JP2010044315A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可動物を効率よく駆動可能な駆動装置を得る。
【解決手段】ステップＳ３０７では、デジタルカメラの角速度が第１の振動値未満であるか否かを判断する。第１の振動値未満であるとき、ステップＳ３０８において励磁電圧が第１の電圧に設定される。第１の振動値以上であるとき、ステップＳ３０９において角速度が第１の振動値以上かつ第２の振動値未満であるか否かを判断する。第１の振動値以上かつ第２の振動値未満であるであるとき、ステップＳ３１０において励磁電圧が第２の電圧に設定される。第２の振動値以上であるとき、ステップＳ３１１において励磁電圧が第３の電圧に設定される。第２の電圧は第１の電圧よりも大きく、第３の電圧は第２の電圧よりも大きい。ステップＳ３１２では、ＡＥ部、ＡＦ部、及びシャッター部が励磁電圧を各ステッピングモータに印加する。これにより、可動部が所定の位置に固定される。
【選択図】図３

Description

本発明は、可動部を駆動可能であって、所定の状態に固定可能である駆動装置に関する。

例えばカメラなどのデジタルカメラにおいて、可動部、すなわちシャッター幕、撮像用レンズが有する合焦レンズ又は絞り羽根等をモータにより駆動するものが知られている。撮像前において、可動部は初期位置に各々定置され、撮像時において、初期状態から所定の値だけ駆動されて撮像に適した状態に保持される。

可動部は、撮像前に初期位置にあるものとして駆動されるため、撮像に適した状態に可動部を保持するためには、初期状態を常に同じ状態に保持する必要がある。これを保証するため、可動部を駆動するステッピングモータを無励磁状態としてデテント位置で停止させ、あるいは励磁を保持して停止位置を保持する構成が知られている（特許文献１）。
特開平１０−２２４６８０号公報

しかし、ステッピングモータをデテント位置で停止させる構成では、デテントトルクを超えるような強い衝撃が与えられたときに部材がデテント位置から動いてしまうおそれがある。また、励磁を保持する構成では、消費電力が増大するおそれがある。

本発明は、これらの問題を鑑みてなされたものであり、衝撃に対抗する力と消費電力とのバランスを図りながら可動部を保持する駆動装置を得ることを目的とする。

本願第１の発明による駆動装置は、可動部と、可動部を任意の状態に保持可能である保持部と、可動部に伝達されうる振動を検出する振動検出部とを備え、保持部は、振動検出部が検出した振動に応じて、可動部を保持する力の大きさを制御することを特徴とする。

振動検出部は角速度センサが好適である。

保持部は、可動部を保持するために用いられるステッピングモータを備え、ステッピングモータに印加する電圧を制御することにより、可動部を保持する力の大きさを制御することが好ましい。

保持部は、振動検出部が検出した振動に応じて可動部を保持する力を段階的に制御することが好ましい。

保持部は、振動検出部が検出した振動が第１の振動値よりも小さいとき、可動部を第１の保持値で保持し、振動検出部が検出した振動が、第１の振動値以上、かつ第１の振動値よりも大きい第２の振動値未満であるとき、可動部を第２の保持値で保持し、振動検出部が検出した振動が第２の振動値以上であるとき、可動部を第３の保持値で保持することが好ましい。

本願第２の発明によるカメラは、前記駆動装置を備え、可動部は、合焦レンズ、絞り羽根、又はシャッター幕が好適である。ここで、シャッター幕は羽根形式のシャッターをも包含する。

以上のように本発明によれば、衝撃力に応じて可動部を保持する駆動装置を得る。

以下、本発明による一実施形態について、図を用いて説明する。

まず、本実施形態による駆動装置を備えるデジタルカメラ１００の構成について図１および２を用いて説明する。図１は、デジタルカメラ１００を背面から見た状態を示した図であり、図２は、デジタルカメラ１００の主要部を示したブロック図である。

デジタルカメラ１００の外面には、主電源のオンオフを切り替えるＳＷＭボタン１１１、レリーズボタン１１２、像ブレ補正ボタン１１３、ＬＣＤモニタ１１４、及び撮像レンズ１２０が設けられる。

