CN102346349B - 快门设备、摄像设备和快门控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及快门设备、摄像设备和快门控制方法。该快门设备，用于安装在摄像设备中，所述快门设备包括：叶片构件，用于打开或关闭来自被摄体的光所穿过的开口，并控制所述开口的开口面积；以及驱动单元，其能够进行第一驱动控制和第二驱动控制，其中，所述第一驱动控制将所述叶片构件作为光圈进行驱动，以及所述第二驱动控制将所述叶片构件作为快门进行驱动，其中，当图像传感器拍摄被摄体时，所述驱动单元从所述叶片构件作为光圈沿着关闭方向被驱动至的第一位置起暂时沿着打开方向驱动所述叶片构件，然后使所述叶片构件动作至全关闭位置。

Description

快门设备、摄像设备和快门控制方法

技术领域

本发明涉及快门设备、摄像设备和快门控制方法。

背景技术

在配备有光圈功能并安装在卤化银照相机中的传统快门设备中，通过如下操作来释放快门，其中在该操作中，将叶片构件打开至获得了与帘幕速度(叶片构件的驱动速度)相对应的F值的程度，并立即关闭该叶片构件。在叶片构件开始打开时，曝光开始，并且在获得预定F值时将叶片构件的驱动方向从打开方向反转为关闭方向(参见图8B)。

另一方面，诸如数字照相机等的摄像设备可以通过如下方式来简单地拍摄图像：在图像传感器被曝光的状态下复位存储在图像传感器上的电荷(复位扫描)，并且开始电荷存储，以在保持叶片构件打开的状态下在关闭方向上移动叶片构件而没有使叶片构件往复移动。

然而，如果从发出用以进行叶片构件的关闭操作的指示直到该关闭操作实际开始的时间延迟相对较长，则使用参考用以进行叶片构件的关闭操作的指示进行复位扫描的配置难以使快门速度增大。

日本特开2001-337361说明了如下技术：通过传感器检测数字照相机的快门设备中的快门叶片的关闭操作，并且使用检测到该关闭操作的时间点作为起点，与基于测光数据的曝光时间相对应地设置曝光开始时刻(参见图8A)。日本特开2001-337361所述的技术的使用使得即使从发出用以进行叶片构件的关闭操作的指示直到该关闭操作实际开始的延迟时间相对较长也能够增大快门速度。

不利地，上述日本特开2001-337361所述的技术需要与快门机构或快门驱动机构分开设置的用于检测快门叶片的关闭操作的传感器。

发明内容

本发明是考虑到上述问题而做出的，并且实现了能够在不使用用于检测叶片构件的关闭操作的传感器的情况下使快门速度增大的快门设备、摄像设备和快门控制方法。

为了解决上述问题，本发明提供了一种快门设备，用于安装在摄像设备中，所述快门设备包括：叶片构件，用于打开或关闭来自被摄体的光所穿过的开口，并控制所述开口的开口面积；以及驱动单元，其能够进行第一驱动控制和第二驱动控制，其中，所述第一驱动控制将所述叶片构件作为光圈进行驱动，以及所述第二驱动控制将所述叶片构件作为快门进行驱动，其中，当图像传感器拍摄被摄体时，所述驱动单元从所述叶片构件作为光圈沿着关闭方向被驱动至的第一位置起暂时沿着打开方向驱动所述叶片构件，然后使所述叶片构件动作至全关闭位置。

为了解决上述问题，本发明提供了一种摄像设备，包括：摄像单元；叶片构件，用于打开或关闭入射至所述摄像单元的光所穿过的开口，并控制所述开口的开口面积；驱动单元，其能够进行第一驱动控制和第二驱动控制，其中，所述第一驱动控制将所述叶片构件作为光圈进行驱动，以及所述第二驱动控制将所述叶片构件作为快门进行驱动；以及控制单元，用于控制所述驱动单元和所述摄像单元，其中，当所述摄像单元拍摄被摄体时，所述控制单元在如下的时间段期间开始所述摄像单元的曝光：从在自所述叶片构件作为光圈沿着关闭方向被驱动至的第一位置起暂时沿着打开方向驱动所述叶片构件之后沿着所述关闭方向开始驱动所述叶片构件时开始、直到所述叶片构件到达全关闭位置为止的时间段。

