JP2010175839A - 光学機構 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像素子を適用する撮像装置等に適用される光学機構において、連写撮影時におけるモータ動作を効率的に行うことにより消費電力を抑えることができ、高速連写にも対応可能な光学機構を提供する。
【解決手段】撮像光学系の光路上にミラーダウン位置と上記撮像光学系の光路上から退避するミラーアップ位置との間を往復する可動ミラー、または、撮像素子の露光時間を調節する機械式シャッタを付勢するバネのチャージを行うチャージレバー７と、回動を行う部材であって、チャージレバー７が行う上記チャージの量を調節するカム５と、上記チャージが解放されてから再度上記チャージが開始されるまでの期間中は、上記チャージが解放されるときのカム５の速度よりも低速でカム５を回動させ続ける回動速度制御を行う制御部１５とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像光学系から取り込まれた被写体光束の状態を切り替えるための光学機構に関する。

従来、撮像装置である一眼レフカメラは、可動ミラーを待機（進入）位置と退避位置との間を往復させる可動ミラー装置と光量を調整するためのシャッタ幕を有するシャッタ装置とを備えている。上記可動ミラー、シャツタ幕は、その動作を行うためにチャージバネにより付勢されており、動作前に上記チャージバネをチャージする必要がある。

上記チャージ機構は、チャージモータによりカムなどを回動させ、そのカムによりチャージレバーを必要分押すように構成されているのが一般的である。

従来の一眼レフカメラは、撮像動作を一度実行する単写撮影モードおよび撮像動作を繰り返し実行する連写撮影モードが備えており、カムを回動させるチャージモータの制御は、単写モード選択時、連写モード選択時とも１コマ撮影毎にチャージモータを完全に停止させている。

図１４は、上記従来のチャージ機構における連写撮影モードにおけるチャージモータの回転角速度の変化を示す線図である。チャージモータは、始動後、タイミングｔ１でチャージ完了し、チャージモータ減速後、タイミングｔ２，ｔ３の間、停止する。タイミングｔ３で再度チャージモータが始動し、以下、同様の状態が繰り返される。

上述した従来の一眼レフカメラにおける連写モードにおいては、１コマ毎にチャージモータが停止した状態から駆動させているのでモータ起動時に大きな電流が流れ、その結果、消費電力が増えるといった問題があった。

本発明は、上述の不具合を解決するためになされたものであり、撮像装置等に適用される光学機構において、連写撮影時におけるモータ動作を効率的に行うことにより消費電力を抑えることができ、高速連写にも対応可能な光学機構を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の光学機構は、第一のバネを有するチャージ部材であって、撮像光学系の光路上に入る第一の位置と上記撮像光学系の光路上から退避する第二の位置との間を往復する可動ミラー、または、撮像素子の露光時間を調節する機械式シャッタを付勢する第二のバネのチャージを行う上記第一のバネで行うチャージ部材と、回動を行う部材であって、上記チャージ部材が行う上記第二のバネのチャージの量を調節する回動部材と、上記第一のバネのチャージが解放されてから再度上記第二のバネのチャージが開始されるまでの第一の期間中は、上記第二のバネがチャージされるときの上記回動部材の速度よりも低速で当該回動部材を回動させ続ける回動速度制御を行う制御部とを有する。

本発明の請求項２に記載の光学機構は、請求項１に記載の光学機構において、上記制御部は、撮像条件に応じて上記回動速度制御を行う。

本発明の請求項３に記載の光学機構は、請求項２に記載の光学機構において、上記撮像条件は、上記機械式シャッタの光量調節、オートフォーカス処理のための測距の時間、撮影レンズの駆動時間、秒間撮影コマ数のうち少なくとも１つである。

本発明の請求項４に記載の光学機構は、請求項１に記載の光学機構において、上記制御部は、上記第二のバネがチャージが開始されてから上記第一のバネが解放されるまでの第二の期間中に上記回動部材に供給されるチャージエネルギーよりも弱いエネルギーを、上記第一の期間中に当該回動部材に供給することで上記回動速度制御を行う。

