的とする。

（実施例） 第１図〜第６図は本発明の実施例であり、絞りＳｔ及び
測光回路（フォトダイオードＰＤ、アンプＯＰ　１．ダ
イオードＤ）及びトランジスタＴｒ及び絞り係止用マグ
ネットＭｇは、第１図の構成と同様である。測光回路の
測光出力はマイクロコンピータ（以下、マイコンと呼ぶ
）１内でＡＤ変換された後にデジタル演算処理される。

第２図は測光出力が絞りに伴い減少していく様子を表し
たもので第９ＵＡと同様なものであるが説明の簡単の為
に縦軸を絞り値とした。この絞り値はマイコンｌでＡＤ
変換される測光値に対応する。第２図では説明の為に時
刻ｔ０から直線的に絞りが動き始める単純なモデルを示
した。本発明では遅延時間による絞り掛ＩＪ：タイミン
グの遅れを従来の微分回路による補償による方法に換え
て、最新の測光値と所定時間過去の測光値との差により
、時間当たりの絞り走行速度を計算し、これにより遅延
時間での絞りＳｔの進み量を予測して最新の測光値に加
え、これが予め露出演算で算出された目標絞り値に等し
くなった時に、絞り掛止信号を出力することを基本とし
ている。

この予測の方法を第２図により詳しく説明する。

最新の測光値が時刻ｔ２に得られたとすると、対応する
絞り値がＦ、であり、これより一定時間過去の時刻１．
における測光値に対応した絞り値がＦＡである。そうす
ると、 （、Ｆａ　−Ｆａ　）／　（ｔｔ　−ｔｔ　）により時
間当たりの絞り走行速度が計算できる。

遅延時間をｄｔとすると、 （ＦＡ　　Ｆｌ　）ｄ　ｔ／　（ｔｚ　　　ｔｔ　）で
遅延時間での絞りＳｔの進み量が計算できる。

従って、絞り値 Ｆｓ　　　（Ｆａ　　Ｆｓ）　ｄｔ／　（ｔｘ　　ｔｔ
　）は、時刻ｔ２で絞り掛止信号を出力した時に実際に
絞りＳｔが掛止される時の絞り値を表している。

マイコン１は、この絞り値を露出演算で算出された目標
絞り値と比較することにより、目標絞り値で絞りＳｔが
停止するように絞り掛止信号を出力するタイミングが決
定される。

第２図では絞り走行速度がリニアの単純なモデルで基本
的な制御方法について説明したが、実際の絞りの走行曲
線は第２図はど単純ではないものも多いので、第３図に
より実際に近い制御方法を説明する。

第３図では絞りＳｔが加速度的に走行している時の走行
曲線を示している。通常、逼影レンズはこのような特性
を多少は持っているので、これに対する絞り制御方法は
実用性のあるものとなる。

第２図のように絞り走行特性が直線であると仮定して、
遅延時間後の絞り位置（予測値）を第３図の８点で同様
に計算すると０点となるが、絞り加速特性より実際の絞
り位置はＤ点となっている。

従って０点とＤ点との絞り値の差（Ｆｅ　−Ｆａ　）が
予測値との誤差となる。このような誤差は、従来の微分
回路による補償方式でも同様に存在し、これは各時刻で
の絞り走行曲線の微係数（第９図ではｄＶ／ｄｔ）が時
々刻々と変化するからである。実際的には接線による予
測では必ず誤差となる。これを補うために、本発明では
先に述べた線形予測値に、絞りの走行速度をパラメータ
として非線形補償量を計算して加えることにより、遅延
時間後の紋り位置の予測を行う。

第３図により説明すると、時刻ｔ！で遅延時間（ｄｔ−
ｔ３　　　Ｌｘ）後の絞り位置を前述のように線形予測
によると０点となるが、さらに絞り走行速度（Ｆａ　　
Ｆｌｌ）　／　（ｔｔ　　　ｔｔ　）をパラメータとし
て、これより遅延時間後の絞り位置り点と０点との非線
形補償量（ＦＣ−Ｆｄ　）を算出し、これを線形予測し
た絞り値Ｆｃより減して絞り値Ｆ４を算出するわけであ
る。絞り走行速度と非線形補償量がどのように対応する
かは絞り走行曲線によって変化するが、交換レンズ全体
の走行曲線がほぼ等しいと見なせる場合は、非線形補償
量をマイコン１のソフトウェアの対応テーブルに予め入
れておき、絞り走行速度を計算する毎にテーブルより非
線形補償量（前取って実験により求めた量）を参照する
ようにすればよい。