为了解决上述问题，本发明提供了一种快门设备的快门控制方法，所述快门设备包括：叶片构件，用于打开或关闭来自被摄体的光所穿过的开口，并控制所述开口的开口面积；以及驱动单元，其能够进行第一驱动控制和第二驱动控制，其中，所述第一驱动控制将所述叶片构件作为光圈进行驱动，以及所述第二驱动控制将所述叶片构件作为快门进行驱动，所述快门控制方法包括以下步骤：当图像传感器拍摄被摄体时，从所述叶片构件作为光圈沿着关闭方向被驱动至的第一位置起暂时沿着打开方向驱动所述叶片构件，然后使所述叶片构件动作至全关闭位置。

根据本发明，能够在不使用用于检测叶片构件的关闭操作的传感器的情况下使快门速度增大。

通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。

附图说明

图1是本发明实施例中的快门设备的分解立体图；

图2A和2B是示出本实施例中的拆掉盖的快门设备的立体图；

图3A和3B是示出本实施例中的安装了盖的快门设备的立体图；

图4A和4B是用于说明驱动本实施例中的快门设备的步进马达的驱动状态的表和时序图；

图5是包括本实施例中的快门设备的摄像设备的框图；

图6A和6B是示出本实施例中的摄像设备的拍摄操作的流程图；

图7A和7B是示出本实施例中的图像传感器和快门设备的控制定时的时序图；以及

图8A和8B是示出传统快门设备在拍摄时的操作的时序图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本发明的实施例。

以下实施例仅为实施本发明的示例。可以根据本发明所应用的设备的各种条件和结构适当地修改或改变这些实施例。本发明不应当局限于以下实施例。可以适当地组合后面将要说明的各个实施例中的一部分。

设备结构

首先将参考图1～3A和3B来说明本发明的实施例中的配备有光圈功能并安装在摄像设备中的快门设备(以下也称为光圈兼用快门)的结构。

本实施例中的光圈兼用快门包括对来自被摄体的光所穿过的开口区域的面积(开口面积)进行控制的叶片构件4和5。当叶片构件4和5安装在摄像设备中时，叶片构件4和5对进入摄像设备的图像传感器的光所穿过的开口区域的开口面积进行控制。可以在第一驱动控制和第二驱动控制中使用叶片构件4和5的打开/关闭操作。第一驱动控制驱动叶片构件4和5以用作控制入射光量的光圈，并且第二驱动控制驱动叶片构件4和5以用作控制曝光时间的快门。

参考图1～3A和3B，附图标记1表示步进马达；附图标记2表示基板；以及附图标记3表示臂。臂3安装到步进马达1的驱动轴1a，并响应于步进马达1的转动操作而摆动。基板2的一个面上固定有步进马达1，另一面承载两个叶片构件4和5。从基板2的另一面突起的引导轴2a与分别形成在叶片构件4和5中的长孔4b和5b接合，从而引导叶片构件4和5分别沿着长孔4b和5b在相互靠近或相互远离的方向上直线移动。

附图标记6表示由螺栓7安装到基板2的另一面的盖构件，并在盖构件6和基板2之间容纳和密封叶片构件4和5。确定光圈的全开口直径(最大开口直径)的开口6a形成在盖构件6中。从臂3的两个端部突起的轴3a和3b经由形成在基板2中的弧形孔分别固定在两个叶片构件4和5中所形成的孔4a和5a中。当臂3响应于步进马达1的驱动轴1a的转动而摆动时，轴3a和3b分别推或拉孔4a和5a，因此两个叶片构件4和5在同一直线上沿相反方向滑动。因此，根据叶片构件4和5的弯曲部4c和5c相互重叠形成的光圈形状来遮挡盖构件6的开口6a所限定的最大开口直径，从而使开口面积改变。