ＳＷＭボタン１１１は、デジタルカメラ１００の背面から突出するモーメンタリスイッチである。ユーザがＳＷＭボタン１１１を押圧すると、デジタルカメラ１００の電源が投入される。デジタルカメラ１００の電源が入れられているときにユーザがＳＷＭボタン１１１を押圧すると、デジタルカメラ１００の電源が切断される。

レリーズボタン１１２は、二段式のモーメンタリスイッチであり、デジタルカメラ１００の頂面に設けられる。ユーザがレリーズボタン１１２を半押しすると、測光や測距及び合焦動作が行われ、全押しすると撮像動作が行われる。

像ブレ補正ボタン１１３は、デジタルカメラ１００の背面から突出するモーメンタリスイッチである。ユーザがＳＷＭボタン１１１を押圧すると、像ブレ補正モードにデジタルカメラ１００が設定される。像ブレ補正モードは、露光中にデジタルカメラ１００が動くことにより発生する撮影画像における被写体のブレを防止する像ブレ補正処理を行う撮影モードであり、詳細は後述される。デジタルカメラ１００が像ブレ補正モードにあるときにユーザが像ブレ補正ボタン１１３を押圧すると、像ブレ補正モードからデジタルカメラ１００が解除される。

ＬＣＤモニタ１１４は、撮影画像と同じ３対４の縦横比を有する長方形である。図１に示すように、デジタルカメラ１００の左右方向に延びるようにデジタルカメラ１００の背面略中央に設けられる。撮像レンズ１２０を介して得られた画像、撮影済みの撮影画像、及びデジタルカメラ１００の各種設定を表示可能である。

撮像レンズ１２０は、合焦ステッピングモータ２６２、合焦レンズ２６３、絞り駆動ステッピングモータ２５２、及び絞り羽根２５３を有し、合焦デジタルカメラ１００の前面から突出する。

以下、説明のため、光軸ＬＸと直交し、かつＬＣＤモニタ１１４の長手方向に対し平行に延び、図１においてデジタルカメラ１００の右方向を正とする軸をＸ軸、光軸ＬＸと直交しかつＬＣＤモニタ１１４の幅方向と平行に延び、デジタルカメラ１００の頂面方向を正とする軸をＹ軸、撮像レンズ１２０の光軸ＬＸ上であってデジタルカメラ１００の背面から正面方向に向けて正方向とする軸をＺ軸とする。

次に、デジタルカメラ１００の内部に設けられる部材について説明する。

デジタルカメラ１００の内部には、デジタルカメラ１００の角速度、すなわちデジタルカメラ１００が受ける衝撃を測定するための角速度センサ部２２０と、被写体像をデジタルデータに変換する撮像部２３０と、像ブレ補正を行う像ブレ補正部２４０と、撮像時に動作する複数の部材と、これらの部材を制御するＣＰＵ２１０が主に設けられる。

ＣＰＵ２１０は、撮像処理、像ブレ補正処理、及び可動部保持処理を実行する。

角速度センサ部２２０は、ジャイロセンサである第１および第２の角速度センサ２２１、２２２とから成り、Ｘ軸方向におけるデジタルカメラ１００の第１の角速度を第１の角速度センサ２２１が測定し、Ｙ軸方向におけるデジタルカメラ１００の第２の角速度を第２の角速度センサ２２２が測定する。第１の角速度は、Ｘ軸方向の角速度（Ｙ軸に平行な軸周りのヨーイング）であり、第２の角速度は、Ｙ軸方向の角速度（Ｘ軸に平行な軸周りのピッチング）である。第１の角速度を示す第１の角速度センサ２２１からの出力信号、及び第２の角速度を示す第２の角速度センサ２２２からの出力信号は、ＣＰＵ２１０のポートＡ／Ｄ０、Ａ／Ｄ１に各々入力される。