本発明の請求項５に記載の光学機構は、請求項１に記載の光学機構において、上記制御部は、上記第一の期間中に上記回動部材に対してショート・ブレーキを間欠的に行うことで上記回動速度制御を行う。

本発明の請求項６に記載の光学機構は、請求項１に記載の光学機構において、上記制御部は、上記第一の期間中に上記回動部材に対してショート・ブレーキを行う期間を調節することで上記回動速度制御を行う。

本発明の請求項７に記載の光学機構は、請求項１に記載の光学機構において、上記回動部材の位置又は速度の検出を行う検出部を更に有し、上記制御部は、上記検出部の検出結果に基づいて上記回動速度制御を行う。

本発明の請求項８に記載の光学機構は、請求項７に記載の光学機構において、上記制御部は、上記検出結果から上記チャージ部材による上記チャージの量が最大になるときを予測し、当該チャージの量が最大になる前に、上記回動部材の回動速度の減速を開始する回動速度制御を行う。

本発明の請求項９に記載の光学機構は、請求項７に記載の光学機構において、上記検出部は、パルス・エンコーダである。

本発明の請求項１０に記載の光学機構は、請求項１に記載の光学機構において、上記回動部材は、カムである。

本発明の請求項１１に記載の光学機構は、請求項１０に記載の光学機構において、
上記制御部は、上記チャージ部材の一部が上記カムの最小半径に当接している間に上記カムの回動速度の加速を開始する。

本発明の請求項１２に記載の光学機構は、請求項1に記載の光学機構において、上記回動部材の回動速度制御を行うアクチュエータは、電動機であり、上記回動速度制御を行う手段は、正転駆動、逆転駆動、ショートブレーキ、モータフリーのいずれか２つ以上の組み合わせにより上記回動速度制御を行う。

本発明の請求項１３に記載の光学機構は、請求項１に記載の光学機構において、トルク制御を行う電動機を更に有し、上記制御部は、上記電動機を介して上記回動速度制御を行う。

本発明の請求項１４記載の光学機構は、第一のバネを有するチャージ部材であって、撮像光学系の光路上に入る第一の位置と上記撮像光学系の光路上から退避する第二の位置との間を往復する可動ミラー、または、撮像素子の露光時間を調節する機械式シャッタ、を付勢する第二のバネのチャージを行うチャージ部材と、回動を行う部材であって、上記チャージ部材が行う上記第二のバネのチャージの量を調節する回動部材と、上記第一のバネのチャージが解放されてから再度上記第二のバネのチャージが開始されるまでの第一の期間中は、上記第二のバネがチャージされてから第一のバネが解放されるまでの第二の期間中よりも低速で上記回動部材を回動させ続ける回動速度制御を行う制御部とを有する。

本発明によると、撮像素子を適用する撮像装置等に適用される光学機構において、連写撮影時におけるモータ動作を効率的に行うことにより消費電力を抑えることができ、高速連写にも対応可能な光学機構を提供することができる。