可以通过枢转步进马达1来控制臂3的转动相位，以将光圈的开口面积控制为期望值(参见图3B)。

如图2A和3A所示，当臂3相对于图2A和3A的纸面顺时针转动、然后位于步0的位置时，开口面积最大，从而设置打开(全打开)状态，其中，在步0的位置处，轴3a位于右端并且轴3b位于左端(打开光圈位置(opening stopper))。后面将详细说明该情况下步进马达1的步数和开口面积之间的关系。将最大开口面积设置得大于开口6a的面积，因此通过开口6a的面积来确定光圈的全开口直径。尽管在本实施例中将开口2b的面积设置得大于开口6a的面积以使得由开口6a来限定全开口直径，但是可以将开口2b的面积设置得小于开口6a的面积，以使得由开口2b来限定全开口直径。可选地，可以由开口2b和6a一起限定全开口直径。

当臂3相对于图2A和3A的纸面逆时针转动然后位于步8的位置时，开口6a由于弯曲部4c和5c的重叠而完全被密封，从而如图2B所示设置全关闭状态，其中，在步8的位置处，轴3a位于左端并且轴3b位于右端(关闭光圈位置)。

如上所述，通过使用两个叶片构件4和5控制开口面积来实现光圈功能，并且通过全打开或全关闭开口6a来实现快门功能。

接着将参考图4A和4B来说明步进马达1的驱动状态。图4A示出步进马达1的步数(STEP)、相位(PHASE)、状态(STATUS)、光圈的F值、以及打开/关闭位置。图4A中示出的步与相位中所述的1相驱动和2相驱动相对应。注意，步进马达1的微步驱动使得臂3甚至可以转动除与诸如1相位置和2相位置等的特定相位位置相对应的角度以外的角度。因此，可以以不仅与各相位的步数还与微步驱动的分割数相对应的分辨率来将光圈开口面积自由地控制到各个步之间的中间位置。通过将与发送至步进马达的脉冲的一个周期相对应的矩形波转换成正弦波并将正弦波除以分割数以获得较小的脉冲，来进行微步驱动。

图4B示意性示出拍摄时的步进马达1的操作。图4B的纵轴表示步进马达1的步数，并与光圈开口面积相对应。即，基于图4A所示的对应关系，光圈开口面积在纵轴的正方向上增大。图4B的横轴表示时间t。

由通过使图4B所示的开口面积相对于时间t进行积分所获得的值、即从曝光开始时直到开口6a关闭的时间段期间的面积的积分值来确定曝光量。从曝光开始时直到叶片构件4和5全关闭开口6a的时间越短，以及叶片构件4和5关闭的速度越快，则越好地增大快门速度。为了实现上述结果，期望尽可能防止描述了叶片构件4和5在开始移动时的特性的曲线部分落入曝光时间内。

图4B示出开始曝光时在暂时进行叶片构件4和5的打开操作之后进行叶片构件4和5的关闭操作的控制。利用这种控制，可以防止描述了叶片构件4和5在开始移动时的特性的曲线部分落入曝光时间内，从而实现快的快门速度。

控制序列

将参考图5～7A和7B来说明包括本实施例中的装备有光圈功能的快门设备的摄像设备的控制结构和拍摄操作。注意，图5是包括装备有光圈功能的上述快门设备的摄像设备的框图，并且图6A和6B是示出摄像设备的拍摄操作的流程图。而且，图7A和7B是示出摄像设备拍摄时图像传感器和快门设备的控制定时的时序图。除非另外说明，否则当摄像设备的微计算机10在电源接通时将固件程序从ROM加载至RAM并执行该程序时，实现以下将要说明的操作。

参考图5、6A和6B，在电源开关17接通时，程序启动(S101)，并且驱动步进马达1以进行叶片构件4和5的打开操作从而到达第一位置(S102)。使用图像传感器13的曝光开始，并且在显示单元15上显示与同时顺次获得的被摄体的摄像信号相对应的所拍摄图像(S103)。将在显示单元15上显示与通过使用图像传感器13的曝光而顺次获得的摄像信号相对应的所拍摄图像的功能称为EVF(电子取景器)或实时取景，并且通常使用该功能。

