JP3099863B2 - 絞り制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、簡易な構成により、被
写体の光学像を最適な光量で得るための絞り調節を行う
絞り制御回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２は従来の絞り制御回路を説明するた
めのブロック図である。

【０００３】ビデオカメラにおいて、光学像を取り込む
光学系を持つカメラ部にはこの光学系に入射する光の量
を常に一定に保つ絞り制御回路が構成される。絞り制御
回路は、図２に示すように、光学像を取り込む光学系
１、光学系１が取り込んだ光学像の光の量を調整する絞
り機構２、絞り機構２によって所定の光量に調整された
光学像を映像信号に光電変換するＣＣＤ３、ＣＣＤ３か
ら出力された映像信号に後述する所定の信号処理を施す
信号処理回路４、信号処理回路４から出力された映像信
号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５、Ａ／Ｄ変
換器５から出力されたデジタル映像信号から光学像の光
量を算出する光量データ算出回路６、光量データ算出回
路６の出力結果と、後述する絞り機構２からの位置情報
とから絞り機構２を駆動するための制御量を算出する制
御量計算部７、制御量計算部７から算出された制御量を
所定のビットレートに変換するビットレート変換部９、
ビットレート変換部９によって所定ビットに変換された
制御量を制御信号に変換するＤ／Ａ変換器１０、Ｄ／Ａ
変換器１０から出力される制御信号に基づいて絞り機構
２の駆動制御を行う駆動回路１１、絞り機構２の絞り位
置を検出する絞り位置検出手段１２、絞り位置検出手段
１２の検出した位置情報を所定の信号レベルに増幅する
素子アンプ１３、素子アンプ１３の出力をデジタル信号
に変換して制御量計算部７に供給するＡ／Ｄ変換器１４
とから構成される。

【０００４】信号処理回路４は、ここではその構成を図
示しないが、ＣＣＤ３から供給された映像信号を周波数
帯域フィルタを介して輝度信号、色差信号とに分離し、
夫々所定の信号処理を施す。輝度信号は図示しないＬＰ
Ｆ（ローパスフィルタ）を通過した後、ガンマ補正回路
によって光電変換された電気信号の補正が行われ、垂
直、水平の輪郭補正回路に供給される。色差信号は搬送
波周波数を中心としたＢＰＦ（バンドパスフィルタ）を
通過した後、図示しない同期検波回路によって走査線毎
に復調され、上記した輝度信号が加算されることにより
線順次信号が生成され、ホワイトバランス、ガンマ補正
回路を介して上記した輝度信号が減算された色差信号は
１Ｈ遅延線により同時化される。そして、上記した輝度
信号と同期信号とを加算した輝度信号と、色差信号とを
夫々生成し、この輝度信号をＡ／Ｄ変換器５に供給す
る。

【０００５】また信号処理回路４が得た映像信号は、図
示しない表示装置（ビューファインダ、モニタ等）ある
いはＶＴＲ記録系等に供給される。

【０００６】上記したＡ／Ｄ変換器５においてデジタル
信号に変換された輝度信号は光量データ算出回路６に供
給され、この光量データ算出回路６によってＣＣＤ３の
素子面に照射された光の量（被写体の輝度情報）に基づ
く情報信号が制御量計算部７に供給される。

【０００７】制御量計算部７は、上記したように、この
情報信号と後述する絞り位置検出手段１２から検出され
る絞り位置情報に基づいて制御信号を算出し、これをビ
ットレート変換部９及びＤ／Ａ変換器１０を介して駆動
回路１１に供給する。駆動回路１１は、Ｄ／Ａ変換器１
０を介してアナログ信号に変換された制御信号に基づく
駆動電流を生成し、これを絞り機構２に供給する。即
ち、例えば、情報信号によりＣＣＤ３の素子面に照射さ
れた光の量が所定量を超えたら、この制御量計算部７に
おいてそのときの光の量の情報信号と、現在の絞り機構
２の開口状態を示す絞り位置情報とに基づいて絞り機構
２を閉じるための制御信号を算出する。

【０００８】絞り機構２は、上記した駆動回路１１の出
力する駆動電流に基づいて光学系１から入射される光を
絞るものであり、また、このとき絞り機構２の絞り位置
を検出する絞り位置検出手段１２によって、絞り機構２
の駆動量に応じた絞り位置を検出し、その検出結果を所
定量に増幅する素子アンプ１３、増幅された検出結果を
デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１４を介して制御
量計算部７に供給する。

