JP2004317664A - カメラ用セクタ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】動作の速いカメラ用セクタ駆動装置を安価に提供する。
【解決手段】本発明のカメラ用セクタ駆動装置は、基本的な構成として、基板１に設けられたアパーチャ１ａを平行リンク機構により開閉可能に設けてあるセクタ１２と、このセクタを駆動する電磁アクチュエータ４と、この電磁アクチュエータの駆動力をセクタに伝達する駆動伝達手段７とを備えているところに特徴がある。この駆動伝達手段７は、上記の電磁アクチュエータの１パルス駆動によりセクタをアパーチャの開放位置と閉鎖位置とに駆動する変速機構を備えているため、安価なパルス駆動回路を採用可能となる。また、変速機構の採用は、１パルス駆動によりアパーチャの開閉操作を可能とすることから、開閉速度が速くなるためタイムラグを少なくする効果がある。変速機構としては、歯車変速機構を採用することによりセクタの円滑な動作を実現してある。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばデジタルカメラの遮光装置を駆動するために用いるカメラ用セクタ駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常の銀塩フィルム式カメラ（以下「フィルム式カメラ」という。）の絞り装置や、デジタルカメラの撮像素子を保護するための遮光装置等は、セクタの揺動によりアパーチャを開閉する機構が採用されている。これらの絞り装置や遮光装置は、いずれもセクタを駆動モータで揺動させることにより絞り開口の大きさを調整可能とし、あるいはアパーチャを開閉可能としてある。セクタの駆動は、駆動モータにセクタがアパーチャを開閉するのに十分な回転量を与えることにより行われている。そのために駆動モータには、セクタの移動量に対応するパルス数の電流を流すことが行われている。例えばデジタルカメラの遮光装置の場合、非撮影時には撮像素子を保護するために遮光幕を閉鎖しておき、撮影時にレリーズオンすることにより遮光幕を開放し、撮影終了後に再び遮光幕が閉鎖するようになっているが、これらの各動作中は常に遮光幕の駆動モータは通電されており、開閉動作の際には複数のパルス電流が通電されていることになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、セクタの開閉動作のために常に多数のパルス電流を通電するためには、複雑で高価なパルス駆動回路が必要である。また、複数パルスによる駆動はタイムラグを生じさせるため、シャッタチャンスを逃がす原因となっている。さらにまた、デジタルカメラの遮光装置の場合には、撮像素子による画像の読み込み中も遮光幕を全開状態に保持するために通電を続けていることになるが、これは電力の消費量が多くなるとともに画像ノイズ発生の原因となっている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明のカメラ用セクタ駆動装置は、基板に設けられたアパーチャを平行リンク機構により開閉可能に設けてあるセクタと、このセクタを駆動する電磁アクチュエータと、この電磁アクチュエータの駆動力をセクタに伝達する駆動伝達手段とを備えている。この駆動伝達手段は、上記の電磁アクチュエータの駆動によりセクタをアパーチャの開放位置と閉鎖位置とに駆動する変速機構を備えているため、安価なパルス駆動回路を採用可能となる。また、上記の変速機構の採用は、開閉速度が速くなるためタイムラグを少なくするとともに高価なパルス駆動回路を不要とする効果がある。
【０００５】
上記の駆動伝達手段は、電磁アクチュエータの駆動軸に設けてある駆動歯車と、セクタを駆動するセクタ駆動歯車とを有し、上記の変速機構は、駆動歯車とセクタ駆動歯車との間に介在する歯車変速機構とすることにより、円滑な駆動力の伝達と正確な回転比を保障し、電磁アクチュエータの駆動によるアパーチャの開閉を可能としてある。
