JPS6380233A - ビデオカメラの外光式ホワイトバランス装置用測光光学系 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、ビデオカメラにおける自動ホワイトバランス
装置に用いる、外光方式の測光光学系に関する。

従来の技術 外光方式による自動ホワイトバランス装置の光学系の従
来例を、第１図に示す。白色拡散板（１）を透過してき
た光は、レンチキュラーレンズＣ）によって、色温度検
出用の受光部（３］へ導かれる。白色拡散板（１）は、
より広範囲の光を受光するために設けられており、色温
度検出用の受光部（３］は、フィルタ（３Ｆ）と受光素
子（３Ｐ）とからなっている。

フィルタ（３Ｆ）は、たとえば第２図に示すように、赤
（ＲＦ）・青（ＢＦ）の２色のフィルタからなっており
、これらのフィルタを透過した赤および背の２色の光を
２個の受光素子が受け、それらの受光素子の出力に基づ
いて不図示の公知の色温度調整回路（たとえば、特開昭
５９−１３２３２１　）によって、自動的にホワイトバ
ランスが行なわれる。

発明が解決しようとする問題点 しかし、従来の技術では、光が白色拡散板（１）および
レンチキュラーレンズ（２）を透過してくるため、光量
低下が免れず、低照度の被写体に追随するのが困難であ
るという欠点がある。それに加え、白色拡散板（１］の
指向性のため、高輝度物体（たとえば、太陽光の斜入射
）に対して、受光素子面上の照度分布が均一にならない
という欠点もある。

目　　　　　的 本発明の目的は、前述した諸欠点をなくした、自動ホワ
イトバランス装置に用いられる、外光方式の測光光学系
を提供することである。

問題点を解決するための手段 上記の目的を達成するために、本発明の測光光学系は、
撮影レンズとは異なった結像レンズ系と、その結像レン
ズ系の射出瞳を、後方に位置する受光素子面上に投影す
るコンデンサレンズとで、構成されている。

作　　　用 本発明によれば、結像レンズ系に入射した光は、光量が
低下することなく、コンデンサレンズを透過して、受光
部に到達する。その際、コンデンサレンズによって、受
光素子面上の照度分布が均一になる。

実施例 次に、図面に基づいて、本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第３図は、本発明に用いられるホワイトノ（ランスのた
めの光学系を示す模式図である。

図において、光は左方から入射し、結像レンズ（４）に
よって、コンデンサレンズ（５）上に被写体像が結像さ
れる。そして、コンデンサレンズ（５）は、結像レンズ
（４）の射出瞳を、後方に配置する色温度検出用の受光
部（６ンの受光面上に投影する。こうして受光部（６）
は光を受け、その出力に基いて従来技術として述べたと
同様に、自動ホワイトバランスが行なわれる。

次に、各部材について、詳しく説明する。

結像レンズ（４）は、その画角が、不図示の撮影光学系
のズームレンズの広角端での画角に等しいか、あるいは
、やや大きめとなっている。なぜなら、画角に応じたホ
ワイトバランスにするためには、画角、あるいは、それ
よシ広い範囲の色温度を測定しなければならないからで
ある。というのも、もし、画角よυ狭い範囲の色温度を
測定すれば、光源が、画角には入っているが、色温度を
測定している範囲に入っていないということがおこり、
そのときの色温度は、本来、必要とする被写体を照射し
ている光源の色にならないからである。

次に、本実施例に用いられるコンデンサレンズ（５］に
ついて、さらに詳細に説明する。

第４図は、このコンデンサレンズ（５）の光学的配置を
示す模式図である。同図において、（Ｅ）は結像レンズ
（４）の射出瞳を示し、（Ｒ）は受光部（６）の受光面
を示す。図のように、 ａ：射出瞳（Ｅ）からコンデンサレンズ（５）までの距
離 ｂ：コンデンサレンズ（５）から受光面（Ｒ）までの距
離 ｄ：射出瞳（Ｅ）の径 ｄ′：受光面（Ｒ）の径 とすると、結像レンズ（４］を透過した光を効率よく受
光部（６）に導くためには、次の条件を満足することが
望ましい： ｆ　＝　ａｄ’／（ｃｌ＋ｄ’　） ｂ＝ａｄ’／ｄ。

ただし、ｆはコンデンサレンズ（５）の焦点距離である
。本実施例では、上記の条件を満足することによシ、コ
ンデンサレンズ６）全面を透過した光を、受光面の各点
に均一に導くことができる。

