JP2017161662A - 撮像装置および絞り制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来、絞り羽根が重なり合う部分の面積が広くなり、絞り羽根の摩擦力が大きくなって、より大きな駆動トルクが必要となる小絞り側に合わせて絞りの駆動電圧を設定しているため、絞り羽根が重なり合う部分の面積が狭く、絞り羽根の摩擦力が小さい開放側では、必要な駆動トルクに対して必要以上に高い電圧で駆動することになり、消費電力増加の要因となっている。【解決手段】絞り位置と絞り駆動速度に応じて絞り駆動電圧を設定し、絞り位置が開放側においては駆動電圧を低く設定し、絞り位置が小絞り側においては駆動電圧を高く設定することを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、撮像装置における絞り制御に関し、特に絞りの駆動電圧設定に関する。

ステッピングモータの駆動により絞り羽根を開閉することで絞りを通過する光量の制御を行う撮像装置の絞り制御において、絞り駆動速度、すなわちステッピングモータの駆動速度に応じて、ステッピングモータの駆動電圧を設定するようになされたものがある。

例えば図２に示すように、ステッピングモータの駆動速度が１〜１０００ｐｐｓの範囲においては、直線Ｌ１で示すように、ステッピングモータの駆動電圧を２．０Ｖに設定し、駆動速度が１００１ｐｐｓ以上の範囲においては、高速での駆動により大きな駆動トルクが必要になるため、直線Ｌ２で示すように、ステッピングモータの駆動電圧をより高い３．０Ｖに設定している。

また、絞り制御において、絞り羽根が重なり合う面積が広くなる小絞り側では絞り羽根の摩擦力が大きくなり、絞り羽根が重なり合う面積が狭くなる開放側では絞り羽根の摩擦力が小さくなることから、絞りが停止中に絞り値が変化しないように間欠通電する時間を、摩擦力が大きい小絞り側では短く設定して実効電圧を下げることにより、消費電力を削減する技術が提案されている（特許文献１参照）。

特開平２−１５５４９７号公報

ここで、絞り駆動中のステッピングモータの駆動電圧については、絞り羽根の摩擦力が大きくなる小絞り側で駆動する際には、駆動に必要なトルクが大きくなるため、同じ速度で駆動する場合であっても開放側で駆動する場合と比較して駆動電圧をより高く設定する必要がある。

従来は、前述したように、ステッピングモータの駆動速度に応じて駆動電圧を設定しているため、開放側で駆動する場合であっても、必要とするトルクが大きな小絞り側に合わせて決定された駆動電圧を設定していたが、小絞り側と開放側との駆動に必要なトルクの差がそれほど大きくなかったため、この電圧設定方法によるところで特に問題はなかった。

ところが、ズームレンズの薄型化・小型化を目的として絞り羽根を球面状に湾曲させたラウンド絞りにおいては、絞り羽根の摩擦力が小絞り側でより大きくなることで、小絞り側と開放側との駆動に必要なトルクの差が大きくなるため、従来の小絞り側に合わせた電圧設定方法によると、開放側での絞り駆動においては駆動電圧が必要以上に高くなってしまい、絞り駆動による電力消費の増加につながるという課題がある。

上記の課題を解決するために、本発明に係る撮像装置は、
ステッピングモータにより絞り羽根を開閉駆動して絞りを通過する光量を制御する絞り制御手段と、前記ステッピングモータの駆動電圧を設定する駆動電圧設定手段とを備えた撮像装置において、前記駆動電圧設定手段は、絞り位置とステッピングモータの駆動速度に応じて駆動電圧を設定すると共に、前記絞り位置が開放側においては駆動電圧を低く設定し、前記絞り位置が小絞り側においては駆動電圧を高く設定することを特徴とする。

