CN1087181A - 用于照相机的光圈优先镜头快门装置 - Google Patents

Abstract

一种具有紧凑结构和自动曝光控制功能的照相 机的光圈优先型镜头快门装置。这种快门装置含有 一个镜头固定件；两个起镜头快门和光圈作用的镜头 快门叶片；一个驱动镜头快门叶片的驱动装置；一个 手动设置F数的按钮开关；一个发出对应于所拍物 体光量的信号的测光回路；一个中央处理单元，它包 含一个曝光控制时间表，一个运算半自动模式曝光时 间的运算器，一个驱动该驱动装置的驱动器。

Description

本发明涉及用于照相机的一种电磁镜头快门装置，特别是，本发明涉及一种具有可在光圈优先基础上进行驱动的电磁镜头快门的照相机。

通常，镜头快门叶片的开启和关闭功能是通过控制流过具有电磁镜头快门装置的照相机中电磁体内的电流的方向和时间来实现的。与利用机械弹簧力来实现镜头快门叶片开启和关闭功能的机械快门相比，这样的电磁镜头快门的结构更简单。

美国专利第4，881，093号公开了一种用于照相机的电磁驱动的镜头快门组件，其中具有固定在镜头快门叶片上的永磁体。由一些衔铁产生的电磁场与永久磁体相互作用使得镜头快门叶片在开启和闭合的位置之间移动。永磁体和衔铁的排列使得叶片能够被保持在开启和关闭的位置而无需对衔铁再施加电流。同时永磁体被电磁场浮起以便于镜头快门叶片在开启和闭合的位置之间移动。然而这样的镜头快门却不能用于自动聚焦和曝光的照相机。

日本专利公开第90-33130号描述了一种电磁驱动镜头快门机构，其中提供了第一移动线圈元件和第二移动线圈元件，第一移动线圈元件是用来使镜头快门叶片在一固定的永磁体和一个与永磁体处于相对位置的磁轭之间移动，第二移动线圈决定镜头快门叶片的开启程度，这两个移动线圈元件以预定的时间间隔操作从而实现自动曝光，然而，由于这种方式的镜头快门不具有自动聚焦功能，它只能用于单一的固定焦距相机而不能用于目前广泛使用的变焦距相机。

本发明的发明者申请了一个申请号为第92-21057号的韩国专利，描述了一种电磁镜头快门装置，它具有小型紧凑的结构可用于一自动聚焦和曝光控制的照相机。可是聚焦和曝光是依赖于预先输入到中央处理单元内的程序而自动控制的。

在某些情况下，当使用者希望手动调节一个F数时，除了自动聚焦和曝光控制功能外还有一个时间因素，也就是说镜快门必须在光圈优先的基础上操作，例如当使用者想要调节景深时就需要有这种功能。在这种情况下，除了具有自动曝光调节功能外，就要求一个镜头快门装置具有半自动功能，从而使镜头快门的速度可以依据事先手动设定的F数调节。

本发明的一个目的就是提供一种用于照相机的镜头快门装置，这种相机具有小型紧凑结构，及自动曝光功能，并且可以在光圈优先的基础上进行动作，从而克服了上述已有技术中的缺陷。

简而言之，本发明提供了用于在光圈优先基础上操作的照相机上的镜头快门装置，其中包括：

一个镜头固定件，它具有一个中空的圆柱部分，该部分限定了一个孔腔和一个固定在圆柱部分上的法兰;

至少两个片状镜头快门叶片，可旋转地固定在装于圆柱部分的相对侧上的镜头固定件的法兰上以盖住开口，并根据F数来决定镜头快门叶片的开启程度，而根据曝光时间来决定镜头快门叶片的开启时间;

一个驱动镜头快门叶片的第一装置;

一个手动设置F数的第二装置;

一个测光装置，用来产生与拍照物体所用光量对应的信号;及

一个中央处理单元，具有一个曝光控制时间表，其中输入了根据测光装置测得的测量值设定的适当的曝光值进行曝光的F数和曝光时间数据;可以按照半自动模式手动设置F数的一个运算器，接收来自曝光控制时间表中对应于测光装置的信号的数据，计算在设置的F数下保持曝光状态的时间，将曝光控制时间表中的曝光时间加上一个保持曝光状态的时间并计算出总的曝光时间，以及一个驱动器，按照运算器所获得的结果驱动第一装置。