使用测光传感器(未示出)或基于上述摄像信号来进行被摄体的测光以判断是否实现了适当的曝光(S104)。如果没有实现适当的曝光，则通过微步驱动移动步进马达1(S105)，并使用叶片构件4和5再次判断是否实现了适当的曝光。在重复该处理直到判断为实现了适当的曝光之后，根据适当的曝光值计算静止图像拍摄时的F值和快门速度，并将计算出的F值和快门速度存储在存储器16中(S106)。注意，在步骤S105中进行了微步驱动，由此如之前所述，提高了单位驱动操作的开口比(开口面积)的增加量或减少量的分辨率。

参考图4B，摄像设备在发出拍摄操作开始指示时(触发时)处于EVF模式，并且将开口直径缩小至步3。通过判断摄像设备中设置的释放开关14的接通/断开(ON/OFF)来进行拍摄操作开始指示(触发)(S107)。如果释放开关14断开，则处理返回至步骤S104，在步骤S104中进行适当的曝光的判断。如果释放开关14接通，则进行拍摄操作开始指示以停止EVF显示(S108)。为了停止EVF显示，可以停止显示单元15的显示，或者可以继续显示紧挨在停止EVF显示之前的所拍摄图像。

将脉冲发送至步进马达1，直到达到与步0相对应的相位，并且使叶片构件4和5暂时动作至打开光圈位置(图2A和3A中示出的全打开位置)(S109)。通过微步驱动来移动步进马达1，直到步骤S109为止。这是因为在EVF模式中，光圈位于利用微步驱动所驱动至的且光圈要开始移动的位置，因而通过平滑地开始步进马达1的移动来防止例如步进马达1的失步和反转。

根据步骤S106中存储的快门速度来计算图7A和7B中的曝光开始时刻t1和t11以及快门驱动开始时刻t2和t12。注意，快门驱动开始时刻在这里是指两个叶片构件4和5的关闭操作开始的时刻，并且以下将用于开始两个叶片构件4和5的关闭操作的控制信号称为快门驱动触发。

首先，将叶片构件4和5的帘幕速度时间Tm与拍摄曝光时间(快门速度)Te进行比较(S110)，其中，帘幕速度时间Tm限定为从叶片构件4和5开始为开口6a遮挡光的时刻(t3或t13)直到开口6a处于全关闭状态的时刻(t5或t15)为止的时间。

如果拍摄曝光时间Te比帘幕速度时间Tm长，则使用第一控制来补偿由于从生成快门驱动触发直到开口6a处于全关闭状态为止的时间段期间的叶片构件4和5的延迟操作而引起的曝光量的偏移(S111)。

参考图7A，通过如下所获得的曝光时间Ta被确定为第一控制中的校正量：将从生成快门驱动触发的时刻t2直到开口6a处于全关闭状态的时刻t5为止的时间段期间的曝光量转换成F值保持恒定为其初始值的情况下的曝光时间。当图像传感器13的曝光开始时刻t1之后经过了拍摄曝光时间Te的时间点被定义为时刻t4时，通过在比时刻t4早了时间Ta的时刻t2生成快门驱动触发来获得期望的曝光量。

另一方面，如果曝光时间Te等于或小于帘幕速度时间Tm，则在叶片构件4和5的关闭操作期间开始曝光，因而考虑到图像传感器13的曝光开始时刻t11的F值，使用第二控制(S114)。

参考图7B，通过如下所获得的曝光时间被定义为曝光时间Te：将从图像传感器13的曝光开始时刻t11直到开口6a处于全关闭状态的时刻t15为止的时间段期间的曝光量转换成F值在时刻t11之后保持恒定的情况下的曝光时间，并且在时刻t11之后经过了曝光时间Te的时间点被定义为时刻t14。从生成快门驱动触发的时刻t12直到时刻t14为止的时间Tb被确定为第二控制中的校正量。校正量Tb是通过相对于第一控制中的校正量Ta(第一校正量)校正时间点t4和t14之间的差所获得的量(第二校正量)。

注意，在第一控制中，针对各F值将校正量Ta存储在存储器中，并使用与打开操作之后的F值相对应的校正量Ta来校正快门驱动开始时刻。还要注意，在第二控制中，针对各曝光时间将校正量Tb存储在存储器中，并使用与步骤S106中存储的快门速度相对应的校正量Tb来校正快门驱动开始时刻，其中，校正量Tb考虑了时刻t4和t14之间的根据曝光开始时的F值而改变的偏移。