本発明に係る撮像装置によれば、絞りの位置と絞りの駆動速度に応じて、最適な駆動電圧を設定するので、絞り駆動による電力消費を低減することが可能となる。

本発明の一実施形態の係る撮像装置の構成を示すブロック図である。 従来の撮像装置の絞り駆動電圧を示す図である。 本発明の一実施形態の係る撮像装置の絞り駆動電圧を示す図である。 本発明の一実施形態の係る撮像装置の絞り駆動電圧を示す図である。 本発明の一実施形態の係る撮像装置の駆動電圧設定テーブルの一例である。 本発明の一実施形態の係る撮像装置の動作を示すフローチャート図である。 本発明の一実施形態の係る撮像装置の動作を示すフローチャート図である。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

［実施例１］
図１は本発明を適用できる撮像装置１００の構成を示すブロック図である。

図１において、１００はデジタルカメラ等に代表される撮像装置である。１０１はシステム制御部であり、撮像装置１００全体を制御する。１０２はズームレンズであり、光軸方向に位置を変更することで焦点距離を変更する。１０３はズーム制御部であり、ズームレンズ１０２を駆動制御する。１０４はシャッタ・絞りユニットであり、絞りは複数枚の絞り羽根で構成され、絞り羽根を開閉駆動して絞りの開口量を変更することで光量や被写界深度の調整を行う。

１０５はシャッタ・絞り制御部であり、シャッタ・絞りユニット１０４を駆動制御する。１０６はフォーカスレンズであり、光軸方向に位置を変更することでピント調整を行う。１０７はフォーカス制御部であり、フォーカスレンズ１０６を駆動制御する。１０８は撮像素子であり、各レンズを通ってきた光像を電気信号に変換する。１０９は信号処理部であり、撮像素子１０８から出力された電気信号を映像信号に変換処理し、用途に応じて加工する。１１０は表示部であり、液晶表示装置、スピーカー等からなり、システム制御部１０１でのプログラムの実行や、信号処理部１０９から出力された信号に基づいて、文字、画像、音声等を用いて動作状態やメッセージ等を表示する。

１１１は操作部であり、各種ボタン等からなり、システム制御部１０１へ各種の動作指示を入力する。１１２は記憶部であり、システム制御部１０１の動作用の定数、変数、プログラム、映像情報など様々なデータを記憶するメモリである。なお、本実施形態において、記憶部１１２は、後述する絞りの駆動電圧設定テーブルを記憶している。図５は、絞りの駆動電圧設定テーブルの一例であり、絞りの位置と絞りの駆動速度に対する絞りの駆動電圧設定が記憶されている。１１３は記録部であり、撮影データ等を記録する電気的に消去・記録可能な不揮発性メモリである。１１４は電源部であり、撮像装置１００全体に用途に応じて電源を供給する。

次に、上記の構成を持つ撮像装置の動作について説明する。

操作部１１１は、押し込み量に応じて第１スイッチ（以下ＳＷ１とする）および第２スイッチ（以下ＳＷ２とする）が順にオンするように構成されたシャッタレリーズボタンを有している。シャッタレリーズボタンを約半分押し込んだときにＳＷ１がオンし、シャッタレリーズボタンを最後まで押し込んだときにＳＷ２がオンする構造となっている。

操作部１１１のＳＷ１がオンされると、システム制御部１０１は、ＡＦ機能に基づきフォーカス制御部１０７によりフォーカスレンズ１０６を駆動してピント調整を行うとともに、ＡＥ機能に基づきシャッタ・絞りユニット制御部１０５によりシャッタ・絞りユニット１０４を駆動して適正な露光量に設定する。露光量を設定する際、システム制御部１０１は、信号処理部１０９より出力された映像信号から撮像される被写体像の明るさを測光し、得られた測光値が適正な値となるように、シャッタ・絞りユニット制御部１０５によりシャッタ・絞りユニット１０４の絞りを開閉駆動する。