本发明的这些或其它的实施例和特征，在阅读了下列结合附图所进行的详细描述后将变得更加显而易见，附图中：

图1是表示用于本发明的照相机的光圈优先镜头快门装置的曝光控制步骤的方框图;

图2是说明用于本发明的照相机的光圈优先型镜头快门装置的控制方法的流程图;

图3是表示用于本发明的照相机的一种光圈优先型电磁镜头快门装置的优先实施例的结构的分解透视图;

图4是表示一种本发明的示于图3中的棘齿操作机构的放大的透视图;

图5是表示以线性方式放置的图3中的环形回转器和定子的假想示意图;

图6是表示图5所示的回转器的移动的示意图;

图7是图3所示的本发明处于关闭状态的镜头快门叶片的视图;

图8是图7中所示处于打开状态的镜头快门叶片的视图;

图9是用于图3所示照相机中的组装起来的电磁镜头快门装置的透视图;

图10是用于图3所示照相机中的组装起来的电磁镜头快门装置的侧视图;

图11是设置了相机的自动和半自动转换按钮的实例的平面图;

图12是表示用于具有图9所示的处于释放状态的聚焦调节环的照相机的镜头快门装置的示意图;

图13是表示图12中的聚焦调节环处于调节焦距状态的示意图;

图14是表示由图12中本发明的曝光调节环的旋转将镜头快门打开的示意图;

图15是表示在自动曝光情况下，F数与镜头快门开启时间之间的关系的图表;

图16是表示在半自动曝光情况下，F数与镜头快门开启时间之间的关系以获得彼此相同的曝光值的图表。

首先，参照示意图3或11的实施例，说明本发明用于照相机的一种镜头快门装置。

参照图3，照相机的电磁镜头快门装置，具有一个镜头固定件2，该固定件包含一个具有三个阶梯直径部分4a、4b和4c的空圆柱部分4和一个固定在圆柱部分4的一端的法兰6。此外，一个聚焦调节环8，一个曝光调节环10和一个回转器12可转动地固定在圆柱部分4的外部圆周上。

一个用于调整一对镜头快门叶片的开启时间程度的曝光调节凸轮10，一个凸耳18和一个脱钩凸轮16按逆时针方向依次形成于曝光调节环10的外缘上。

随着曝光调节环10沿逆时针方向的旋转，脱钩凸轮16推动一个可旋转地固定在镜头固定件2的法兰6上的棘齿20。如图4所示，棘齿20具有一个棘爪22和一个轴销26。

棘齿20被一个扭转弹簧24紧压在预定的方向上。当曝光调节环10沿逆时针方向旋转时，轴销26被脱钩凸轮16所推动，使棘齿20沿逆时针方向旋转。

棘齿20上的轴销26与凹槽30啮合，凹槽30制作在用磁性材料制成的连接件28上。连接件28可滑动地固定在法兰6上与该镜头固定件2的法兰6上的电磁铁32相隔一预定距离，当电磁铁32励磁时，连接件28被吸附在电磁铁32上。

参照图3，在聚焦调节环8的外缘上，做出一个前臂31，一个后臂36，一个镜头联锁臂38和一个固定的突出部分40。在聚焦调节环8外缘的预定部位，即在臂36和38之间，制成一个与棘齿20上的棘爪22相啮合棘轮42。如图3所示，镜头联锁臂38最好制成叉形，并与将在下面介绍的杠杆90（见图10）一起形成镜头联锁装置。

棘齿20，棘轮42，扭转弹簧24，连接件28和电磁铁32形成一个锁定装置，从而可选择地锁住聚焦调节环8使其不能转动。

当聚焦调节环8固定在圆柱部分4中的直径部分4c的外缘上时，前臂31与固定在圆柱部分4中的直径部分4b外缘上的曝光调节环10上凸耳18的逆时针方向一侧相接触。

固定的突出部分40与拉簧44的一端相连，拉簧的另一端连接在镜头固定件的法兰6上。拉簧44起到一个返回装置的作用，以使聚焦调节环8根据来自距离量测回路96的信号返回，距离量测回路将在下面予以介绍。