本発明の第一の実施形態である光学機構のシャッタ装置をチャージ駆動する動作状態における斜視図であり、図１（Ａ）は、チャージ動作終了状態を示し、図１（Ｂ）は、チャージ後の状態を示す。 図１の光学機構にて上記シャッタ装置と共にチャージ駆動される可動ミラー装置の斜視図である。 図１の光学機構を備えた一眼レフカメラにおける連写撮影シーケンスの各制御要素の概略の状態を示すタイミングチャートである。 図１の光学機構におけるチャージ機構の動作状態を示す図であって、図４（Ａ）は、カムフォロアがカムトップ位置近傍に到達したチャージ状態であり、速度制御Ｃ０の開始のタイミングの状態を示し、図４（Ｂ）は、その後、上記カムフォロアがカムボトム部に到達したチャージ完了状態を示し、図４（Ｃ）は、上記カムフォロアがカムボトム部にあって、シャッタ開き始めの状態を示す。図４（Ｄ）は、カムフォロアがカムボトム端部に到達し、上記速度制御Ｃ０が終了し、カムの加速開始状態であって、次のチャージ動作開始状態を示している。 図１の光学機構におけるチャージモータ駆動制御のメインルーチンのフローチャートである。 図５のメインルーチンで呼び出されるサブルーチン「速度制御処理Ｃ０」のフローチャートである。 図１の光学機構の連写撮影時におけるチャージモータの加速制御時および速度制御Ｃ０時の回転速度の変化を示す線図である。 本発明の第二の実施形態である光学機構のブロック構成図である。 図８の光学機構が組み込まれる一眼レフカメラの連写撮影シーケンスの各制御要素の概略の動作状態を示すタイミングチャートである。 図８の光学機構におけるチャージ機構の動作状態を示す図であって、図１０（Ａ）は、カムフォロアがカムボトムとカムトップの中間位置に到達したチャージ中の状態であり、速度制御Ｃ１−Ｃ２の開始のタイミングの状態を示し、図１０（Ｂ）は、カムフォロアがカムトップ位置に到達した状態を示し、図１０（Ｃ）は、その後、上記カムフォロアがカムボトム部に到達した状態を示し、図１０（Ｄ）は、カムフォロアがカムボトム端部に到達し、上記速度制御Ｃ１−Ｃ２の終了、カムの加速開始状態であって、次のチャージ動作開始状態を示している。 図８の光学機構におけるチャージモータ駆動制御のメインルーチンのフローチャートである。 図１１のメインルーチンで呼び出されるサブルーチン「速度制御処理Ｃ１−Ｃ２」のフローチャートである。 図８の光学機構の連写撮影時におけるチャージモータの加速制御時および速度制御Ｃ１−Ｃ２時の回転速度の変化を示す線図である。 従来の一眼レフカメラにおけるチャージモータの回転速度の変化を示す線図である。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。

図１は、本発明の第一の実施形態である光学機構のシャッタ装置をチャージ駆動する動作状態における斜視図であり、図１（Ａ）は、チャージ動作終了状態を示し、図１（Ｂ）は、チャージ後の状態を示す。図２は、上記光学機構にて上記シャッタ装置と共にチャージ駆動される可動ミラー装置の斜視図である。

本実施形態の光学機構３０は、デジタル式一眼レフカメラに組み込まれるシャッタ装置１および可動ミラー装置２０と、該シャッタ装置およびミラー装置をチャージ駆動するためのチャージ機構２と、ＣＰＵ等からなる制御部１５とを含む。なお、図１，２にて撮影光学系により取り込まれる被写体光束の光軸は、「Ｏ」で示される。

そして、光学機構３０は、特に連写撮影モード時、シャッタ装置１および可動ミラー装置２０をチャージ機構２によりチャージ駆動を行う場合、制御部１５によりチャージ機構２の速度制御を行うことによってチャージ機構２を駆動するための消費電力を抑え、かつ、高速連写も可能とするものである。

シャッタ装置１は、図１に示すように撮影光学系（図示せず）からの被写体光の光路を開閉して撮像素子（図示せず）の露光を行うため、開閉駆動されるシャッタ膜９を備えた機械式シャッタ装置である。シャッタ膜９は、チャージ機構２によりシャッタレバー８を介してチャージ駆動される第二のバネのチャージバネ（図示せず）により付勢された状態で閉位置に駆動される。また、シャッタ装置１には電磁石（図示せず）が設けられており、該電磁石のオンオフによってチャージ状態を解放し、シャッタ膜９の開閉が制御される。