即ち、絞り走行速度 （ＦＡ−Ｆａ　）／　（ｔｚ　〜１＋）をパラメータと
して非線形補償量（Ｆｃ　　Ｆａ）を第１図のマイコン
１のＲＯＭに格納しておけばよい。

また、交換レンズの絞り走行曲線が交換レンズ全体で一
つの典型曲線として代表できない場合には、交換レンズ
を幾つかのグループに分けてそれらに応じて数種類のテ
ーブルをマイコン１のＲＯＭに用意し、どのテーブルで
非線形補償量を補正するかはカメラボディが交換レンズ
の種類を識別することで行う。

以上は本発明の基本的原理の説明であるが、さらに考慮
すべき問題は、測光出力にノイズ成分が含まれていて、
さらにカメラボディ内部の電気回路から発生するノイズ
が測光出力に影響を与えるために、これまで述べた絞り
値の計算に誤差を与えることである。

第３図ではＡ点、Ｂ点ともにノイズを含んだ測光値をＡ
Ｄ変換した値によるために最新の絞り値Ｆｏの測定誤差
に加え、絞り走行速度が（ＦＡ　−ＦＭ　）により計算
されている為に、絞り値Ｆ、の測定誤差の影響もうけ、
（Ｆｍ　　Ｆｃ）や（Ｆｃ　　Ｐａ）の計算精度は低減
し、絞り制御精度が低下する。こうした測光出力に含ま
れるノイズによる影響を軽減するために、従来の微分回
路による制御方式では測光出力に適当な時定数をもった
フィルターを入れて測光出力から高周波成分を除いてい
た。この方法は、測光アンプの応答性が絞りの変化に対
して制御上問題のないようにして高周波ノイズのみを減
衰させるように工夫するものだが、フィルターの遅延時
間を考慮すると時定数の選び方が微妙であり、部品数も
増す。しかし本発明の別の実施例ではＡＤ変換された測
光イ直に対しソフトウェアによるフィルタリングを行っ
ているのでノイズの影響を軽減できる。第４図はこのこ
とを説明した図である。

第４図では、曲線Ｚがノイズを含んだ測光出力を示し、
曲線Ｗがノイズを含まない理想的な測光出力を示す。実
施例ではフィルターの実現方法として、動的に４個ずつ
の連続した測光値を加算平均している。つまり、新しい
測光値がＡＤ変換されると、これと過去３回の測光値を
加算平均してフィルターされた測光値を得る。第４図で
は曲線Ｚで示されるでいる新しい測光値がＡＤ変換され
る度に、マイコン１内のＲＡＭのメモリセルａ　６．　
ａ　１．　ａ　ｌ　ａ　３には古い順に過去の測光値が
最新の測光値と入れ換えられ、即ちメモリセルに（ａａ
、ａ＋、ａｚ、ａｌ　）　、（ａ＋、ａｚ、ａ３．ａ６
　）、（ａｘ、ａｓ、ａｏ、ａ＋　）　、・・・・・と
いうように順次入れ換えられ、このメモリセルに格納さ
れた最新の４個の測光データＸｏ　−ＸＩ−Ｘｚ　−Ｘ
３が平均されて平均測光データＹｏ　、Ｙ＋　、Ｙｚ、
Ｙ、となる。

このフィルターされた平均測光データＹ１１は、元の測
光データに比べてノイズが低減されているので、第３図
の説明のように遅延時間後の絞り位置を予測すれば測光
値の測光データで制御する場合に比べて安定度のよい絞
り制御が可能となる。