回转器12与定子50、52、（下面将予介绍）形成一个线性脉冲马达，从而使曝光调节环10转动。当回转器12安装在圆柱部分4的直径部分4a的外缘上时，曝光调节环10上的一个杆17与回转器12上的凹槽12a啮合，于是，曝光调节环10随回转器12的旋转而旋转。杆17和凹槽12a的数量可以多于一个。

定子50、52布置在回转器12外缘的对面，与回转器12保持一个预定的距离。每个定子50、52具有C型外形，并分别具有两个衔铁54、56和58、60。一个永久性磁铁61被布置在两个定子50、52之间。在图5中，为解释回转器12相对于定子50、52的运动，为便于说明，衔铁被假想地展开在一个平面上。自然，实际上，衔铁54、56、58和60是围绕着回转器12按圆形布置的，如图3所示。

参照图5，每个衔铁54、56、58、60具有相同的线圈缠绕方向。电流分别地供给定子50的衔铁54和56以及定子52的衔铁58和60。

定子52的两块衔铁58、60间的间隔，被设置成使衔铁58、60分别正对着回转器12的凹槽中的一个和突出部分的一个。也就是说，如果衔铁58对着回转器12的凹槽，衔铁60则应对着回转器12的突出部分。对于定子50的衔铁54、56间距离来说也是如此。

图6说明了图5所示回转器操作的四个步骤。在图6中，假定每个衔铁的线圈是按图5所示的方向缠绕的。

在第一步中，电流仅由E₂端流向E₁端。于是，衔铁54的端部成为南极，而衔铁56的端部成为北极。由于衔铁56端部的北极被永久磁铁61的南极而加强，所以衔铁54南极的磁性力加了一倍，对着衔铁54端部的回转器12的突出部分受到拉力，图6中的回转器12向左移动了四分之一的齿距。

第二步，电流仅由E₄端流向E₃端。在第三步中，电流仅由E₁端流向E₂端。而在第四步，电流仅由E₃端流向E₄端。在第二、第三和第四步中，每个衔铁端部的磁性相应地示于每个对应的图中，由于每个衔铁端部的磁性，象第一步中那样，推动相邻的回转器12的突出部分，回转器12在每一步中，向图中的左侧移动四分之一齿距。

当完成由第一步到第四步的一个循环时，回转器12在图6中向左移动了一个齿距。于是，回转器12沿逆时针方向转动了一个齿距。改变如上所述的电流的次序和方向，回转器12沿相反的方向转动。

再参见图3，在镜头固定件2的法兰6上，近似地沿圆柱部分4的径向，作成一个圆形缝槽62。

一对彼此成镜面对称的片状镜头快门叶片64、66，沿圆柱部分4的对侧可旋转地支承在法兰6上。这些镜头快门叶片64、66的形状示于图7、图8。

在叶片66上制成一个导向槽78和一个铰链孔74，而在叶片64上形成一个导向槽76和一个铰链孔72，它们与叶片66中的导向槽78和铰链孔74成镜面对称。

叶片64、66可旋转地分别由铰链孔72、74支承在轴销68、70上，从而使轴销68、70固定在法兰6上。

支承轴销68穿过叶片64的铰链孔72，并可旋转地支承一个导向臂82。

可滑动地安装在圆形缝槽62内的导向轴销80被固定在导向臂82上。导向臂82因扭转弹簧84而总是沿顺时针方向偏倚。导向轴销80穿过镜头快门叶片64、66的导向槽76、78，穿过法兰6上的圆形缝槽62并与曝光调节环10中的曝光调节凸轮14的表面相接触。

圆形缝槽62，导向臂82，扭转弹簧84和侧槽76、78形成一个开启装置，该装置根据曝光调节凸轮14的操作而开启和关闭镜头快门叶片64、66。

图7和图8分别表明镜头快门叶片64、66的关闭和开启状态。当曝光调节环10沿顺时针方向转动时，导向轴销80被曝光调节凸轮14所推动，沿槽62顺法兰6的径向向外移动。于是，如图8所示，镜头快门叶片64、66分别向彼此的外向旋转，绕支承轴销68、70旋转并且开启。