【０００６】
また、上記の駆動伝達手段またはセクタを構成するセクタアームには、セクタをアパーチャの開放方向または閉鎖方向のいずれか一方向に付勢するセクタ付勢部材が設けてある。このセクタ付勢部材の設置により変速機構及びセクタの固体間のばらつきやがたを一方向に寄せるようにして常にバラツキのない状態でアパーチャを開閉可能としてある。特に変速機構として歯車変速機構を採用すると、歯車のバックラッシュによるがたの影響も大きくなるので、セクタ付勢部材の存在は重要となっている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態例としてデジタルカメラの遮光装置を取り上げ、これについて図面を参照して説明する。図１、図２は、上記の遮光装置の要部を拡大して示したものである。なお、プリント基板Ｐと後述のユニットケースの天板部とを透過して輪郭だけを示してある。図示してあるように、この遮光装置は、構造上、アパーチャを重畳及び展開する遮光羽根群によって開閉可能としてある点において、フォーカルプレーンシャッタに似たものとなっている。しかし、フォーカルプレーンシャッタのように先幕と後幕とを備えたものではなく、先後いずれかの幕に相当する１つの遮光幕を備えただけのシンプルなものとなっている。
【０００８】
図１、図２において、基板１は、外周部を実質的に長方形に形成された板状体からなり、その中心付近の位置にアパーチャ１ａが設けてある。このアパーチャ１ａの左方上面（図面表面）には、セクタを駆動するセクタ駆動ユニット２が装着してある。セクタ駆動ユニット２は、基板１の上面（図面表側）に突設された位置決めピン１ｂ，１ｂにより位置決めされ、固定手段としてのビス１０，１０によって固定されている（図３参照）。また、基板１のセクタ駆動ユニット２が設けてある部分の背面側には、後述のセクタアーム１３，１４とセクタ１２等が設けてあり、セクタ駆動ユニット２により平行リンク機構によるセクタ１２のアパーチャ１ａの開閉動作が可能となっている。
【０００９】
セクタ駆動ユニット２は、予めユニットケース３に装着されている電磁アクチュエータ（以下「アクチュエータ」という。）４及び後述のセクタ位置検出手段であるシンクロスイッチ５と、後述の中間部材６の下面側に装着されている駆動伝達手段７とアクチュエータ４やシンクロスイッチ５に電力を供給するためのプリント基板Ｐが設けられている。このセクタ駆動ユニット２は、基板１の一方の面（表面）に位置決めされ、固定手段であるビス１０により固定してある。また、基板１の他方の面（背面）には、駆動伝達手段７によりアパーチャ１ａを開閉可能とするようにセクタ１２が設けてある。
【００１０】
図３は、セクタ駆動ユニット２、セクタ１２及びセクタアーム１３，１４等の各構成要素を分割したものを拡大断面図で示したものである。セクタ駆動ユニット２の駆動機構のうち、後述のアクチュエータ４及びシンクロスイッチ５を含む駆動部は、ユニットケース３の一方の面（図３下面）に中間部材６を介して固定されている。ユニットケース３の他方の面（図３上面）には、プリント基板Ｐが固定されている。ユニットケース３は、天板部３ａが長方形の板状体からなり（図１参照）、その両端部には、上記の中間部材６を保持するための掛止部３ｂ，…が設けてある。中間部材６は、アクチュエータ４やシンクロスイッチ５をユニットケース３との間に保持可能であるとともに、基板１への取付部６ｆ、６ｇを備えている。また、中間部材６は、外面（図３下面）に駆動伝達手段７を取り付けられる。セクタ駆動ユニット２は、基板１に対して位置決めピン１ｂを中間部材６の位置決め孔６ａに合わせて挿着し、固定手段であるビス１０で締め付けることにより結合してある。基板１の他方の面（図３下面）には、セクタ１２がアパーチャ１ａ（図１参照）を開閉可能に設けてある。こうしてユニット化されたセクタ駆動ユニット２は、基板１に対して着脱容易であるため、各種の基板やセクタに取付可能となっている。
【００１１】