ただし、この加算平均を用いたフィルタ一方式を用いる
と時刻ｔ、に計算されるフィルター出力は、以下述べる
ようになる。第５図に示すように例えばフィルターする
測光データの個数をｍ（ここでは４個）、測光値のＡＤ
変換される間隔を時間でとすると、前記フィルター出力
の得られる時刻はＡ点、Ｂ点での平均測光値を求める為
に（ｍ−１）　　τ／２だけ最新の測光値の得られた時
刻ｔ１４、ｔｔａより過去となる。そのために、本来の
絞り掛止信号が出てから実際に絞りＳｔが係止されるま
での遅延時間ｄｔにこの時間を加えたものを遅延時間と
して、絞り位置を予測しなくてはならない。従って、第
５図ではフィルターによる遅延時間（ｍ−１）ｒ／２−
１．５ｒに絞りＳｔを係止するための機械的遅延時間ｄ
ｔを加えた遅延時間（１，５τ＋ｄｔ）を、考慮して絞
り制御を行う。

次に、上述した制御を行うマイコン１のソフトウェアの
流れについて説明する。

第６図ではポインタによるデータ格納の様子を示したも
ので、ａ０〜ａ、は測光データを格納するＲＡＭのメモ
リセル、ｂ、〜ｂ、ｌはフィルター済データを格納する
ＲＡＭのメモリセル、ポインタ１はメモリセルａ、のＲ
ＡＭのポインタ、ポインタ２はメモリセルｂ、ｌのＲＡ
Ｍのポインタである。マイコン１は内蔵したＲＡＭ内に
、測光回路により出力される測光値のＡＤ変換された測
光データを記憶させる。このＲＡＭ内では前述した如く
古くなった測光データを順次新しい測光データに書き換
えていき、使用するＲＡＭの格納場所個数を減らしてい
る。第４図の例ではＡＤ変換された測光値の測光データ
の最新のものを４個保持していればよく、それ以前の測
光データは消去されている。従って、第６図では例えば
ＲＡＭのメモリセルを４つ用意しておき、新しく測光値
がＡＤ変換される度に一番古いデータの記憶されたメモ
リセルに古いデータに換えて新しいデータが書き込まれ
る。使用するＲＡＭのメモリセルをａＯ＋ａ、、ａｚ、
ａ３　とすると、測光データＸｏ〜Ｘａをａｏから）傾
にａ、まで格納し、次に新しい測光データＸ、が入力さ
れると、次の測光データは再びａｏから順に格納されて
い（、また新しい測光データを格納する度に、メモリセ
ルａ０〜ａ、の測光データを加算平均し、加算平均され
たフィルター済データ（平均測光データＹ、）を別に設
けられたＲＡＭのメモリセルｂ７に格納する。フィルタ
ー済データ用のＲＡＭのメモリセルｂ、ｌの個数は絞り
走行速度を求めるのに必要な数であればよく０例えば、
その必要個数が時間間隔（Ｌｘ　　　ｊ＋）中のデータ
数であれば、測光データと同し要領で周期的にフィルタ
ー済データをメモリセルｂ、ｌに格納していく。このよ
うなＲＡＭの使い方をする為に、通常はどのＲＡＭに格
納すべきかを記憶するためのポインタを設ける。

測光データがＡＤ変換されると、ＲＡＭ内のポインタ１
で示されるアドレスに順に格納され、ポインタ１はイン
クリメントされる。この結果、ポインタ■はｍ＋ｌにな
ると０にクリアされて（モードｍの剰余の計算）次の測
光データがメモリセルａ０に格納される。第４図の例で
はｍ＝３であり、ポインタをインクリメントして４にな
るとＯにクリアされる。

ポインタ２ではポインタ１と同様にメモリセルｂ、−ｂ
、にはフィルター済データが順次格納され、ポインタ２
だけインクリメントされ、そしてポインタがｎ＋１にな
ると０にクリアされる。

従って、第５図において、ＲＡＭ内にフィルター済デー
タｂｎが絞り走行速度を計算に必要な個数（ｔｚ　　　
ｔ＋　）／τ＋１となれば、この格納されたばかりのフ
ィルター済データを使って絞り走行速度を計算でき、そ
して０点の位置を予測できて非線形補償量を考慮してＤ
点の位置が予測できる。この際に、最後に格納されたフ
ィルター済データはＢ点に相当し、ポインタ２ではイン
クリメントされ、次の絞りの予測位置を計算できる。