可動ミラー装置２０１は、図２に示すように可動ミラー（メインミラー）２１を備え、シャッタ装置１の前方部に配される装置である。可動ミラー２１は、チャージ機構２によりミラーレバー２４を介してチャージ駆動される第二のバネのチャージバネ２５およびダウン付勢バネ２６の付勢力によって第一の位置となる被写体光の光路に進入したミラーダウン位置Ｐ１と、第二の位置となる光路からの退避したミラーアップ位置Ｐ２とに回動駆動される。

チャージ機構２は、図１に示すようにチャージモータ３と、チャージモータ３によってギヤ列を介して時計回りに回転駆動される従動ギヤ４に固定され、カム軸１０に回転可能に支持される回転部材としてのカム５と、レバー支持軸６に回動可能に支持されるチャージ部材としてのチャージレバー７と、チャージモータ３の出力軸の回転量および回転速度を検出するパルスエンコーダからなる検出部であるＰＩ（フォトインタラプタ）１２と、カム５のカムトップ位置を検出する検出部であるＰＩ（フォトインタラプタ）１３と、制御部１５とからなる。

カム５は、最大半径部であるカムトップ部５ａと最小半径部であるカムボトム部５ｂを有するカム部を備えている。なお、カムボトム部５ｂは、後述する図４のカム角度θ０の範囲である。

チャージレバー７は、軸穴をレバー支持軸６に嵌入した状態で回動可能に支持されており、カム５のカム部に当接し、摺動するカムフォロア７ａと、シャッタ装置１のシャッタレバー８および可動ミラー装置２０のミラーレバー２４（図２）に当接するチャージ駆動用駆動ピン７ｂとを備えている。レバー支持軸６には第一のバネであるトーションバネ１１が挿入され、チャージレバー７を時計回りに付勢している。従って、チャージレバー７は、カムフォロア７ａがカム５の時計回りの回転に伴ってカム５のカムトップ部５ａとカムボトム部５ｂ間を当接しながら摺接することにより、上記チャージバネのチャージ位置（カムトップ位置）からチャージ完了位置（カムボトム位置）間を回動移動する。

制御部１５は、ＣＰＵ等からなり、光学機構３０を備えた一眼レフカメラの撮像制御を司り、加えてチャージモータ３を介して後述するチャージのためのカム５の加速駆動制御およびチャージ後の速度制御Ｃ０を行う。

加速駆動制御では、カムフォロア７ａがカム５のボトム端部からカムトップ部に向けて摺動移動させるようにチャージモータ３を加速し、上記チャージが行われる。

速度制御Ｃ０では、後述するようにシャッタ装置の光量調整、ＡＦのための測距時間、撮影レンズの駆動時間、秒間コマ数などの連写撮影条件に応じた適正回転速度になるように上記加速駆動時より低速でチャージモータ３が制御され、連写撮影の制御期間中、チャージモータ３を停止させることがなく回転駆動される。また、チャージモータ３が加速指令を受けるとき、カムフォロア７ａがカム５のボトム端部に位置するよう速度制御がなれる。

上述した構成を有する光学機構３０の動作を含む上記一眼レフカメラの連写撮影シーケンスにおける制御部１５による制御動作について、図３，４，７を用いて説明する。

なお、図３は、上記一眼レフカメラにおける連写撮影シーケンスの各制御要素の概略の状態を示すタイミングチャートである。図４は、上記光学機構におけるチャージ機構の動作状態を示す図であって、図４のうち、図４（Ａ）は、カムフォロアがカムトップ位置近傍に到達したチャージ状態であり、速度制御Ｃ０の開始のタイミングの状態を示し、図４（Ｂ）は、その後、上記カムフォロアがカムボトム部に到達したチャージ完了状態を示し、図４（Ｃ）は、上記カムフォロアがカムボトム部にあって、シャッタ開き始めの状態を示す。図４（Ｄ）は、カムフォロアがカムボトム端部に到達し、上記速度制御Ｃ０が終了し、カムの加速開始状態であって、次のチャージ動作開始状態を示している。図７は、連写撮影時におけるチャージモータの加速制御時および速度制御Ｃ０時の回転速度の変化を示す線図である。