上述のアクチュエータ４は、公知のパルスモータの一種を採用したものであり、ステータ４ａ、駆動コイル４ｂ及び永久磁石製のロータ４ｃからなる。このアクチュエータ４は、ロータ４ｃの磁極とステータ４ａに設けられた磁極の位置との関係から１パルスの電圧の印加により回転する角度（ステップ角）が定まるようになっている。また、ステータ４ａの磁極の位置は、ロータ４ｃが無通電保持される静的安定位置となっている。このため通電によりロータ４ｃの磁極がステータの磁極間を移動して静的安定位置に静止してロータ４ｃを保持可能となっている。静的安定位置は、上記の通り、ロータ４ｃの磁極数と、このロータを取り囲むステータ４ａの凹部の内周部に設けてある磁極の数とにより定まることになる。ここではロータの磁極が２極でステータの磁極数が４極の組み合わせにより、２か所に静的安定位置を設けてある。
【００１２】
アクチュエータ４は、中間部材６によってユニットケース３の天板部３ａに押さえ付けた状態に固定されている。そして、ロータ４ｃと一体の回転軸４ｄがこの中間部材６を貫通して下面側に突出するように設けてある。アクチュエータ４の回転軸４ｄの先端部（図３下端部）には、駆動伝達手段７を構成する駆動レバー８が設けてある。また、中間部材６の下面に突設された支軸部６ｂには、駆動レバー８に連動可能なセクタ駆動レバー９が揺動自在に支持されている。駆動伝達手段７を構成するセクタ駆動レバー９は歯部（セクタ駆動歯車）９ａが駆動レバー８の歯部（駆動歯車）８ａと噛合することにより駆動レバー８と連動可能となっている。上記の駆動レバー８は、開き度を小さくした扇形に形成した板体からなり、扇の要に相当する部分がアクチュエータ４の回転軸４ｄにこれと一体回転可能に固着してある。上記の駆動レバー８の歯部８ａは、駆動レバー８の先端に形成してある円弧部に歯車の歯形を刻設したものからなる。
【００１３】
図１、図２に示すように、セクタ駆動レバー９は、回転中心から所定距離の範囲を円弧状に形成してあり、歯部９ａは、この円弧状になっている周囲の部分の一部に刻設してある。駆動伝達手段７は、上記の歯部８ａ及び９ａによる歯車変速機構となっているが、この歯車変速機構の回転比（歯数比）は、各レバーの回転中心から各ピッチ円までの距離（ピッチ円の半径）に逆比例するので、駆動レバー８及びセクタ駆動レバー９として歯数比の異なる幾通りかのものを揃えておけば、各種のセクタに対応可能となるため、設計の自由度が高くなる。こうして、アクチュエータ４のステップ角とセクタアーム１３の揺動角とを対応させておけば、アクチュエータ４の１パルス駆動によりセクタ１２にアパーチャ１ａを開放又は閉鎖するに必要な運動をさせることが可能となる。これは、高価で複雑な連続パルスを発生させるパルス駆動回路を必要としなくて済むことからカメラの小形化及びコストダウンに寄与することになる。
【００１４】
セクタ駆動アーム９の円弧状になっている部分の歯部９ａが設けられていない範囲の一部は、外方へ延伸してアーム部９ｂが形成してある。上記の円弧状になっている部分とアーム部９ｂとの境界付近には、図３で上向きに突出する後述の接離ピン９ｃが設けてある。また、アーム部９ｂの先端部下面には、上述のセクタ１２を駆動するための駆動ピン９ｄが設けてある。
【００１５】
こうして駆動伝達手段７は、駆動レバー８がアクチュエータ４のロータ４ｃの回転角度（ステップ角）に対応する角度だけ揺動し、変速歯車機構を介して駆動レバー８に連動するセクタ駆動レバー９は、各揺動中心から歯部のピッチ円までの距離の比に応じた角度だけ揺動可能となっている。セクタ駆動レバー９の揺動角は、セクタ１２を構成するセクタアーム１３の揺動角と同一であり、結局、セクタ１２の往復移動量は、セクタ駆動レバー９の揺動角とセクタアーム１３の長さにより定まるようになっている。図面では各レバーの揺動中心からピッチ円までの距離が互いに異なるように描かれているため、揺動角も異なるようになっているが、アクチュエータ４のトルクを考慮すると各揺動角はほぼ同一とすることが望ましい。