【０００９】こうして、この絞り制御回路によってビデ
オカメラのカメラ部に入射する光の量を常に一定に保つ
ことができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た絞り制御回路において、被写体の光の量の変化に対す
る絞り機構２の絞り位置の変化の割合は非線形である。
例えば、絞り機構２は上記した絞り位置情報から入射光
の光路の面積を定め、ＣＣＤ３に入射される被写体の光
の量を制限する機構である。言い換えれば、一次元であ
る絞り位置の変動から二次元である入射光の光路の面積
に応じた絞り量を得ているから、絞り位置の変化に対す
る絞り量の変化は非線形となり、小絞り（絞りが小さく
なったとき；例えば、被写体の光の量が多いときの絞り
の状態）のときほど大きくなる。逆に、被写体の光の量
の変化に対する絞り位置の変化は小絞りのときほど小さ
くなる。

【００１１】例えば、被写体輝度（被写体の光の量）が
倍に変化するとき、被写体輝度が低い状態では、絞りは
開放（入射光の光路の面積を大きくしている）方向にあ
るので、入射光の光路の面積を半分に変化するため絞り
位置を大きく動かす。また、被写体輝度が高い状態で
は、元々絞りは小絞りの状態にあるので、入射光の光路
の面積を半分に変化するため絞り位置を小さく動かす。
このとき、絞り位置の変化に応じて得られる絞り位置検
出手段１２の出力は小さくなる。

【００１２】このため、被写体の光の量が高いときは、
小さい絞り位置検出手段の出力に応じて精度良く絞り機
構２を制御することが難しくなるという不都合があっ
た。

【００１３】また、絞り位置検出手段１２、素子アンプ
１３及びＡ／Ｄ変換器１４には、絞り位置とは無関係な
回路上のノイズが存在するため、絞り位置検出手段１２
の出力が小さくなるとノイズの影響により絞り位置の情
報の信頼性が低くなるという問題があった。

【００１４】また、Ａ／Ｄ変換器１４の量子化精度、分
解能は有限であるため、絞り位置検出手段１２から出力
された絞り位置情報の伝達精度は、このＡ／Ｄ変換器１
４の性能に左右されるという不都合があった。

【００１５】また、上記した不都合や問題によって、被
写体の輝度が高いとき程、Ａ／Ｄ変換器１４の量子化精
度が落ち、ある輝度のレベル以上になるとＡ／Ｄ変換器
１４の出力がＡ／Ｄ変換器１４の分解能以下となるた
め、絞り位置検出が不可能となるという問題があった。

【００１６】

【課題を解決するための手段】よって、本発明は上記し
た課題を解決するため、以下の構成を提供するものであ
る。

【００１７】撮像すべき光学像を取り込み、前記光学像
の光量を調節する絞り機構２と、前記光学像を撮像して
得た映像信号から前記光学像の光量の情報を算出する手
段６とを備えた絞り制御回路において、前記光学像の光
量の情報を算出する手段６の出力結果に基づいて、前記
絞り機構２の駆動制御を行う制御手段9, 10, 11 と、前
記光学像の光量の情報を算出する手段６の出力結果に基
づいて前記絞り機構２の絞り位置に応じた制御量を生成
出力するフィルタ手段８とを備えたことを特徴とする絞
り制御回路。

【００１８】

【実施例】図１は本発明なる絞り制御回の一実施例を説
明するためのブロック図である。以下、図面を参照しつ
つ本発明に係る絞り制御回路を説明する。また、前述し
たものと同一の構成部分には同一符号を付し、その説明
を省略する。

【００１９】本発明になる絞り制御回路は、撮像すべき
光学像を取り込み、光学像の光量を調節する絞り機構２
と、光学像を撮像して得た映像信号から光学像の光量の
情報を算出する手段（光量データ算出回路）６とを備え
た絞り制御回路において、光量データ算出回路６の出力
結果に基づいて、絞り機構２の駆動制御を行う制御手段
（ビットレート変換部９，Ｄ／Ａ変換器１０，駆動回路
１１）と、光量データ算出回路６の出力結果に基づいて
絞り機構２の絞り位置に応じた制御量を生成出力するフ
ィルタ手段（デジタルフィルタ）８とを備えたことを特
徴とするよう構成した。