尚、絞り走行速度を検出するのに時間間隔をどのくらい
とったら良いのか考えると、この時間間隔が短すぎると
、絞りが少ししか進まないので測光値の変化が少なく検
出精度が悪くなり、また長すぎると線形成分の検出精度
は上がるものの非線形補償量が大きくなり、幾つもの交
換レンズに同一の非線形デープルを用意して制御すると
その誤差が大きくなるし、走行曲線の曲がりが大きい場
合には、たとえ一つの交換レンズであっても絞り走行速
度のわずかな検出誤差が非常に大きな非線形補償量とな
ってあられれるためにやはり問題となる。実際にはこれ
らのバランスから、絞り走行速度の計測精度が実用上問
題ない範囲でなるべく時間間隔を短くしてゆくのが望ま
しい。

第７図では、フローチャートを示し絞り制御の方法を説
明する。ステップＳ１にて、カメラのシャツタレリーズ
２口を押圧して、シャツタレリーズを行う。ステップＳ
２にて、露出因子（シャンタタイム、フィルム感度２被
写体輝度等）から露出演算が行われ、ステップＳ３にて
絞り制御の撮影モード（プログラム撮影モード、シャッ
タ優先撮影モード等）になついるか否か判別し、絞り制
御の撮影モードでなければ、ステップＳ４に進み撮影を
行い、また絞り制御の撮影モードであれば、ステップＳ
５に進む、ステップＳ５にて、リフロードタイマをスタ
ートさせる。このリロードタイマの作動により、マイコ
ン１が内蔵のタイマ回路を繰り返し作動させて一定周期
毎にインクラブドフラグをセットする。従って、タイマ
回路の計時する一定周期を、前述した時間τとすると、
インクラブドフラグがセントされる度に測光値のＡＤ変
換を行って、一定周期τで測光値をサンプリングするこ
とができる。

ステップＳ６にて前記タイマ回路の一部周期τの計時が
完了したかどうかテストしており、実質的には前記イン
クラブドフラグがセットされたかをテストしている。ス
テップＳ７にて測光値をＡＤ１１換し、ステップＳ８に
てその測光値のＡＤ変換された測光データＸ、を加算平
均したフィルター済データＹ。を算出し、ステップＳ９
にてこのフィルター済データＹ１をＲＡＭのメモリセル
ｂ１に格納している。ステップ３１０にて、ポインタ２
のメモリセルｂ、、をインクリメントし、このＲＡＭの
メモリセルのデータ保持数を越えると、その結果、ステ
ップ３１１にてポインタ２では次のデータがメモリセル
ｂ０から格納されるようにクリアされる。

ステップＳＩ２にて前述した如く絞り走行速度を算出し
、第５図においてその絞り走行速度はＢ点での平均測光
データＹ、からＡ点での平均測光データＹＡを引いたも
のを時間間隔 （１１１＋）で割ったものであり、即ちｖ−（ＹＡ　−
Ｙｌ　）／　（ｔｚ　−ｔ＋　）である。

ステップ３１３にて、線形予測値を求め、第５図におい
て０点の予測値は、ステップＳ１２で求めた絞り走行速
度Ｖに時間間隔（ｔｌ−ｔ２）を掛けた値を平均測光デ
ータＹ、から減算したちのであり、即ち、 である。

ステップＳ１４にて、交換レンズの種類により非線形補
償量が必要か否か判別する。必要であれば、ステップＳ
１５にて交換レンズに対応する非線形補償ＩＣ（ｙ）を
予測値Ｙｃに加え、即ち、Ｙｏ　＝　Ｙｃ　＋　Ｃ（ｙ
） となる。ステップＳ１６にて、露出演算で求められた適
正な絞り（ｉ！　（目標絞り値）とステップ５１５にて
求められた絞り値Ｙ０とを比較して、絞り値Ｙ０が目標
絞り値に達していれば、ステップ３２１に進み絞り掛止
信号を出力して絞り３ｔの絞り込みを停止させ、前記予
測値が正確であれば第５図の時刻ｔ、の適正絞り値で制
御され、ステップ３２２でシャフタ制御されて撮影が完
了することになる。ステップ３１６にて絞り値Ｙゎが目
標絞り値に達していなければ、ステップ３１７に進み、
ステップＳ７でスタートした測光値のＡＤ変換の終了す
るのを待って、ステップ５１８にてＲＡＭのポイント１
で指定されるメモリセルａ、、に最新の測光データを格
納し、ステップＳＩＳ及び３２０にて前述のステップ３
１０及びＳＩＴと同様にインクリメントとクリアが行わ
れ、ステップＳ６に戻り、目標絞り値に達するまで再度
繰り返される。