撮像部２３０は、撮像素子２３１とＤＳＰ２３２とから成る。撮像素子２３１は、ＣＣＤであって、撮像レンズ１２０が被写体像を結像させる撮像面を有し、光軸ＬＸが撮像素子２３１の中心を通過するように設けられる。撮像面に結像した被写体像を画像信号としてＤＳＰ２３２へ出力する。ＤＳＰ２３２は、ＣＰＵ２１０の指示に基づき画像信号を受信して画像処理を行う。そして、処理された画像信号をＣＰＵ２１０に送信する。

像ブレ補正部２４０は、デジタルカメラ１００の動きに応じて駆動される補正部２４１と、デジタルカメラ１００内部に固定される固定部２４５と、補正部２４１を駆動するドライバ回路２４８とから成る。

補正部２４１は、補正部２４１をＸ軸方向に駆動する第１の駆動コイル２４２、Ｙ軸方向に駆動する第２の駆動コイル２４３を有する。第１及び第２のコイルはフレキシブルケーブルによりドライバ回路２４８と接続される。

固定部２４５は、第１の駆動コイル２４２が生じる磁界内に設けられる第１の駆動磁石２４６と、第２の駆動コイル２４３が生じる磁界内に設けられる第２の駆動磁石２４７を有する。固定部２４５は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向へ移動自在となるように補正部２４１を支持する。

ドライバ回路２４８はＣＰＵ２１０に接続され、ＣＰＵ２１０からの信号に応じて第１及び第２の駆動コイル２４２、２４３に電圧を印加する。

ＣＰＵ２１０には、被写体までの距離を測定する測距部２１１、絞りを制御するＡＥ部２５１、合焦レンズ２６３を制御するＡＦ部２６１、シャッター幕２７３を制御するシャッター部２７１、リターンミラー２８３を制御するリターンミラー部２８１、及び前述のＬＣＤモニタ１１４が接続される。ＣＰＵ２１０は、撮像レンズ１２０から入射した被写体像の光量を用いて被写体を測光する。これにより得られた測光値を用いて露光値を演算し、この露光値に基づき撮影に必要となる絞り値及び露光時間を演算する。そして、演算された絞り値をＡＥ部２５１に、露光時間をシャッター部２７１に送信する。さらに、ＣＰＵ２１０は、測距部２１１を用いて測距を行い、測距結果をＡＦ部２６１に送信する。

シャッター部２７１は、シャッター駆動ステッピングモータ２７２と電気的に接続され、シャッター駆動ステッピングモータ２７２を介してシャッター幕２７３を制御する。ＣＰＵ２１０から受信するシャッター速度情報に従って、シャッター駆動ステッピングモータ２７２に電圧を印加する。この電圧を励磁電圧という。

シャッター駆動ステッピングモータ２７２は、筐体と、筐体に固定された複数の電磁石（ステータ）と、筐体に回転自在に支持される回転軸と、回転軸に取付けられた複数の磁石（ロータ）とを備える。ステータが有するコイルに電流を流すと、ステータが磁化して磁力を発生させる。この磁力にロータが引きつけられ又は反発して、回転軸が回転する。励磁電圧を印加するステータの位置及び個数を変化させることにより、回転軸の回転トルクを増加させたり、回転軸を筐体に対して固定したりすることができる。また、励磁電圧を変化させることによりステータの磁力が変化するため、励磁電圧を変化させて、回転軸の回転トルク、及び筐体に対する回転軸の固定力を増減させることができる。

励磁電圧が印加されたシャッター駆動ステッピングモータ２７２は、励磁電圧に従ってシャッター幕２７３を所定の速度で駆動する。これにより、撮像素子２３１の露光時間が制御される。シャッター幕２７３が駆動されていないとき、後述する可動部保持処理により制御されるシャッター駆動ステッピングモータ２７２がシャッター幕２７３を初期位置に保持する。ＣＰＵ２１０、シャッター部２７１、及びシャッター駆動ステッピングモータ２７２が保持部を成す。

リターンミラー部２８１は、ミラー駆動ステッピングモータ２８２と電気的に接続される。ＣＰＵ２１０が送信するミラーアップ情報に従って、ミラー駆動ステッピングモータ２８２に励磁電圧を印加する。絞り駆動ステッピングモータ２５２の構成は、シャッター駆動ステッピングモータ２７２の構成と同様である。励磁電圧の印加により、ミラー駆動ステッピングモータ２８２が駆動され、シャッター幕２７３の走査が完了するまでリターンミラー２８３が上げられる。