ここで、絞りの開閉駆動においては、静止画撮影時にはレリーズタイムラグを短縮するために最高速度で絞りの開閉駆動が行われ、動画撮影中には比較的ゆっくりとした滑らかな露出変化が望まれるために低速で絞りの開閉駆動が行われる。絞りの開閉駆動の際には、絞りの位置と絞りの駆動速度に応じて絞りの駆動電圧を設定するが、絞りの駆動電圧の設定方法については後述する。さらにＳＷ２がオンされると、システム制御部１０１は、撮像素子１０８に露光された光像から得られた電気信号を信号処理部１０９で画像信号に変換して画像処理した後に、記憶部１１２に記憶するとともに、記録部１１３で記録媒体に画像データを記録する。

ここで、図２、図３を用いて、絞りの駆動電圧の設定方法について説明する。

図２、図３は絞りの位置と絞りの駆動速度に対する絞りの駆動電圧を示す図である。図２、図３の横軸は絞りの位置を示し、横軸の正方向が小絞り側となり、絞り羽根が絞り込まれて絞りの開口径が小さくなる方向となる。縦軸は絞りの駆動電圧を示し、縦軸の正方向が絞りの駆動電圧が高くなる方向となる。また、図２、図３の直線Ｌ１、Ｌ２は、絞りの駆動速度に応じた、各絞り位置に対する絞りの駆動電圧を示す直線であり、例えば、直線Ｌ１は絞りの駆動速度が１〜１０００ｐｐｓの範囲における、各絞り位置に対する絞りの駆動電圧を示す直線である。同様に、直線Ｌ２は絞りの駆動速度が１００１ｐｐｓ以上の範囲における、各絞り位置に対する絞りの駆動電圧を示す直線である。

従来の絞りの駆動電圧の設定方法によると、図２に示すように、絞りの位置によらず、絞りの駆動速度に応じて絞りの駆動電圧を設定していた。そのため、絞りを開放側で駆動する場合であっても、必要とするトルクが大きい小絞り側に合わせて決定された駆動電圧を設定しており、開放側での絞り駆動においては、絞りの駆動電圧が必要以上に高く設定されていた。例えば、駆動速度が１〜１０００ｐｐｓの範囲（図２の直線Ｌ１）において、絞りを開放側で駆動する場合に、絞りの駆動電圧設定は本来１．０Ｖで良いところを、小絞り側に合わせて決定された２．０Ｖを設定して駆動していた。

本実施形態においては、図３に示すように、絞りの駆動電圧を、絞りの駆動速度に加えて、絞り位置に応じて設定するようにしている。図３においては、絞りの位置を複数の領域に分けて駆動電圧を設定することで、絞りの位置と絞りの駆動速度に応じた駆動電圧を設定するようにしている。例えば、絞りの駆動速度が１〜１０００ｐｐｓの範囲（図３の直線Ｌ１）において、絞りの位置が開放〜中間絞り１の領域で駆動する場合は、絞りの駆動電圧を１．０Ｖに設定している。同様に、絞りの位置が中間絞り１〜中間絞り２の領域で駆動する場合は、絞りの駆動電圧を１．５Ｖに設定し、絞りの位置が中間絞り２〜小絞りの領域で駆動する場合は、絞りの駆動電圧を２．０Ｖに設定している。

また、絞りの駆動速度が１００１ｐｐｓ以上の範囲（図３の直線Ｌ２）において、絞りの位置が開放〜中間絞り１の領域で駆動する場合は、絞りの駆動電圧を２．０Ｖに設定している。同様に、絞りの位置が中間絞り１〜中間絞り２の領域で駆動する場合は、絞りの駆動電圧を２．５Ｖに設定し、絞りの位置が中間絞り２〜小絞りの領域で駆動する場合は、絞りの駆動電圧を３．０Ｖに設定している。これにより、絞りの位置と絞りの駆動速度に応じた最適な絞り駆動電圧を設定している。