受光部（６）は、従来の技術のところで述べたように、
第２図に示したフィルタと、受光素子とから構成されて
いる。

次に、第５図に、本発明の光学系の具体例を示す。

この具体例では、結像レンズ（４］は４群４枚のレンズ
系から構成され、コンデンサレンズ（５）ａ、２枚のレ
ンズから構成されている。なお、結像レンズ系は、撮影
レンズ系のズームレンズの広角端での画角とほぼ等しい
か、あるいは、やや大きめの画角を得るように設計され
ている。

なお、結像レンズ系（４）の構成枚数を削減するために
、あるいは、軽量化を図るために、プラスチック非球面
レンズを結像レンズ系（４）に採用することも可能であ
る。また、コンデンサレンズについても、非球面レンズ
を導入して、収差性能を高めることも可能である。

ところで、本実施例では、コンデンサレンズ（５）を透
過した光が、直接、受光部（６）に受光されるように構
成されていたが（第６図（３）参照）、受光部（６）の
受光面（Ｒ）の位置に、光ファイバー（ＯＦ）の一端を
配し、その他端から射出される光を、受光部（６）が受
光するように構成してもよい（第６図（ｂ）参照）。こ
の場合、光ファイバー（ＯＦ）として指向性のないミキ
シング作用のある光ファイバーを用いることによシ、ミ
キシング効果をいっそう高め、受光素子面に、よシ均一
に光を導くことができる。ここに言うミキシング作用の
ある光ファイバーとは、次のような作用をもつものであ
る二元ファイバーの入射面のある一部に入射した光であ
っても、光ファイバーの放射面の全面に広がって放射さ
れる；つまシ、細いファイバーを束ねたような構造のも
のではない。

次に、結像レンズ系（４）の結像面に、測光範囲規制手
段（７）を設けた実施例について述べる。測光範囲規制
手段（力を設けることによシ、後に述べるように、撮影
レンズ系のズームレンズのズーミングと連動した測光や
、スポット測光などが可能となる。

第７図に、本実施例の模式図を示す。測光範囲規制手段
（７］を設けたこと以外は、第３図と同じであるので、
測光範囲規制手段（７）以外の部材については、説明を
省略する。

第７図において、左方から入射した光は、結像レンズ（
４）によって、測光範囲規制手段（７］上に結像される
。そして、測光範囲規制手段（７］によって、規制され
た、測光に必要な光だけがコンデンサレンズ（５）に到
達し、以下、前に述べたようにして、自動ホワイトバラ
ンスが行なわれる。

第８図は、ズーミングによる撮影レンズ系のズームレン
ズの画角の変化に応じて、あるいは、独立して（たとえ
ば、撮影者の意図により、ある画角の範囲のみの色温度
を測定したいとき）、測光範囲を変えたときの画角と測
光範囲を示している。

この測光範囲を変えるには、第７図に示した測光範囲規
制手段（７）を、電気光学効果素子で構成し、各測光範
囲に応じて光の透過部分を変えるように電気的に制御す
ればよい。

第９図に、電気光学効果素子を用いた測光範囲規制手段
の例を示し、第１１図にズーミングによる撮影光学系の
ズームレンズの画角の変化に応じて測光範囲を変えるた
めの制御ブロック図を示す。

また、第１θ図は、電気光学効果素子の実施例の断面図
である。

電気光学効果素子は、第１Ｏ図に示すように、ガラス基
板の）上に、透明電極層（９）、着色層（１０）、イオ
ン伝導性絶縁層（１１）、もう一つの透明電極層（１２
）を順次に積層した、周知の構造を有する。そして、着
色層（１０）の例としては、遷移金属酸化物のＷＯａ、
イオン伝導性絶縁層（１１）の例としては、５ｉＯｚが
知られている。

第９図に示す測光範囲規制手段は、第１０図に示したよ
うな層構造を有する固体型電気光学効果素子を用いたも
のである。電気光学効果素子の上の 面そ透明電極層（１２）は、平面上、間隙によって互い
に隔てられた矩形状の複数の帯状部Ａ、Ｂ、Ｃとして形
成され、隣り合う帯状部（たとえばＡ、！：Ｂ）えばＧ
ＡＢ）によって接続されている。

この場合のゲート部ＧＡＢ　、Ｇ＠６は、狭幅部と向に
引き出したリード部３と、ガラス基板（８）の全面にわ
たって設けられた透明電極（９）との間に電圧Ｖｌを印
加すると、図に破線で示すように、時計回υに着色が進
行するが、ゲート部ＧＡＢの幅を適とができる。

そして、Ｖ２（Ｖｌ＜Ｖ２）の電圧を印加したときに初
めて、帯状部Ｂを帯状部Ａに続けて着色させ、これは、
■１の電圧を印加したときには、帯状部Ａおよびゲート
部ＧＡＢの電気的抵抗によって、帯状部・Ｂに加えられ
る電圧は、着色するのに必要な電圧以下に低下するため
である。