此时，导向轴销80移动的距离可由曝光调节凸轮14旋转的角度来控制，因而镜头快门叶片64、66的开启度是可以控制的。

参照图12，安装在圆柱部分4外缘的回转器12可以由衔铁54、56、58和60转动。因为回转器12和曝光调节环10由杆17而彼此相联，所以曝光调节环10与回转器12一起转动。当曝光调节环10沿逆时针方向转动时，由于聚焦调节环8上的前臂31被曝光调节环10的凸耳18所推动，聚焦调节环8也沿逆时针方向转动。与此同时，因为曝光调节环10上的脱钩凸轮16推动枢轴26，棘齿20沿逆时针方向旋转，而曝光调节环10被放松。同时，聚焦调节环8的后臂36也关闭了装设在镜头固定件2上的法兰6上的一个接触开关86，因而产生一个电信号。这一电信号被送至一个中央处理装置，该装置将在下面叙述。

如图10所示，一个镜头筒88安装在镜头固定件2的前方。

一个杠杆90设置在镜头筒88的可移动的镜头部分中，同时，杠杆90与聚焦调节环8的联锁部分38相连。如图3所示，臂38的端部最好制成叉形，以便于联锁臂38和杠杆90的装配。

参照图11，相机具有一个模式选择按钮98和光圈孔按钮100和102。模式选择按钮98的功能是或者选择无需由使用者设定F数的自动模式，或者选择需要人工设定光圈孔（即镜头快门叶片）的半自动模式。同时，光圈孔按钮100和102分别是向上和向下设定光圈（即F数）的按钮。当然，光圈孔按钮100和102只有在形态选择按钮98处在半自动模式时才能使用。由光圈孔按钮100和102设置的F数可由显示装置显示出来，例如由液晶屏104显示。

参看图1和图2，现在来说明本发明的相机的光圈优先型电磁镜头快门装置的一种曝光控制方法。

CPU    92包括曝光控制时间表，运算器和驱动器。将F数和由测光回路94测定的值所得适宜曝光的曝光时间数据输入曝光控制时间表。运算器以合适的曝光值计算曝光时间。另外，驱动器根据计算器所得计算结果驱动上述的线性脉冲马达。

首先，当镜头快门被按下时，一个来自光线量测回路94的信号通过CUP    92的模/数转换器（A/D转换）并被输入运算器。运算器决定模式选择按钮处于自动模式还是半自动模式。

在半自动模式情况下，运算器首先检验人工建立的F数。其次，由控制时间表所得到的与测光回路94的信号相对应的数据被输入运算器。运算器算出在所建立的F数的情况下保持曝光状态的时间，再加上由控制时间表所得的曝光时间，于是算出总的曝光时间。驱动器根据运算器的运算结果驱动线性脉冲马达，从而使曝光操作付之实施。

在自动模式的情况下，F数和与来自控制时间表并与测光回路94的信号相对应的曝光时间数据被输入运算器，驱动器根据该数据驱动线性脉冲马达，从而进行曝光操作。

图15是表示在自动模式下，F数和镜头快门叶片开启时间的关系的曲线。在该图中，镜头快门叶片按照实线实施开启，而镜头快门叶片按虚线实施关闭。可以看出，由水平轴线，实线和虚线所确定的封闭曲线的面积代表了曝光值的大小。

图16表示在半自动曝光情况下，F数和镜头快门开启时间的关系的曲线，从中可得彼此相同的曝光值。如图15中所示，同样，镜头快门叶片按照实线实施开启，而镜头快门叶片按虚线实施关闭。可以看出，相应于不同F值的封闭曲线的面积必须相等，以使F数为5.6时的曝光值等于F数为4时的曝光值。为使面积相等，当F数为5.6时，曝光状态必须保持一预定时间。另一方面，在半自动模式情况下，运算器算出如上所述曝光状态保持的时间，并将该保持曝光状态的时间加上由控制时间表所得的曝光时间。