次に図５、図６を用いて、本発明の実施例による撮像装置の絞り駆動電圧の設定処理について説明する。

図６は本発明の撮像装置における、絞り駆動電圧の設定処理の動作を示すフローチャートである。

図６において、システム制御部１０１は、図５に示す、記憶部１１２に記憶されている絞りの駆動電圧設定テーブルを用いて、絞りの駆動電圧を設定する。

システム制御部１０１は、Ｓ６００にて、絞りの駆動速度が１０００ｐｐｓ以下かどうかを判定する。絞りの駆動速度が１０００ｐｐｓ以下の場合、システム制御部１０１は、Ｓ６０１にて、絞りの位置が中間絞り位置１より大きいかどうかを判定する。絞りの位置が中間絞り位置１より大きい場合、システム制御部１０１は処理をＳ６０２に進める。絞りの位置が中間絞り位置１以下の場合、システム制御部１０１は、Ｓ６０３にて、絞りの駆動電圧を１．０Ｖと設定して処理を終了する。

次に、Ｓ６０２にて、システム制御部１０１は、絞りの位置が中間絞り位置２より大きいかどうかを判定する。絞りの位置が中間絞り位置２より大きい場合、システム制御部１０１は、Ｓ６０５にて、絞りの駆動電圧を２．０Ｖと設定して処理を終了する。一方、絞りの位置が中間絞り位置２以下の場合、システム制御部１０１は、Ｓ６０４にて、絞りの駆動電圧を１．５Ｖと設定して処理を終了する。

また、絞りの駆動速度が１０００ｐｐｓより高い場合、システム制御部１０１は、Ｓ６０６にて、絞りの位置が中間絞り位置１より大きいかどうかを判定する。絞りの位置が中間絞り位置１より大きい場合、システム制御部１０１は処理をＳ６０７に進める。絞りの位置が中間絞り位置１以下の場合、システム制御部１０１は、Ｓ６０８にて、絞りの駆動電圧を２．０Ｖと設定して処理を終了する。

次に、Ｓ６０７にて、システム制御部１０１は、絞りの位置が中間絞り位置２より大きいかどうかを判定する。絞りの位置が中間絞り位置２より大きい場合、システム制御部１０１は、Ｓ６１０にて、絞りの駆動電圧を３．０Ｖと設定して処理を終了する。一方、絞りの位置が中間絞り位置２以下の場合、システム制御部１０１は、Ｓ６０９にて、絞りの駆動電圧を２．５Ｖと設定して処理を終了する。

以上により、絞りの位置と絞りの駆動速度に応じた最適な絞り駆動電圧を設定することができる。

ここで、以上の説明では、絞りの位置と絞りの駆動速度に応じて絞りの駆動電圧を設定するとして説明したが、絞りの位置については、絞りの現在位置としても良いし、絞りの目標位置としても良い。さらには、現在位置と目標位置とで、絞りの駆動電圧が高くなる方の絞り位置を選択するようにしても良い。また、以上の説明では、絞りの位置を３つの領域に分けて絞りの駆動電圧を設定するとして説明したが、領域の分割数を絞りの駆動速度等に応じて変更するようにしても良い。

［実施例２］
第１の実施例では、絞りの位置を複数の領域に分けて絞りの駆動電圧を設定する例を説明したが、絞りの位置を用いた演算により絞りの駆動電圧を設定することも可能である。ここで、図４を用いて、絞りの駆動電圧の設定方法について説明する。

図４は絞りの位置と絞りの駆動速度に対する絞りの駆動電圧を示す図である。

本実施形態においては、図４に示すように、絞りの位置を用いて次のように絞りの駆動電圧を演算して設定することで、絞りの位置と絞りの駆動速度に応じて絞りの駆動電圧を設定するようにしている。
絞り駆動電圧＝係数Ｋ×（絞り位置−絞り開放位置）＋（駆動速度に応じた絞り開放位置の駆動電圧）
例えば、絞りの駆動速度が１〜１０００ｐｐｓの範囲（図４の直線Ｌ１）において、絞り開放位置での駆動電圧を１．０Ｖとし、小絞り位置での演算結果が２．０Ｖとなるような係数Ｋを用いて駆動電圧を設定している。また、絞りの駆動速度が１００１ｐｐｓ以上の範囲（図４の直線Ｌ２）において、絞り開放位置での駆動電圧を２．０Ｖとし、小絞り位置での演算結果が３．０Ｖとなるような係数Ｋを用いて駆動電圧を設定している。これにより、絞りの位置と絞りの駆動速度に応じた最適な絞りの駆動電圧を設定している。