ＡＥ部２５１は、絞り駆動ステッピングモータ２５２と電気的に接続される。ＣＰＵ２１０が送信する絞り開度情報に従って、絞り駆動ステッピングモータ２５２に励磁電圧を印加する。絞り駆動ステッピングモータ２５２の構成は、シャッター駆動ステッピングモータ２７２の構成と同様である。励磁電圧の印加により、絞り駆動ステッピングモータ２５２が駆動され、絞り羽根２５３が所定の開度に調節される。これにより、絞りが調節される。絞り羽根２５３が駆動されていないとき、後述する可動部保持処理により制御される絞り駆動ステッピングモータ２５２が絞り羽根２５３を初期位置に保持する。ＣＰＵ２１０、ＡＥ部２５１、及び絞り駆動ステッピングモータ２５２が保持部を成す。

ＡＦ部２６１は、ＣＰＵ２１０から受信した測距結果に基づいて合焦レンズ２６３の移動量を算出する。そして、算出された移動量に応じて、合焦ステッピングモータ２６２に励磁電圧を印加する。合焦ステッピングモータ２６２はＡＦ部２６１と電気的に接続されており、その構成はシャッター駆動ステッピングモータ２７２の構成と同様である。励磁電圧の印加により合焦ステッピングモータ２６２が駆動される。合焦ステッピングモータ２６２は合焦レンズ２６３を移動し、被写体に対して撮像レンズ１２０を合焦させる。これにより、デジタルカメラ１００内部に設けられた撮像素子２３１に被写体像が結像される。合焦レンズ２６３が駆動されていないとき、後述する可動部保持処理により制御される合焦ステッピングモータ２６２が合焦レンズ２６３を初期位置に保持する。ＣＰＵ２１０、ＡＦ部２６１、及び合焦ステッピングモータ２６２が保持部を成す。

次に、像ブレ補正処理について説明する。ＣＰＵ２１０は、Ａ／Ｄ０、Ａ／Ｄ１に入力された第１、第２角速度を用いて、第１および第２の像ブレ角度を求める。そして、第１および第２の像ブレ角度に応じ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向ごとに補正部２４１が移動すべき位置、すなわち第１及び第２の移動位置を演算する。このとき、焦点距離等の要素が考慮される。そして、撮像部２３０を含む補正部２４１の移動は、後述する電磁力によって行われる。補正部２４１を第１及び第２の移動位置まで移動させるために必要な第１及び第２の駆動力を算出する。第１及び第２の駆動力は、ドライバ回路２４８に伝達され、ドライバ回路２４８は、第１及び第２の駆動力に応じて第１及び第２の駆動用コイル２４２、２４３に電圧を印加する。これにより、第１及び第２の駆動用コイル２４２、２４３に磁力が発生する。この磁力に第１及び第２の駆動磁石が引きつけ又は反発して、補正部２４１が第１及び第２の移動位置まで移動する。これらの処理を１ｍｓごとに繰り返すことにより、像ブレが補正される。

図３及び４を用いて可動部保持処理について説明する。

可動部保持処理は、デジタルカメラ１００の主電源が入っていない場合であってもＣＰＵ２１０が常に実行しているメインシーケンスの中で実行される。図３に示すフローチャートのうち、ステップＳ３０６からＳ３１２が可動部保持処理を構成する。可動部とは、絞り羽根２５３、シャッター幕２７３、及び合焦レンズ２６３をいう。

ステップＳ３０１では、デジタルカメラ１００の電源が現在投入されているか否かを判断する。電源が投入されている場合、処理はステップＳ３２４へ進む。電源が投入されていない場合、処理はステップＳ３０２に進む。

ステップＳ３０２では、ＳＷＭボタン１１１が押圧されたか否かを判断する。ＳＷＭボタン１１１が押圧されないとき、処理はステップＳ３０１に戻る。ＳＷＭボタン１１１が押圧されるまでステップＳ３０１とＳ３０２が反復される。ＳＷＭボタン１１１が押圧されると、処理がステップＳ３０３に進む。