【００１６】
次に、上述のシンクロスイッチ５について説明する。この遮光装置に用いるシンクロスイッチ５は、セクタ駆動レバー９の開閉状態を検出して露出の際にセクタ１２が全開になっていることを確認するためのセンサであり、検出ばね１７、検出ピン１８及び上記の接離ピン９ｃの三者からなる。検出ばね１７としては、両端を反対方向に延伸してなる直線部を有するねじりコイルばねを採用してあり、中央のコイル部をユニットケース３に突設した軸部３ｄに嵌合し、一方の直線部をセクタ駆動レバー９の接離ピン９ｃに当接可能としてある。また、検出ばね１７の他方の直線部は、中間部材６の上面に突設してある突部６ｃに当接可能とすることにより揺動範囲を規制してある。検出ばね１７の直線部は、先端部で直角に折り曲げられて上向きに延伸し、その先端部をプリント基板Ｐと導通させて情報出力部１７ａとすることにより、カメラ本体のＣＰＵへ検出データを出力可能としてある。
【００１７】
検出ピン１８は、導電体の丸棒材を所定の形状に形成したものからなり、その両端は、プリント基板Ｐと中間部材６との間で支持されており、プリント基板Ｐに導通している。検出ピン１８は、セクタ１２がアパーチャ１ａを閉鎖状態にしている時には、検出ばね１７の直線部の中間位置に当接可能であり、全開状態になっている時には、この直線部から離反可能とするように設けてある。検出ばね１７と検出ピン１８との接離状態を検出した検出データは、プリント基板Ｐに設けられた端子部１７ａ，１８ａから出力可能となっている。なお、上記両者による接離動作は、セクタ駆動レバー９と一体の接離ピン９ｃの揺動に対して検出ばね１７がこれに従動することによって行われる。
【００１８】
図４は、基板１にセクタ駆動ユニット２を装着した状態を示している。この装着により、中間部材６に突設された軸部６ｂに揺動自在に支持されているセクタ駆動レバー９は、基板１に突設してある突部１ｇにより安定的に支持されるとともに、駆動ピン９ｄが基板の円弧溝部１ｃを貫通して背面側へ突出状態となっている。
【００１９】
基板１の他方の面（背面）には、アパーチャ１ａを開閉するセクタ１２及びセクタアーム１３，１４が取り付けてある。基板１、セクタ１２及び各セクタアーム１３，１４でセクタユニットを構成している。セクタ１２は、図１、図２に示すように、図面上は１枚だけしか示されていないが、実際には複数枚のセクタと、これらを駆動する第１セクタアーム１３と、第２セクタアーム１４との組み合わせによる平行リンク機構となっている。この平行リンク機構を構成するセクタアームのうち、下方に位置する第１セクタアーム１３は、セクタ駆動レバー９の回転中心と同心の軸部１ｄ（図３参照）に揺動自在に支持されている。第１セクタアーム１３の中間位置に設けられた孔部（図示略）には、セクタ駆動レバー９の駆動ピン９ｄが挿通しており、このアームをセクタ駆動レバーに従動可能としてある。また、第１セクタアーム１３の先端部は、連結ピン１３ａを介してセクタ１２と揺動自在に連結されている。これに対し、第１セクタアーム１３の上方に位置する第２セクタアーム１４は、基板１上の第１セクタアームの支持点と少し離れた位置の上面に揺動自在に支持されている。これとともに、各セクタアーム１３，１４の先端部がセクタ１２に揺動自在に連結されていることにより、平行リンク機構を構成してセクタ１２をリンク移動可能としてある。
【００２０】
図４に示すように、基板１の背面側には、第１セクタアーム１３に対してセクタ１２を常時一方向に付勢するように作用するセクタ付勢部材１６が設けてある。このセクタ付勢部材１６は、ねじりコイルばねを採用してあり、中央部に位置するコイル部は、第１セクタアーム１３を支持している軸部１ｄに挿通してあり、このコイル部から延びている一方の直線部を基板１の背面に突設してある係止突起１ｅに当接可能としてある。また、セクタ付勢部材１６の他方の直線部は、第１セクタアーム１３の側部に当接してこのアームをセクタ１２が開く方向へ付勢可能としてある。このセクタ付勢部材１６の第１の機能は、セクタ１２が初期位置にあるときには、レリーズオンの際にセクタアーム１３を付勢してセクタ１２の開放動作を容易にすること。第２の機能は、アパーチャ１ａが開放状態になった時に、駆動伝達手段７とセクタ１２との間に生じる隙間（ガタ）を一方に押し付けるいわゆるガタ寄せの働きをすることにある。セクタ付勢部材１６は、逆にセクタ１２が閉じる方向へ付勢可能としてもよい。なお、このセクタ付勢部材１６及びセクタ１２は、羽根押さえ板１５により保護されている。