如果拍摄曝光时间Te比帘幕速度时间Tm长，则如之前所述，在开始叶片构件4和5的关闭操作之前开始曝光(S112)。

之后，将脉冲发送至步进马达1以从步0转变为步1，从而使叶片构件4和5在关闭方向上动作。此时，通过1相驱动和2相驱动使步进马达1反转(S113)。

如果拍摄曝光时间Te等于或小于帘幕速度时间Tm，则将脉冲发送至步进马达1以从步0转变为步1，从而使叶片构件4和5在关闭方向上动作。此时，通过1相驱动和2相驱动使步进马达1反转(S115)。

将脉冲顺次发送至步进马达1以从步1转变，从而进行叶片构件4和5的关闭操作，并且在关闭操作的过程中复位图像传感器13上的电荷，并开始曝光(S116)。注意，如果拍摄曝光时间Te等于帘幕速度时间Tm，则曝光与叶片构件4和5的关闭操作的开始同时开始。

将脉冲发送至步进马达1以转变至步8，从而使叶片构件4和5进行动作，直到叶片构件4和5到达关闭光圈位置(图2B中示出的全关闭位置)(S117)。

将脉冲发送至步进马达1以转变至步10，从而结束步进马达1的驱动(S118)。这样做是因为：在紧挨在将脉冲发送至步进马达1以转变至步8之后停止向步进马达1供电时，叶片构件4和5可能与关闭光圈位置撞击并反弹，由此在叶片构件4和5之间可能形成间隙并且可能再次进行曝光。针对步8后续的步，如图4A中示出的步9和10一样，继续将/B和/A/B相位脉冲发送至步进马达1，因此即使在叶片构件4和5在步8中与光圈位置撞击之后，转矩仍使步进马达1向着关闭侧进一步转动。该转矩由于在叶片构件4和5反弹时使步进马达1反转的转矩而被抵消，由此可以防止该反弹。

当设置了全关闭状态时，曝光结束(S119)，并且来自图像传感器13的摄像信号被传送至摄像设备的信号处理单元11，并存储在诸如存储卡等的存储介质12中作为静止图像数据。

之后，处理返回至步骤S102，在该步骤S102中，打开叶片构件4和5。

如上所述，通过在暂时使叶片构件4和5动作至打开位置之后进行叶片构件4和5的关闭操作，可以在开始该关闭操作之后开始曝光之前提高叶片构件4和5的帘幕速度，由此可以增大开始曝光时的叶片构件4和5的帘幕速度。这使得可以在不使用用于检测叶片构件的关闭操作的传感器的情况下使快门速度增大。

而且，可以通过将拍摄时的曝光时间与叶片构件4和5的帘幕速度时间进行比较并针对曝光开始时刻和快门控制时刻选择性地使用第一控制和第二控制，来与曝光时间无关地进行适当的曝光控制。

根据本实施例，可以通过使用能够在操作过程中停止的步进马达1作为用于驱动叶片构件4和5的致动器来实现装备有光圈功能的快门设备。而且，在暂时将叶片构件4和5移动至打开位置之后，将叶片构件4和5驱动了从打开位置起的助跑距离，并在驱动过程中开始曝光，因此曝光开始时的叶片构件4和5的速度提高，由此可以使快门速度增大。

另一方面，可以通过利用微步驱动使步进马达1移动，以比1相驱动和2相驱动的相位的分辨率高的分辨率来控制开口面积。

尽管在本实施例中，当通过微步驱动控制光圈时，显示单元15进行摄像信号的EVF显示，但显示方法不限于EVF显示，并且可以在运动图像记录期间通过微步驱动来控制光圈。

如在本实施例中一样，叶片构件4和5用作光圈和快门这两者，因而光圈和快门的组件(叶片构件)是共用的，从而使得可以减少组件的数量(叶片构件的数量)。

在本实施例中，尽管在暂时将叶片构件4和5移动至打开位置之后，通过1相驱动和2相驱动来使步进马达1动作，但本发明不限于此，并且可以通过2相驱动来进行叶片构件4和5的关闭操作。