上記一眼レフカメラの連写撮影モード実行時、図３に示すように制御部１５は、チャージモータによるチャージ機構の駆動制御において、連写撮影の第二の期間であるタイミングｔｄ（図４（Ｄ）のカムボトム終端位置到達タイミング）から後続のタイミングｔａ（図４（Ａ）のカムトップ位置到達タイミング）の間、チャージモータ３の加速制御を指示する（図７）。チャージレバー７のカムフォロア７ａは、カム５のカムボトム部５ｂからカムトップ部５ａの間を摺動し、チャージレバー７がチャージバネのチャージ動作を行う。その加速制御期間において、可動ミラー装置２０の可動ミラー２１は、ミラーダウン位置Ｐ１に到達し、バウンド静定待ち状態となる。撮影レンズは、動体予測によって被写体を追従し合焦位置に移動している。また、ＡＦ処理，ＡＥ処理が実行され、測距、測光が行われる。

タイミングｔａにて図４（Ａ）に示すようにカムフォロア７ａがカムトップ部５ａ近傍に到達したことが、ＰＩ１３により検出されと、制御部１５の指示によるチャージモータ３は、チャージ後の速度制御Ｃ０による減速過程に入る（図７）。このタイミングｔａでは、チャージレバー７によるシャッタ装置１および可動ミラー装置２０の各チャージバネのチャージ量が最大になる。

続いて、速度制御Ｃ０中、タイミングｔｂでカムフォロア７ａは、カムボトム部５ｂに達し（図４（Ｂ））、上記撮影レンズの合焦駆動および絞り込みが行われ、さらに、チャージバネ２５による可動ミラー２１のミラーアップ位置Ｐ２への動作が開始され、Ｐ２位置到達信号の検出待ちの状態となる。タイミングｔｃでカムフォロア７ａは、カムボトム部５ｂ上を摺動する状態にあり（図４（Ｃ））、シャッタ装置１のシャッタ膜９のうち、先膜走行が開始される。タイミングｔｄまでの間に撮像素子の露光が開始され、後膜走行が行われ、安定待ち状態となる。さらに、撮影レンズの絞り開放がなされる。タイミングｔｄにてカムフォロア７ａは、カムボトム部５ｂの端部に到達し（図４（Ｄ））、速度制御Ｃ０を終了させる。なお、タイミングｔａからｔｄの期間が第一の期間である減速期間となる。

タイミングｔｄからｔａにて次の連写コマ撮影のために上記チャージバネのチャージを再度実行するべくチャージモータ加速制御に切り替えられる。

上述したように速度制御Ｃ０でチャージモータ３が停止せず連写コマ数等の撮影条件に合った適正な速度で回転を続けているため、特に上記加速制御に切り替わるときの消費電力が抑えられる。

次に上記一眼レフカメラの連写撮影モード時における光学機構３０のチャージモータ駆動制御について、図５，６，７を用いて詳細に説明する。

図５は、チャージモータ駆動制御のメインルーチンのフローチャートである。図６は、図５のメインルーチンで呼び出されるサブルーチン「速度制御処理Ｃ０」のフローチャートである。図７は、前述したように連写撮影時におけるチャージモータの加速制御時および速度制御Ｃ０時の回転速度の変化を示す線図である。

なお、速度制御Ｃ０の処理で適用されるデータ名を表１に示す。なお、表中＊マークを付した内容のデータは、撮影条件データである。

制御部１５は、連写撮影実行中、タイミングｔｄからｔａの間、即ち、カムフォロア７ａがカムボトム部５ｂの端部からカムトップ部５ａの間にあるとき、チャージモータ３を図７に示すように徐々に加速する加速駆動制御を実行し、チャージバネのチャージが行われる。続いて、タイミングｔａにてカムトップ位置通過が検出されたとき、チャージ後の速度制御Ｃ０を開始させる。