【００２１】
次に、図５に示すシーケンスチャートを参照して、実施の形態例の動作を説明する。図５における横軸の要素として示されているもののうち、開閉レバー駆動コイルとは、既述の構成におけるアクチュエータ４の駆動コイル４ｂを指しており、開閉レバーとは、駆動伝達手段７のレバー、特にセクタ駆動レバー９を指している。また、映像素子の露出とは、結像した被写体の画像をデジタル信号化する動作を示している。図５の横軸は時間を示しているが、時間の長さの比率については実際の比率通りに表示されているものではなく、あくまでも説明上の便宜から表示しているものである。
【００２２】
まず、初期状態においては、アクチュエータの駆動コイル４ｂへの通電がオフとなっているため、セクタ駆動レバー９もセクタ１２も初期位置（静的安定位置）に静止している。このときには、シンクロスイッチ５は検出ばね１７と検出ビン１８とが当接（ショート）している（図１参照）。次にカメラ本体のレリーズスイッチ（図示略）をオンにすると、ＣＰＵからセクタ１２がアパーチャ（画枠）１ａを閉じる方向へロータを回転させるプラス電流を流して、セクタ１２の位置調整（ガタ寄せ）を行う。次に、ＣＰＵからアクチュエータの駆動コイル４ｂへガタ寄せ時とは反対向きのマイナス電流を流すと、ロータ４ｃが逆方向へ回転し、駆動伝達手段７を介してセクタ１２を開く。なお、この時には、セクタ付勢部材１６の付勢力によりセクタの始動が容易となっている。セクタ１２が開放動作を終了してアパーチャ１ａが全開になったら、さらに同方向に電流を流してバウンド防止及びいわゆるガタ寄せを行う。このガタ寄せは上記のセクタ付勢部材１６によりコイル３ｂへの通電がオフとなっている時間帯にも継続可能となっている。
【００２３】
セクタ１２が完全に開いた状態、すなわちセクタ１２が重畳している状態の下では、セクタ駆動レバーの接離ピン９ｃがシンクロスイッチ５の、検出ばね１７の一方の直線部に当接してこれを反時計方向へ押し付けているため、検出ばね１７は検出ピン１８から離反（オープン）し（図２参照）、この状態変化により生じる信号データが出力される。この信号データ変化の出力を受けたＣＰＵは、アパーチャ１ａが開いていることを確認し、駆動コイル４ｂへの通電をオフにするとともに、撮像素子に露出開始の信号を出すことにより露出が開始される。露出動作の開始に合わせて、アクチュエータ４の駆動コイル４ｂへの通電をオフにしてあるため、露出動作中におけるノイズの発生を防止するとともに電力消費を節減している。駆動コイル４ｂへの通電オフ中もロータ４ｃは、静的安定位置に無通電保持されているため、セクタ１２が勝手に動いてしまうようなことは生じない。
【００２４】
露出動作が終了すると、それに合わせてアクチュエータの駆動コイル４ｂに再びセクタ１２を重畳する方向へ回転させるプラス電流を流してガタ寄せが行われる。続いて駆動コイル４ｂへセクタ１２を展開する方向に回転させるマイナス電流を流すことにより、セクタ駆動レバー９を回動させ、これに連動してセクタ１２を閉じさせる。この時、図１において、セクタ駆動レバー９が反時計方向へ回動すると、シンクロスイッチ５の検出ばね１７が原位置へ復帰することにより、検出ばねの直線部は検出ピン１８から離反（オープン）する。これによりシンクロスイッチ５からの出力信号の方向を変化させ、この出力を受けたＣＰＵは、アパーチャ１ａの閉鎖開始を確認する。こうしてセクタ１２は原位置へ復帰するが、駆動コイル４ｂへの通電は、駆動伝達手段７及びセクタ１２の復帰動作が完了した後にも、さらに所定時間だけ駆動コイル４ｂへ同方向の通電を続けてガタ寄せをした後、通電をオフにしてこれらを初期位置に復帰させる。駆動コイル４ｂへの通電停止とともに、露出により撮像素子に蓄積された撮像データはＣＰＵへ出力され、これにより撮影の１動作が完了する。読み込まれたデータはカメラ本体の記憶素子へ出力されることにより保存される。