なお、Ｖｌ、Ｖ２　、Ｖ３の値としては、それぞれ３Ｖ
。

３．５ｙ＋４ｙなどとすればよい。

第１１図において、レンズ可変情報発生回路ン（“ （１３）は、不図示の撮影レンズ系のズームリングの焦
点距離の３つの範囲に応じて、互いに異なって０Ｎ−Ｏ
ＦＦするスイッチ（Ｓｌ）〜（Ｓ３）の、ＯＮ　−０Ｆ
Ｆ状態に応じたズーム信号を発生する。電圧発生回路（
１４）は、ズーミングによって変化する画角に応じて、
それに対応した測光範囲の外枠を着色するために、レン
ズ可変情報発生回路（１３）からのズーム信号に応じた
電圧を発生する。そして、この発生した電圧を電気光学
効果素子（１５）に印加することによシ、第９図で説明
し九ように測光範囲を変えていく、こうして、撮影レン
ズ系のズームレンズのズーミングと連動して、測光範囲
を変えることができる。

なお、スイッチ（Ｓｌ）〜（Ｓ３）の例としては、第１
２図のようなものがある。第１２図で、（、％’ｆＴ’
：ｊは撮影レンズ系のズームレンズのズームリングと連
動して、図中、左右へ移動する摺動部材である。

また、（ＣＴ）および（ＰＩ）〜（Ｐｌ）は、そのズー
ムレンズの固定筒に形成されたパターンである。

それらの摺動部材（ＶＴ）およびパターン（ＣＴ）、（
Ｐｌ）〜（Ｐｌ）は、いずれも、導体（たとえば、銅）
でできている。パターン（ＰＩ）〜（Ｐｌ）　Ｈｌそれ
ぞれ、スイッチ（Ｓｌ）〜（Ｓ３）に対応してお動部材
（ＶＴ）によってショートされ、スイッチ（Ｓｌ）がＯ
ＮＩ、たことになる。

ところで、第１１図では、撮影レンズ系のズームレンズ
のズーミングにより、測光範囲を変える立して、すなわ
ち、画角の変化と独立して、測光範囲を変えることがで
きるのは、言うまでもない。

したがって、色温度のスポット測光等、撮影者の思いの
ままの測光が可能となる。

ここで、スポット測光は、次のような場合に有効である
。

（ａ）　　屋内から屋外を撮影する場合で、色温度検出
範囲内に屋内の光源（たとえば蛍光灯）が入ってしまう
場合。

この場合、屋内の光源からの光を遮断しなければ、屋外
の被写体の適正な色温度が得られない。

Φ）色温度検出範囲内に、複数個の光源がある場合。

この場合、スポット測光によシ、特定の光源のみの色温
度を測定するのが可能となる。

なお、本実施例では、測光範囲規制手段（７）を電気光
学効果素子で構成したが、液晶で構成するこことも可能
である。

第１３図に、測光範囲を電子ビューファインダー　（２
０）に表示する方法を示す。

これは、ズームレンズのズーミングによって測光範囲を
変える場合よシも、画角の変化と独立して測光範囲を変
える場合（スイッチ（Ｓｌ）〜（Ｓ３）が手動操作の場
合）に必要となる。

（１６）は同期分離回路であシ、映像信号（りを入力し
て、水平同期信号（Ｈ）と垂直同期信号（Ｖ）とを、キ
ャラクタジェネレータ（１８）に出力する。

（１７）はマイクロコンピュータであシ、たとえば手動
操作されるスイッチ（Ｓｌ）〜（Ｓ３）の０Ｎ−ＯＦＦ
状態に応じて回路（１３）によシ形成する測色エリアデ
ータを読み込み、そのデータに基づいて、キャラクタジ
ェネレータ（１８）に、エリア表示用キャラクタ（＊　
［／Ｉ　、　％　Ｌ　／Ｉ　すど）のコードとアドレス
を出力する。そして、キャラクタジェネレータ（１８）
は、マイクロコンピュータ（１７）からのデータによシ
、水平同期信号（Ｈ）と垂直同期信号（Ｖ）に同期して
、キャラクタ信号（Ｃ）をミックス回路（１９〕に出力
する。続いて、ミックス回路（１９）は、映像信号（Ｉ
）とキャラクタ信号（Ｃ）とをミックスして、最終的な
映像信号を電子ビューファインダー　（２０）に出力す
る。

なお、第１３図では、マイクロコンピュータ（１７）は
、測色エリアデータを４ピツトのステート信号として読
んでいるが、入力方法は、これに限ったものではなく、
任意である。また、マイクロコンピュータ（１７）の出
力方式は、使用するキャラクタジェネレータ（１８）に
よって決まる。