詳しく説明すると、図５のメインルーチンのフローチャートに示すようにステップＳ１で連写撮影モードが選択されていることを確認し、ステップＳ２でチャージモータ３が加速駆動されていることを確認し、さらに、ステップＳ３で連写が継続していることを確認する。ステップＳ４でＰＩ１３によってカム５のカムトップ位置通過が検出されたかをチェックする。上記位置通過が確認された場合、即ち、タイミングｔａ（図４（Ａ）の状態）に達したとき、ステップＳ５に進み、サブルーチンの速度制御Ｃ０の処理が開始される。

速度制御Ｃ０においては、図６のステップＳ１１にてＡＦ処理が開始され、さらに、ステップＳ１２にてデータＳｓｐｄ，Ｔａｆ ｄ，Ｃｒａｄ，Ｔａｃｃの値を読み込み、ステップＳ１３にてデータＳｓｐｄとＴａｆ ｄより１シーケンスの推定所要時間Ｔｓｅｑを算出する。

ステップＳ１４でタイマのカウントアップを行う。即ち、ＴｃｎｔにＴｓａｍｐが加算される。

ステップＳ１５でデータＶｒｅａｌ、カムデータＣｒａｄ，Ｃｐｏｓを読み込み、現在のチャージモータ３の回転角度により算出されたチャージ開始推定時間Ｔｐｆを算出する。

ステップＳ１６では、１コマ前のＡＦ時間より早くＡＦが終了したかをチェックし、早く終了した場合、ステップＳ１７に進み、早く終了しなかった場合、ステップＳ１８に進む。

ステップＳ１７では、データＴｓｅｑ，Ｔａｃｃ，Ｔｃｎｔによりモータ加速指令が出る時間Ｔｐａｃｃを推定する。ステップＳ１８では、データＴｓｅｑ，Ｔａｆ ｅｒｒ，Ｔａｃｃ，Ｔｃｎｔによりモータ加速指令が出る時間Ｔｐａｃｃを推定する。

ステップＳ１９にてデータＴｐｆ，Ｔｐａｃｃによりチャージ開始までの推定時間の偏差Ｔｅｒｒを算出する。

ステップＳ２０にて推定時間の偏差Ｔｅｒｒが０になるようにチャージモータ３の低速速度制御が行われる。

ステップＳ２１にてチャージモータ加速指令の受信をチェックし、受信するまでは、ステップＳ１４の戻り、上述した処理を続行する。加速指令を受信したとき、本サブルーチンを終了し、メインルーチンに戻り、次のコマの撮影のためのチャージモータ３の制御を続行する。

上述したように加速駆動制御に続いて、速度制御Ｃ０を実行することにより連写コマ数に応じた１シーケンスに要する時間であるデータＴｓｅｑを維持するように、速度制御Ｃ０期間中のチャージモータ角速度Ｗ１（図７）を調整する。そして、タイミングｔｄにおける加速駆動開始時のチャージモータ角速度Ｗ２＞０とすることによりチャージモータ３の起動電流を必要としない緩やかな立ち上がり状態が得られる。なお、図７において１シーケンスに要する時間（Ｔｓｅｑ）の回転速度変化で斜線で囲まれた面積（カムの回転角度相当）は、常に一定（２π）である。

速度制御Ｃ０において、チャージモータ３を減速させる場合、ショートブレーキ方式を適用し、単位時間のブレーキの回数、あるいは、ブレーキ時間幅を調整することにより所望の減速を行うように制御する。また、ショートブレーキ、モータフリー、逆転駆動、正転駆動のいずれか２つ以上の組み合わせにて所望の減速を行なうように制御してもよい。