次に図７を用いて、本発明の実施例による撮像装置の絞り駆動電圧の設定処理について説明する。

図７は本発明の撮像装置における、絞り駆動電圧の設定処理の動作を示すフローチャートである。

図７において、システム制御部１０１は、Ｓ７００にて、絞りの駆動速度が１０００ｐｐｓ以下かどうかを判定する。絞りの駆動速度が１０００ｐｐｓ以下の場合、システム制御部１０１は、Ｓ７０２にて、絞り開放位置での駆動電圧を１．０Ｖに設定する。一方、絞りの駆動速度が１０００ｐｐｓより高い場合、システム制御部１０１は、Ｓ７０２にて、絞り開放位置での駆動電圧を２．０Ｖに設定する。

次に、システム制御部１０１は、Ｓ７０３にて、絞りの駆動電圧を以下の式により演算して設定する。
駆動電圧＝定数Ｋ×（絞り位置―絞り開放位置）＋開放位置での駆動電圧
以上により、絞りの位置と絞りの駆動速度に応じた最適な絞りの駆動電圧を設定することができる。

ここで、以上の説明では、絞りの駆動電圧の演算式として、絞り位置に応じた１次式を用いて演算するとして説明したが、演算方法はこれに限定されるものではない。また、絞りの位置については、絞りの現在位置としても良いし、絞りの目標位置としても良い。さらには、現在位置と目標位置とで、駆動電圧が高くなる方の絞り位置を選択するようにしても良い。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。また、上述の実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを、記録媒体から直接、或いは有線／無線通信を用いてプログラムを実行可能なコンピュータを有するシステム又は装置に供給し、そのプログラムを実行する場合も本発明に含む。

従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータに供給、インストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も本発明に含まれる。その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、ハードディスク、磁気テープ等の磁気記録媒体、光／光磁気記憶媒体、不揮発性の半導体メモリでもよい。

また、プログラムの供給方法としては、コンピュータネットワーク上のサーバに本発明を形成するコンピュータプログラムを記憶し、接続のあったクライアントコンピュータはがコンピュータプログラムをダウンロードしてプログラムするような方法も考えられる。

１００ 撮像装置、１０１ システム制御部、１０４ 絞りユニット、
１０５ 絞り制御部、１０８ 撮像素子、１０９ 信号処理部、１１２ 記憶部

Claims (6)

1. ステッピングモータにより絞り羽根を開閉駆動して絞りを通過する光量を制御する絞り制御手段と、
   前記ステッピングモータの駆動電圧を設定する駆動電圧設定手段とを備えた撮像装置において、
   前記駆動電圧設定手段は、絞り位置とステッピングモータの駆動速度に応じて駆動電圧を設定すると共に、
   前記絞り位置が開放側においては駆動電圧を低く設定し、前記絞り位置が小絞り側においては駆動電圧を高く設定することを特徴とする撮像装置。
2. 前記絞り位置は、絞りの現在位置であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記絞り位置は、絞りの目標位置であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記駆動電圧設定手段は、絞りの現在位置での駆動電圧と、目絞りの標位置での駆動電圧を比較して、高いほうの駆動電圧を設定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
5. 前記駆動電圧設定手段は、前記絞り位置を複数の領域に分割し、領域毎に所定の駆動電圧を設定することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の撮像装置。
6. ステッピングモータにより絞り羽根を開閉駆動して絞りを通過する光量を制御する撮像装置の絞り制御方法であって、
   前記ステッピングモータの駆動電圧を設定する駆動電圧設定処理を備え、
   前記駆動電圧設定処理は、絞り位置とステッピングモータの駆動速度に応じて駆動電圧を設定すると共に、
   前記絞り位置が開放側においては駆動電圧を低く設定し、前記絞り位置が小絞り側においては駆動電圧を高く設定することを特徴とする撮像装置の絞り制御方法。