【００２５】
以上の説明において、本発明に係るカメラ用セクタ駆動装置は、デジタルカメラの遮光装置に適用するものとしてあるが、本発明はこれに限られるものではなく、絞り式のシャッタやフォーカルプレーンシャッタを備えたデジタルカメラの他、フィルム式カメラの絞り装置等カメラ一般に適用可能である。また、この形態例では、アクチュエータの駆動は、定電圧回路によって行うことを前提に説明してきたが、もちろん定電流回路によって駆動することも可能である。なお、ここでは駆動伝達手段として歯車変速機構を採用してあるが、本発明はこれに限定する趣旨ではなく、リンク機構やスライダ−クランク機構等を採用することも可能である。また、本実施例の形態ではアクチュエータの１パルス駆動によりセクタを駆動させていたが、この電磁アクチュエータに複数のパルスを与えて、セクタの駆動スピードを調整させるようにしてもよい。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、電磁アクチュエータへの駆動によりセクタをアパーチャの開放及び閉鎖が可能となるので、セクタの作動時間を短縮することができる。また、駆動伝達手段として歯車変速機構を採用すれば、円滑な動力伝達が可能となり、セクタの迅速な動作が可能となる。さらに、駆動伝達手段又はセクタに一方向に付勢するためのセクタ付勢部材を設ければ、駆動伝達手段やセクタにより生じたゆがみやガタつきを吸収することが補強されるため、アパーチャの確実な開閉状態を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】アパーチャが全閉となっている状態を示す平面図である。
【図２】アパーチャが全開となっている状態を示す平面図である。
【図３】拡大分解断面図である。
【図４】拡大断面図である。
【図５】一形態例の動作を示すシーケンスチャートである。
【符号の説明】
１ 基板
１ａ アパーチャ
２ セクタ駆動ユニット
３ ユニットケース
４ アクチュエータ
４ｂ 駆動コイル
４ｄ 駆動軸
５ シンクロスイッチ
６ 固定部材
７ 駆動伝達手段（歯車変速機構）
８ 駆動レバー（駆動歯車）
９ セクタ駆動レバー（セクタ駆動歯車）
９ｃ 接離ピン
９ｄ 駆動ピン
１０ 固定手段（ビス）
１２ セクタ
１３，１４ セクタアーム
１５ 羽根押さえ板
１６ セクタ付勢部材
１７ 検出ばね
１８ 検出ピン

Claims (3)

1. 基板に設けられたアパーチャを平行リンク機構により開閉可能に設けてあるセクタと、上記セクタを駆動する電磁アクチュエータと、上記電磁アクチュエータの駆動力を上記セクタに伝達する駆動伝達手段とを備え、
   上記駆動伝達手段は、上記電磁アクチュエータの駆動により上記セクタを上記アパーチャの開放位置と閉鎖位置とに駆動する変速機構を備えている
   ことを特徴とするカメラ用セクタ駆動装置。
2. 請求項１において、上記駆動伝達手段は、上記電磁アクチュエータの駆動軸に設けてある駆動歯車と、上記セクタを駆動するセクタ駆動歯車とを有し、上記変速機構は、上記駆動歯車と上記セクタ駆動歯車との間に介在する歯車変速機構であることを特徴とするカメラ用セクタ駆動装置。
3. 請求項１または請求項２において、上記駆動伝達手段または上記セクタを構成するセクタアームには、上記セクタを上記アパーチャの開放方向または閉鎖方向のいずれか一方向に付勢するセクタ付勢部材が設けられていることを特徴とするカメラ用セクタ駆動装置。

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