ステップＳ３０３では、デジタルカメラ１００の初期化処理及び電源投入処理を行う。初期化処理では、可動部が初期位置に移動される。電源投入処理では、ＣＣＤの駆動、ＬＣＤ表示駆動などが実行される。その後、処理はステップＳ３０４へ進む。

ステップＳ３０４では、ＳＷＭボタン１１１が押圧されたか否かを判断する。ＳＷＭボタン１１１が押圧された場合、処理はステップＳ３０５に進み、電源切断処理を実行する。電源切断処理では、ＣＣＤの駆動停止、ＬＣＤ表示駆動停止などが実行される。ＳＷＭボタン１１１が押圧されない場合、処理はステップＳ３０６に進む。

ステップＳ３０６では、第１及び第２の角速度センサ２２１、２２２がデジタルカメラ１００の角速度、すなわち振動を検出する。ＣＰＵ２１０は、第１及び第２の角速度センサ２２１、２２２から第１及び第２の角速度を得る。そして、第１の角速度と第２の角速度とを二乗平均を用いて合成し、合成角速度Ｖを算出する。

次のステップＳ３０７では、合成角速度Ｖが第１の振動値未満であるか否かを判断する。第１の振動値未満であるとき、処理はステップＳ３０８に進む。第１の振動値以上であるとき、処理はステップＳ３０９に進む。

ステップＳ３０８では、励磁電圧が第１の電圧に設定される。第１の振動値及び励磁電圧は、可動部の重量、動作抵抗、及び動作方向等により決定される。

ステップＳ３０９では、合成角速度Ｖが第１の振動値以上かつ第２の振動値未満であるか否かを判断する。第２の振動値は、第１の振動値よりも大きい角速度であり、可動部の重量、動作抵抗、及び動作方向等により決定される。

第１の振動値以上かつ第２の振動値未満であるであるとき、処理はステップＳ３１０に進む。第２の振動値以上であるとき、処理はステップＳ３１１に進む。

ステップＳ３１０では、励磁電圧が第２の電圧に設定され、ステップＳ３１１では、励磁電圧が第３の電圧に設定される。第２の電圧は第１の電圧よりも大きく、第３の電圧は第２の電圧よりも大きい。第３の励磁電圧は、可動部の重量、動作抵抗、及び動作方向等により決定される。

ステップＳ３１２では、ＡＥ部２５１、ＡＦ部２６１、及びシャッター部２７１が励磁電圧を各ステッピングモータ２５２、２６２、２７２に印加する。これにより、可動部が所定の位置に固定される。すなわち、デジタルカメラ１００の振動レベルが第１の振動値未満であるとき、第１の電圧に応じた力により可動部が固定され、第１の振動値以上かつ第２の振動値未満であるであるとき、第２の電圧に応じた力により可動部が固定され、第２の振動値以上であるであるとき、第３の電圧に応じた力により可動部が固定される（図４参照）。

ステップＳ３１３では、レリーズボタン１１２が半押しされたか否かを判断する。半押しされた場合、処理はステップＳ３１４に進み、半押しされない場合、処理はステップＳ３０１に戻る。

ステップＳ３１４では、露出決定処理及びＡＦ処理を実行する。露出決定処理は、撮像レンズ１２０を介して得られた被写体像を用いて露出を決定する処理であり、絞り値及びシャッタースピードが決定される。ＡＦ処理は、被写体までの距離を測定して、その距離に従って合焦レンズ２６３を合焦位置に移動させる処理である。ステップＳ３１４を実行すると、撮影に必要な様々な数値が決定され、撮像レンズ１２０が合焦される。

ステップＳ３１５では、レリーズボタン１１２が半押しされたかを再度確認する。半押しされた場合、処理はステップＳ３１６に進み、半押しされない場合、処理はステップＳ３０１に戻る。

ステップＳ３１６では、レリーズボタン１１２が全押しされたかを再度確認する。全押しされた場合、処理はステップＳ３１７に進み、全押しされない場合、処理はステップＳ３０５に戻る。