以上、説明したように本実施形態の光学機構３０を内蔵する一眼レフカメラは、連写撮影モードにおけるチャージモータ駆動制御において、チャージレバー７がカム５のカムトップ部５ａに達した時、速度制御Ｃ０が開始される。該速度制御Ｃ０では、ＡＦ測距、レンズ駆動、絞込み、ミラー駆動、シャツタ駆動等が実行される連写撮影の１シーケンス時間内に加速制御に移行するタイミングでチャージモータ３を停止させることなく、カム５のカムボトム部端に達するように制御される。従って、連写撮影時の撮影条件を確実に維持した状態で、１コマ目以外は、チャージモータ３における再起動時の突入電流がなく、消費電力を抑えた状態で連写撮影を実行することができ、高速連写にも対応することができる。

なお、従来の一眼レフカメラにおいては、前述したように１コマ撮影毎にチャージモータを完全停止させ、チャージ開始時に再起動を行っていたので、再起動時に上記チャージモータに過大な電流が流れ、消費電力が増大する可能性があった。

次に本発明の第二の実装形態である光学機構について、図８〜１０および図１１，１２を用いて説明する。

図８は、本発明の第二の実施形態である制御部を含む光学機構のブロック構成図である。

本実施形態の光学機構３０Ａは、図８に示すように第一の実装形態における光学機構３０と同様のデジタル式一眼レフカメラに組み込まれるシャッタ装置１および可動ミラー装置２０と、該シャッタ装置およびミラー装置をチャージ駆動するためのチャージ機構２とを備えているが、制御部１５Ａによるチャージ機構２の速度制御方式が異なっている。また、可動ミラー装置２０には、可動ミラー２１をミラーダウン位置Ｐ１で保持する待機用電磁石が設けられている。該電磁石をオフすることによって可動ミラー２１のアップ位置への移動時期を制御することができる。

本実装形態における光学機構３０Ａにおけるチャージ機構２の速度制御においても連写撮影モード時、シャッタ装置１および可動ミラー装置２０をチャージ機構２によりチャージ駆動を行う際のチャージモータの消費電力を抑え、かつ、高速連写が可能とする。

制御部１５Ａは、ＣＰＵ等からなり、光学機構３０Ａを備えた一眼レフカメラの撮像制御を司り、加えてチャージモータ３を介して後述するカム５の加速駆動制御および速度制御Ｃ１およびＣ２からなる速度制御Ｃ１−Ｃ２を実行する。

加速駆動制御では、第一の実施形態の場合と同様にカムフォロア７ａがカム５のボトム端部からカムトップ部に向けて摺動移動させるようにチャージモータ３を加速し、上記チャージが行われる。

速度制御Ｃ１−Ｃ２では、後述するようにシャッタ装置の光量調整、ＡＦのための測距時間、撮影レンズの駆動時間、秒間コマ数などの連写撮影条件に応じた適正回転速度になるようにチャージモータ３が制御され、連写撮影の制御期間中、チャージモータ３を停止させることがない。また、チャージモータ３が加速指令を受けたとき、カムフォロア７ａがカム５のボトム端部にあるよう速度制御がなれる。

上述した構成を有する光学機構３０Ａの動作を含む上記一眼レフカメラの連写撮影シーケンスにおける制御部１５Ａによる制御動作について、図９，１０，１３を用いて説明する。

図９は、一眼レフカメラに組み込まれる上記光学機構の動作を含む連写撮影シーケンスの各制御要素の概略の動作状態を示すタイミングチャートである。図１０は、上記光学機構におけるチャージ機構の動作状態を示す図であって、図１０のうち、図１０（Ａ）は、カムフォロアがカムボトムとカムトップの中間位置に到達したチャージ中の状態であり、速度制御Ｃ１−Ｃ２の開始のタイミングの状態を示し、図１０（Ｂ）は、カムフォロアがカムトップ位置に到達した状態を示し、図１０（Ｃ）は、その後、上記カムフォロアがカムボトム部に到達した状態を示し、図１０（Ｄ）は、カムフォロアがカムボトム端部に到達し、上記速度制御Ｃ１−Ｃ２の終了、カムの加速開始状態であって、次のチャージ動作開始状態を示している。図１３は、連写撮影時におけるチャージモータの加速制御時および速度制御Ｃ１−Ｃ２時の回転速度の変化を示す線図である。