【００２０】さて、本発明になる絞り制御回路を説明す
るに、図１に示すように、光学系１及び絞り機構２を介
して入射された被写体の光学像は、ＣＣＤ３によって映
像信号に光電変換され、信号処理回路４に供給される。

【００２１】信号処理回路４で上述した信号処理が施さ
れた映像信号は、Ａ／Ｄ変換器５を介して光量データ算
出回路６に供給され、光学像の光量が算出される。光量
データ算出回路６の出力結果は、制御量計算部７に供給
され、この制御量計算部７において絞り機構１２を駆動
するための制御量が算出される。

【００２２】制御量計算部７において算出された制御量
は、本発明の要部であるデジタルフィルタ（フィルタ手
段）８及びビットレート変換部９に供給される。

【００２３】デジタルフィルタ８は、例えば、デジタル
乗算加算器、デジタル割算器、単位遅延演算素子とから
構成される。即ち、このデジタルフィルタ８は、入力Ｘ
（Ｚ）から例えば出力Ｙ（Ｚ）を得るための伝達関数Ｈ
（Ｚ）で表される特性を有しているフィルタ手段であ
る。

【００２４】ここで、制御量計算部７が算出する絞り機
構２の制御量と、絞り機構２の絞り位置は相対的に対応
している。即ち、例えば、光学像の光量が多いとき絞り
機構２は光の量を絞る絞り位置にあり、光学像の光量が
少ないとき絞り機構２は光量を多く取り込むよう開いた
絞り位置にあるので、このとき光学像の光量の変化に応
じて得られる電圧（例えば、光量データ算出回路６にて
撮像された映像信号をRC積分して得られた電圧）に対応
した絞り機構２の絞り位置情報が得られる。

【００２５】つまり、この電圧の過渡特性に応じた絞り
位置情報の変化量が定まり、電圧の過渡特性に応じて制
御量計算部７が算出する絞り機構２の制御量が得られる
ので、光量データ算出回路６の出力結果に基づいて絞り
機構２の絞り位置が求まる。そこで、このデジタルフィ
ルタ８の伝達関数を、絞り機構２に供給される絞り位置
の制御量を絞り位置情報に変換すると等価な伝達関数に
設定することで、デジタルフィルタ８は、光量データ算
出回路６の出力結果に基づいて絞り機構２の絞り位置と
等価な制御量を出力することができる。

【００２６】デジタルフィルタ８は、上記したように絞
り機構２に供給される絞り位置の制御量から絞り位置情
報を得るのと等価な伝達関数に設定するように構成す
る。例えば、このデジタルフィルタ８に供給される信号
周波数帯域と制御すべき機構（駆動回路を含む）とに応
じて、任意の次数のローパスフィルタを構成される。あ
るいは任意の次数のローパスフィルタの組み合わせによ
り構成される。

【００２７】こうして、デジタルフィルタ８は、制御量
計算部７から出力される制御量に基づいて上記した絞り
位置情報と等価な情報信号を制御量計算部７に供給する
ことができるため、制御量計算部７は絞り機構２の制御
を行う制御信号を算出することができる。

【００２８】制御量計算部７から算出された制御信号
は、上記したように、ビットレート変換部９によって所
定ビットに変換され、Ｄ／Ａ変換器を経て駆動回路１１
に供給される。そして、駆動回路１１は、供給された制
御信号に基づいて絞り機構２を駆動し、光学像の光の量
を所定量に設定する。

【００２９】こうして、上記したようなデジタルフィル
タ８を用いることによって、制御量計算部７から算出さ
れる制御信号から、絞り位置情報と等価な過渡特性を持
つ情報信号が求められるので、このデジタルフィルタ８
の出力信号を絞り位置情報として制御量計算部７におい
て用いることができる。

【００３０】このとき、デジタルフィルタ８の出力信号
は、上記したように、絞り位置検出手段、素子アンプ１
３及びＡ／Ｄ変換器１４に発生する、絞り位置とは無関
係な回路上のノイズが存在しないため、特に小絞り領域
での絞り位置検出が向上する。即ち、相対的に、被写体
の輝度が高くなり絞り機構２が小絞りの状態にある場合
でも、絞り位置の変化に対応した絞り位置情報の認識精
度が向上する。