ステップＳ３１７では、撮像処理を行う。これにより、リターンミラー２８３が上がり、シャッター幕２７３が走査し、撮像素子２３１が撮像を行う。そしてＤＳＰ２３２及び撮像素子２３１により撮影画像が作成される。そして、処理はステップＳ３０１に戻る。

本実施形態によれば、振動の大きさに応じた力で可動部が固定され、必要以上の電力を消費することなく、確実に可動部を固定することが可能になる。

なお、ステップＳ３０７からＳ３１２までの処理を、第１及び第２の振動値、並びに第１、第２、及び第３の励磁電圧を制御される可動部ごとに設定して実行しても良い。部材ごとに最適な力で初期位置に停止させておくことができる。

また、ステップＳ３０７からＳ３１２において階段関数により励磁電圧を求めるのではなく、連続関数を用いて電圧を調節しても良い。きめ細かい制御が可能になる。

さらに、ステップＳ３０７からＳ３１２における処理は、ステップＳ３１４とＳ３１５との間、ステップＳ３１５とＳ３１６との間、ステップＳ３１６とＳ３１７との間、又はステップＳ３１７とＳ３０１との間に、実行されても良い。撮影中であっても必要以上の電力を消費することなく、所定の位置に確実に可動部を保持することができる。

ステップＳ３１４におけるＡＦ処理は、被写体までの距離に従って合焦レンズ２６３を合焦位置に移動させるのではなく、撮像素子２３１に結像した画像のコントラストが最も高くなる合焦レンズ２６３の位置を合焦位置とするものであっても良い。

振動検出手段は、角速度センサでなくても良く、加速度センサ等の振動を検出可能なものであれば良い。

本実施形態におけるデジタルカメラを背面から示した斜視図である。 デジタルカメラのブロック図である。 デジタルカメラの可動部保持処理を含むフローチャートである。 振動と励磁電圧との関係を示すグラフである。

符号の説明

１００ デジタルカメラ
１１１ ＳＷＭボタン
１１２ レリーズボタン
１１３ 像ブレ補正ボタン
１１４ ＬＣＤモニタ
１２０ 撮像レンズ
２１０ ＣＰＵ
２２０ 角速度センサ部
２２１ 第１の角速度センサ
２２２ 第２の角速度センサ
２３０ 撮像部
２３２ ＤＳＰ
２４０ 像ブレ補正部
２４１ 補正部
２４２ 第１の駆動用コイル
２４３ 第２の駆動用コイル
２４５ 固定部
２４６ 第１の駆動磁石
２４７ 第２の駆動磁石
２４８ ドライバ回路
２５１ ＡＥ部
２６１ ＡＦ部
２７１ シャッター部

Claims (6)

1. 可動部と、
   前記可動部を任意の状態に保持可能である保持部と、
   前記可動部に伝達されうる振動を検出する振動検出部とを備え、
   前記保持部は、前記振動検出部が検出した振動に応じて、前記可動部を保持する力の大きさを制御する駆動装置。
2. 前記振動検出部は角速度センサである請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記保持部は、前記可動部を保持するために用いられるステッピングモータを備え、前記ステッピングモータに印加する電圧を制御することにより、前記可動部を保持する力の大きさを制御する請求項１に記載の駆動装置。
4. 前記保持部は、前記振動検出部が検出した振動に応じて前記可動部を保持する力を段階的に制御する請求項１に記載の駆動装置。
5. 前記保持部は、前記振動検出部が検出した振動が第１の振動値よりも小さいとき、前記可動部を第１の保持値で保持し、
   前記振動検出部が検出した振動が、前記第１の振動値以上、かつ前記第１の振動値よりも大きい第２の振動値未満であるとき、前記可動部を第２の保持値で保持し、
   前記振動検出部が検出した振動が前記第２の振動値以上であるとき、前記可動部を第３の保持値で保持する請求項４に記載の駆動装置。
6. 請求項１に記載の前記駆動装置を備えるカメラであって、
   前記可動部は、合焦レンズ、絞り羽根、又はシャッター幕であるカメラ。

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