第１４図は、第８図の測光範囲に応じたビューファイン
ダー内の表示例を示しておシ、測光範囲の四隅が１　「
“などで表わされている。

発明の効果 以上、詳述したように、本発明の自動ホワイトバランス
装置は、従来の外光方式による自動ホワイトバランス装
置の諸欠点をなくすことができる。

すなわち、次のような効果がある。

（ａ）　　白色拡散板、レンチキュラーレンズを用いな
いので、光が、光量低下することなく、受光素子面に到
達する。したがって、従来技術では困難であった、低照
度の被写体に対してもホワイトバランスが行なえるよう
になる。

（ｂ）　　コンデンサレンズを用いて、光を受光素子面
上に拡散するので、従来技術での、拡散板の指向性によ
る拡散の不均一がなくなる。すなわち、完全拡散光が得
られる。

また、実施態様環によれば、測光範囲規制手段によって
測光範囲を変えることができるので、実画面に対して任
意の測光ができる。したがって、従来技術では画角が常
に一定であるが故にできなかった、スポット測光などの
撮影者の思いのままの測光や、ズームレンズと連動した
測光ができる。

さらに、実施例によれば、撮影者が自分の意志で測光範
囲を変えたい場合、測光範囲をビューファインダーに表
示しているので、撮影者は、ビューファインダーに全神
径を集中して、撮影に専念することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、外光方式によるホワイトバランス装置の光学
系の従来例で、１、第２図は、色温度検出用の受光部に
用いられるフィルタの例である。 第３図は、本発明の外光方式によるホワイトバランス装
置の光学系を示す模式図である。 第４図は、本発明に用いられるコンデンサレンズの光学
的配置を示す模式図である。 第５図は、本発明の外光方式によるホワイトバランス装
置の一実施例の具体的光学系を示す図である。 第６図（ａ）は、コンデンサレンズからの光を、直て、
受光部が受ける実施例の斜視図である。 第７図は、本発明の外光方式によるホワイトバランス装
置の光学系に、測光範囲規制手段を設けた実施態様の模
式図である。 第８図は、実画面と、変化させた測光範囲の概念図であ
る。 第９図は、電気光学効果素子を用いた測光範囲規制手段
の実施例の平面図であり、第１０図は、電気光学効果素
子の実施例の断面図である。また、第１１図は、測光範
囲規制手段の駆動回路図であシ、第１２図は、第１１図
中のスイッチＣ５ｔ　）〜（Ｓ３）の配置例を示す平面
図である。 第１３図は、測光範囲を電子ビューファインダーに表示
するための回路図であり、第１４図は、測光範囲のビュ
ーファインダー内の表示例を示す図である。 ４・・・結像レンズ系 ５・・・コンデンサレンズ ６・・・色温度検出用の受光部 Ｅ・・・結像レンズ系の射出瞳 ｋ・・・受光素子面。 出願人　　　ミノルタカメラ株式会社 第１図 第２図 ＷＪ３図 ＄４図 第５図 第７図 １１６図 ′１％ｌθ図 第１１図 ′Ｉ！４１２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、撮影レンズとは異なった結像レンズ系と、その結像
   レンズ系の射出瞳を、後方に位置する色温度検出用受光
   素子面上に投影するコンデンサレンズとから 構成されることを特徴とする、外光式ホワイトバランス
   装置用測光光学系。 ２、結像レンズ系の画角は、撮影レンズ系のズームレン
   ズの広角端での画角とほぼ等しいか、あるいは広いこと
   を特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の外光式ホワ
   イトバランス装置用測光光学系。 ３、結像レンズ系は、プラスチック非球面レンズを採用
   した、特許請求の範囲第１項または第２項記載の外光式
   ホワイトバランス装置用測光光学系。 ４、結像レンズ系の結像面に、測光範囲規制手段を設け
   たことを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の外光
   式ホワイトバランス装置用測光光学系。 ５、測光範囲規制手段は、電気光学効果素子で構成され
   た、特許請求の範囲第４項記載の外光式ホワイトバラン
   ス装置用測光光学系。 ６、測光範囲規制手段は、液晶で構成された、特許請求
   の範囲第４項記載の外光式ホワイトバランス装置用測光
   光学系。 ７、測光範囲規制手段は、ズーミングによる撮影レンズ
   系のズームレンズの画角の変化にともなって、測光範囲
   を変える、特許請求の範囲第５項または第６項記載の外
   光式ホワイトバランス装置用測光光学系。 ８、測光範囲規制手段は、撮影レンズ系のズームレンズ
   の画角の変化とは独立して、測光範囲を変える、特許請
   求の範囲第５項または第６項記載の外光式ホワイトバラ
   ンス装置用測光光学系。