最后，说明本发明的相机电磁镜头快门装置的操作情况。

图9表示了快门的初期操作状态。如果快门按钮（未示出）已按下，测光回路94和距离量测回路（未示出）即进行工作，目标周围的亮度和到目标的距离都进行了量测。接着，电流根据CUP    92的控制信号进入定子50、52。如图12所示，回转器12沿逆时针方向转动，而棘齿20因曝光调节环10上的脱钩突轮16而转到松开的位置。这时，聚焦调节环8因受曝光调节环10上的凸耳18推动也在旋转，于是，接触开关86被关闭。按照这样的操作，操作启动信号已被输入CUP    92。

接受了操作启动员信号的CUP    92激励电磁铁32，于是将连接元件28拉向电磁铁32，从而使棘齿20保持在松开的位置。CUP    92输出一个与由距离量测回路（未示出）测出的距离值相对应的旋转信号给定子50、52。结果，回转器12旋转了一个与所说距离值相应的角度。基于这一点，聚焦调节环8因扭转弹簧44也沿顺时针方向旋转。

若回转器12的旋转动作停止在与上述距离值相应的一个角度上，则CUP    92为电磁铁32消磁。于是，棘齿20受扭转弹簧24作用而偏倚，如图13所示，棘爪22与聚焦调节环8的棘轮42相啮合。

在聚焦调节环8受弹簧44作用沿顺时针方向旋转到聚焦调节环8的前臂31与凸耳18相接触时，和镜头联锁臂38一起转动的杠杆90使镜头筒88的可动部分旋转，于是就实现了聚焦控制。同时根据CUP92的控制，电流进入定子50、52使回路筒12继续沿顺时针方向转动一个角度，该角度与测光回路94所量测的值相对应。

于是，如图14所示，曝光调节环10上的曝光调节凸轮16推动导向轴销80并打开镜头快门叶片64、66。

如上所述，镜头快门叶片64、66的开启程度取决于导向轴销80受曝光调节凸轮作用而转动的距离。同时，开启时间间隔取决于聚焦调节环10接受CUP    92发出的反转信号而逆时针旋转，从而使导向轴销80回到初始位置所需的时间。当聚焦调节环10根据反转信号逆时针旋转并回到图9所示的状态时，镜头快门就完成了一个循环。镜头快门叶片起到了本发明的相机电磁镜头快门装置中的光圈和镜头快门的作用。于是，镜头快门叶片打开的大小和打开的时间，在这里分别相当于光圈打开的大小和镜头快门打开的时间。

总之，相机的电磁镜头快门装置的操作，可以概括为六个步骤。

第一步，当快门按钮被按到第一状态时，测光回路94和距离量测回路（未示出）工作，目标周围的亮度和到目标的距离被量测出来。接着，线性脉冲马达的回转器根据来自CUP    92的控制信号所给出的旋转方向进行转动，锁定装置被脱钩凸轮16打开，因为前臂31被凸耳18推动，聚焦调节环8也沿着旋转方向（如图12所示，为逆时针方向）转动，同时，一个预定的电子启动信号由接触开关86输入CUP    92，该接触开关86是由后臂36操作的。

第二步，根据CUP    92的控制信号，锁定装置保持在放松的位置，同时CUP    92发出一个与由距离测量回路（未示出）测出的距离值相对应的反转信号给线性脉冲马达。

第三步，线性脉冲马达的回转器沿相反的方向旋转一个角度，该角度与所测距离值相对应，聚焦调节环8受返回装置44作用也沿相反的方向（顺时针方向）转动。

第四步，线性脉冲马达停止，根据来自CUP    92的控制信号，聚焦调节环8被锁定装置锁定。

第五步，如果快门按钮被按到第二状态，线性脉冲马达的回转器继续沿相反的方向转动一个角度，该角度与测光回路94按照CUP92的控制信号所测量得的值相对应。于是，曝光调节环10的曝光调节凸轮14启动开启装置，因而镜头快门叶片64、66被打开。

第六步，曝光调节环10根据来自CUP    92的预定的反转信号的旋转方向（逆时针方向）转动。于是，镜头快门叶片64、66经开启装置而回到初始的关闭位置。

如上所述，本发明的相机电磁镜头快门装置结构简单，特别是，电磁镜头快门装置可以用于具有光圈优先式自动曝光性能的相机。

Claims (8)