【００３１】また、デジタルフィルタ８の出力信号はＡ
／Ｄ変換器１４を介していないので、絞り位置情報の量
子化精度、伝達精度はＡ／Ｄ変換器１４の性能に左右さ
れない。更に、制御量計算部７から出力される制御信号
がそのままのビットレートでデジタルフィルタ８に供給
され、Ａ／Ｄ変換器１４を介して得られる絞り位置情報
と等価な情報信号が得られるため、上述したようにＡ／
Ｄ変換器１４を介して得られる絞り位置情報と比べて絞
り位置情報のビットレートが損なわれない。即ち、見掛
上の分解能が向上するため、被写体の輝度が高い場合で
も、絞り位置の変化に対応した絞り位置情報の認識精度
が向上する。

【００３２】また、デジタルフィルタ８によって高い精
度で絞り位置情報が得られることにより、絞り機構２の
持つ非線形特性をほぼ線形に補正する手段の１つに応用
できるため、絞り位置制御を簡易な構成（デジタルフィ
ルタのＩＣ化等）によって行ったり、どの絞り位置に対
しても絞り機構２の駆動制御の過渡特性を揃えたり、絞
り制御回路全体の特性を安定に調整することが可能にな
る。

【００３３】

【発明の効果】上述したように、請求項１記載の本発明
の構成によれば、従来の絞り制御回路のように、撮像す
べき光学像を取り込み、前記光学像の光量を調節する絞
り機構と、前記光学像を撮像して得た映像信号から前記
光学像の光量の情報を算出する手段と、前記絞り機構の
絞り位置を検出する位置検出手段とを備え、前記光学像
の光量の情報を算出する手段及び前記位置検出手段の出
力結果に基づいて、前記絞り機構の駆動制御を行う制御
手段を有するものに比し、前記位置検出手段と等価な伝
達関数を持つフィルタ手段を持つことを特徴とするよう
構成したので、このフィルタ手段の出力結果を前記位置
検出手段と等価な過渡特性を持つ絞り位置情報として用
いることができる。即ち、フィルタ手段の出力結果を用
いることにより、絞り位置検出手段、素子アンプ、Ａ／
Ｄ変換器等に発生する、絞り位置とは無関係な回路上の
ノイズが存在しないため、被写体の輝度が高い場合で
も、絞り位置の変化に対応した絞り位置情報の認識精度
が向上する。

【００３４】また、前記フィルタ手段の出力結果を用い
ることにより、絞り位置情報の量子化精度、伝達精度は
Ａ／Ｄ変換器の性能に左右されず、制御量計算部から出
力される制御信号のビットレートは、Ａ／Ｄ変換器のビ
ットレートより多いので見掛上の分解能が向上するた
め、絞り位置の変化に対応した絞り位置情報の認識精度
が向上する。

【００３５】更に、前記フィルタ手段の出力結果を用い
ることにより、高い精度で絞り位置情報が得られること
により、絞り機構の持つ非線形特性をほぼ線形に補正す
る手段の１つに応用できるため、絞り位置制御を簡易な
構成（デジタルフィルタのＩＣ化等）によって行った
り、どの絞り位置に対しても絞り部の駆動制御の過渡特
性を揃えたり、絞り制御回路全体の特性を安定に調整す
ることが可能になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明なる絞り制御回の一実施例を説明するた
めのブロック図である。

【図２】従来の絞り制御回路を説明するためのブロック
図である。

【符号の説明】

６ 光学像の光量の情報を算出する手段 ７，９，１０，１１ 制御手段 ８ フィルタ手段 １２ 絞り機構

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】撮像すべき光学像を取り込み、前記光学像
   の光量を調節する絞り機構と、前記光学像を撮像して得
   た映像信号から前記光学像の光量の情報を算出する手段
   とを備えた絞り制御回路において、 前記光学像の光量の情報を算出する手段の出力結果に基
   づいて、前記絞り機構の駆動制御を行う制御手段と、 前記光学像の光量の情報を算出する手段の出力結果に基
   づいて前記絞り機構の絞り位置に応じた制御量を生成出
   力するフィルタ手段とを備えたことを特徴とする絞り制
   御回路。