其它实施例

还可以通过读出并执行记录在存储器装置上的程序以进行上述实施例的功能的系统或设备的计算机(或者CPU或MPU等的装置)和通过下面的方法来实现本发明的各方面，其中，系统或设备的计算机通过例如读出并执行记录在存储器装置上的程序以进行上述实施例的功能来进行上述方法的各步骤。由于该目的，例如经由网络或者通过用作存储器装置的各种类型的记录介质(例如，计算机可读介质)向计算机提供该程序。

尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不局限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。

Claims (7)

1.一种快门设备，用于安装在摄像设备中，所述快门设备包括：

叶片构件，用于打开或关闭来自被摄体的光所穿过的开口，并控制所述开口的开口面积；以及

驱动单元，其能够进行第一驱动控制和第二驱动控制，其中，所述第一驱动控制将所述叶片构件作为光圈进行驱动，以及所述第二驱动控制将所述叶片构件作为快门进行驱动，

其中，当在所述叶片构件作为光圈沿着关闭方向被驱动至第一位置的状态下开始进行图像拍摄时，所述驱动单元从所述第一位置起暂时沿着打开方向驱动所述叶片构件，然后使所述叶片构件动作至全关闭位置。

2.根据权利要求1所述的快门设备，其特征在于，通过所述第一驱动控制将所述叶片构件从所述第一位置驱动至打开位置，以及通过所述第二驱动控制将所述叶片构件从所述打开位置驱动至所述全关闭位置。

3.根据权利要求1所述的快门设备，其特征在于，沿着所述打开方向驱动所述叶片构件时所述叶片构件停止的位置包括从所述开口的开口面积最大的位置起沿着所述打开方向将所述叶片构件驱动至的位置。

4.根据权利要求1所述的快门设备，其特征在于，

所述驱动单元包括步进马达，以及

在所述第一驱动控制中，使用通过对所述第二驱动控制中使用的与一个周期相对应的脉冲进行分割而获得的脉冲来进行微步驱动。

5.一种摄像设备，包括：

摄像单元；

叶片构件，用于打开或关闭入射至所述摄像单元的光所穿过的开口，并控制所述开口的开口面积；

驱动单元，其能够进行第一驱动控制和第二驱动控制，其中，所述第一驱动控制将所述叶片构件作为光圈进行驱动，以及所述第二驱动控制将所述叶片构件作为快门进行驱动；以及

控制单元，用于控制所述驱动单元和所述摄像单元，

其中，当所述摄像单元拍摄被摄体时，所述控制单元在如下的时间段期间开始所述摄像单元的曝光：从在自所述叶片构件作为光圈沿着关闭方向被驱动至的第一位置起暂时沿着打开方向驱动所述叶片构件之后沿着所述关闭方向开始驱动所述叶片构件时开始、直到所述叶片构件到达全关闭位置为止的时间段。

6.根据权利要求5所述的摄像设备，其特征在于，

所述控制单元还用于：

对发出开始所述叶片构件的关闭操作的指示的时刻进行校正，以对由于所述叶片构件的关闭操作而引起的曝光量的偏移进行补偿，

如果在从沿着所述关闭方向开始驱动所述叶片构件时开始、直到所述叶片构件到达所述全关闭位置为止的时间段期间开始所述摄像单元的曝光，则使用基于所述摄像单元的曝光开始时所使用的F值的校正量来进行所述校正，以及

如果在沿着所述关闭方向开始驱动所述叶片构件之前开始所述摄像单元的曝光，则使用基于关闭操作之前暂时打开所述叶片构件时所使用的F值的校正量来进行所述校正。

7.一种快门设备的快门控制方法，所述快门设备包括：叶片构件，用于打开或关闭来自被摄体的光所穿过的开口，并控制所述开口的开口面积；以及驱动单元，其能够进行第一驱动控制和第二驱动控制，其中，所述第一驱动控制将所述叶片构件作为光圈进行驱动，以及所述第二驱动控制将所述叶片构件作为快门进行驱动，所述快门控制方法包括以下步骤：

当在所述叶片构件作为光圈沿着关闭方向被驱动至第一位置的状态下开始进行图像拍摄时，从所述第一位置起暂时沿着打开方向驱动所述叶片构件，然后使所述叶片构件动作至全关闭位置。

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