1、一种相机的光圈优先镜头快门装置，包括：

一个镜头固定件，它包括一个限定一孔腔的空心圆柱部分和一个固定在所说的圆柱部分上的法兰；

至少两个片状镜头快门叶片可旋转地固定在镜头固定件的所说的法兰上，叶片沿所说的圆柱部分的对侧装设以覆盖住所述孔腔，其开启程度取决于F数，其开启时间取决于曝光时间；

一个第一装置，用于驱动镜头快门叶片；

一个第二装置，用于人工设定F数；

一个测光装置，用于产生一个与适宜于拍摄某一目标的光量相适应的信号；和

一个中央处理单元，该单元包括一个曝光控制时间表，其中输入了用于曝光的F数和曝光时间数据，其中F数是用于以一个适宜的曝光值进行曝光的数，而这个曝光值是根据所说的测光装置测得的值所确定的；一个运算器，该运算器识别在半自动模式下人工设定的F数，接受来自曝光时间表的数据，该数据与来自所说的测光装置的信号相对应，计算在设定的F数下保持曝光状态的时间，再将来自曝光控制时间表的曝光时间加到保持曝光状态的时间上，同时算出一个总的曝光时间；和一个驱动器，用来根据运算器所得结果驱动所述第一装置。

2、如权利要求1中所述用于相机的光圈优先镜头快门装置，其中所说的运算器接受来自控制时间表的F数，它和来自测光装置的信号相对应，同时接受在自动模式下的曝光时间数据，而驱动器根据所述数据驱动所说的第一装置。

3、如权利要求2所述用于相机的光圈优先型镜头快门，它还包括一个模式选择按钮，用来选择自动操作模式和半自动操作模式中的一种。

4、如权利要求1所述用于相机的光圈优先型镜头快门装置，其特征在于所述第一装置包括一个可旋转地固定在所述圆柱部分上的曝光调节环，它具有一个曝光调节凸轮，一个由中央处理单元控制并使曝光调节环转动的线性脉冲马达，以及根据所述曝光调节凸轮的旋转方向而打开和关闭所述镜头快门叶片的打开装置。

5、如权利要求4所述用于相机的光圈优先镜头快门装置，其特征在于在所述曝光调节环上按照预定的旋转方向顺序形成的一个曝光调节凸轮、一个凸耳和一个脱钩凸轮，并且还包括：

可旋转地固定在所述圆柱部分上的一个聚焦调节环，它含有一个前臂、一个后臂及按照所述预定旋转方向顺序形成的一个镜头联锁装置;

一个返回装置，使所述聚焦调节环由相对方向转到所述旋转方向;

一个锁定装置，用来有选择地锁定所述聚焦调节环;

一个接触开关，用来按照所述后臂的动作产生一个电起始信号;及

一个距离测量装置，用来发射出一个对应于照相机与被拍照物体之间的距离的信号。

6、一种用于照相机的光圈优先镜头快门装置，包括：

一个第一装置，用于驱动照相机的镜头快门叶片;

一个第二装置，用于人工设定F数;

一个测光装置，用于产生一个对应于拍照物体所用光量的信号;以及

一个中央处理单元，它包含一个曝光控制时间表，其中输入了用于曝光的F数和曝光时间数据，其中F数是按照所述测光装置测得的测量值确定的适当的曝光值;一个识别在半自动模式下手动设置的F数的运算器，接收来自对应于由所述测光装置发出的一个信号的曝光控制时间表中的数据，计算在设定的F数下保持曝光状态的时间，再将来自曝光控制时间表的曝光时间加上保持曝光状态的时间，并计算出总的曝光时间;及一个驱动器，用来根据运算器所得结果驱动所述第一装置。

7、如权利要求6所述用于照相机的光圈优先镜头快门装置，其特征在于所述运算器接收来自控制时间表中对应于由所述测光装置发出的一个信号的F数以及自动模式下的曝光时间数据，并且所述驱动器根据该数据驱动所述第一装置。

8、如权利要求7所述的用于照相机的光圈优先镜头快门装置，其特征在于：该装置还包含一个模式选择按钮，用来选择自动操作模式和半自动操作模式中的一种。

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