尚、このフローチャートから明らかなように、測光値の
フィルター処理や絞り予測値の計算は、測光値のＡ、Ｄ
変換中に行われているので、第５図の説明では測光値の
フィルター出力が時間（ｎ−１）　　τ／２だけ測光出
力の変化に対して遅れているとしたが、第７図のフロー
チャートでは新しい測光値をＡＤ変換している時に、フ
ィルター処理しているのは前回にＡＤ変換された測光デ
ータであるので、実際には更に時間でだけ遅れて時間（
ｎ−３）　　τ／２遅れることになる。従って、第５図
ではフィルター出力の遅れ時間は、ｄｔ＋（ｎ−３）　
　τ／２となる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば１．従来の微分回路による
絞り制御方式に対し、測光値をＡＤ変換した後はデジタ
ル信号処理するために回路部品を少なくでき、また絞り
走行特性まで考慮して絞り値の予測が出来るのでより正
確な絞り制御ができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は本発明の実施例であり、第１図は絞り
制御装置の説明図、第２図〜第５図は絞り値（測光値）
と時間との関係を示す関係図、第６図はマイコン１内の
ＲＡＭのメモリマツプ図、第７図はマイコン１のフロー
チャート図である。 第８図及び第９図は従来例であり、第８図は絞り制御装
置の説明図、第９図は測光出力値と時間との関係を示す
関係図である。 （主要部分の符号の説明）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）、瞬間絞り込み測光により、絞り制御を行うカメ
   ラの絞り制御装置において、 光電変換した測光値を周期的にＡＤ変換す るＡＤ変換手段と、 絞り込み過程の測光値をモニタすると共に、前記ＡＤ変
   換手段により新しい測光値がＡＤ変換される毎に最も古
   い測光値と入れ換え、所定時間過去のＡＤ変換値まで記
   憶しておく記憶手段と、 前記記憶手段の最新の記憶値と前記所定時 間過去の記憶値との差から絞り走行速度を計算する処理
   手段と、 絞り掛止信号が出力されてから実際に絞り 掛止めされるまでの遅延時間経過後の絞り位置を前記絞
   り走行速度より予測して、予測された絞り値と予め行わ
   れた露出演算で計算された絞り制御目標値とがほぼ等し
   くなった時に前記絞り掛止信号を出力する絞り制御手段
   とを有することを特徴とするカメラの絞り制御装置。
2. （２）、前記記憶手段は、前記ＡＤ変換手段によりＡＤ
   変換した測光値を過去所定回数分記憶し、その記憶され
   た所定回数個の測光データに基づき演算されて平滑化さ
   れた測光データを、所定時間過去の平滑化された測光デ
   ータまで記憶すると共に、前記平滑化された測光データ
   が新しいＡＤ変換値から計算される度に最も古い前記平
   滑化された測光データと入れ換えて最新の平滑化された
   測光データを記憶し、 前記処理手段は、前記記憶手段に記憶され た前記最新の平滑化された測光データと所定時間過去の
   平滑化された測光データとの差から絞り走行速度を計算
   することを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の
   カメラの絞り制御装置。
3. （３）、前記絞り制御手段は、前記処理手段により計算
   された絞り走行速度に前記遅延時間を掛けて線形予測値
   を求め、この線形予測値に絞り走行速度をパラメータと
   した非線形成分を加えて前記遅延時間後の絞り位置を予
   測して前記絞り掛止信号を出力するようにしたことを特
   徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のカメラの絞り
   制御装置。