本実施形態の光学機構３０Ａを備えた一眼レフカメラの連写撮影モード実行時、図９に示すように制御部１５Ａは、チャージモータ駆動制御において、連写撮影のタイミングｔｈ（図１０（Ｄ）のカムボトム終端位置到達タイミング）から後続のタイミングｔｅ（図１０（Ａ）のカムボトムとカムトップの中間位置到達タイミング）の間、チャージモータ３によるチャージ機構２の加速制御を指示する（図１３）。上記加速制御時、チャージレバー７のカムフォロア７ａは、カム５のカムボトム部５ｂからカムトップ部５ａの手前までの間を摺動し、チャージレバー７がチャージバネのチャージ動作を行う。その加速制御期間において、可動ミラー装置２０の可動ミラー２１は、ミラーダウン位置Ｐ１に到達し、バウンド静定待ち状態となる。撮影レンズは、動体予測によって被写体を追従し合焦位置に移動している。また、ＡＦ処理，ＡＥ処理が実行され、測距、測光が行われる。

タイミングｔｅにて図１０（Ａ）に示すようにカムフォロア７ａがカムボトムとカムトップの中間位置に到達したことが、検出されと、制御部１５の指示によるチャージモータ３は、チャージ機構２の速度制御の前半部である速度制御Ｃ１による減速過程に入る（図１３）。このタイミングｔｅでは、チャージレバー７によるシャッタ装置１および可動ミラー装置２０の各チャージバネのチャージ量最大に達する前の状態である。

続いて、タイミングｔｆで上記チャージバネのチャージ量最大に達し、カムフォロア７ａがカムトップ部５ａに達したことがＰＩ１３により検出されると（図１０（Ｂ））、チャージ機構２の速度制御は、速度制御Ｃ１から速度制御Ｃ２に切り替えられ、上記撮影レンズの合焦駆動および絞り込みが行われる。

タイミングｔｆからｔｇにてチャージバネ２５による可動ミラー２１のミラーアップ位置Ｐ２への動作が開始され、Ｐ２位置到達信号の検出待ちの状態となる。タイミングｔｇでカムフォロア７ａは、カムボトム部５ｂ上を摺動する状態にあり（図１０（Ｃ））、シャッタ装置１のシャッタ膜９のうち、先膜走行が開始される。タイミングｔｈまでの間に撮像素子の露光が開始され、後膜走行が行われ、安定待ち状態となる。さらに、撮影レンズの絞り開放がなされる。タイミングｔｈにてカムフォロア７ａは、カムボトム部５ｂの端部に到達し（図１０（Ｄ））、速度制御Ｃ２を終了させる。

速度制御Ｃ１−Ｃ２においては、後述するようにシャッタ装置の光量調整、ＡＦのための測距時間、撮影レンズの駆動時間、秒間コマ数（連写コマ数）などの連写撮影条件に応じた適正回転速度になるようにチャージモータ３が制御され、連写撮影の制御期間中、チャージモータ３が停止することがない。

タイミングｔｈにて次の連写コマ撮影のために上記チャージバネのチャージを再度実行するべくチャージモータ加速制御に切り替えられる。

上述したように速度制御Ｃ１−２によりチャージモータ３が停止することなく撮影条件に合った適正な速度で回転を続けているため、特に上記加速制御に切り替わるときの消費電力が抑えられる。

次に上記一眼レフカメラの連写撮影モード時における光学機構３０Ａのチャージモータ駆動制御について、図１１，１２，１３を用いて詳細に説明する。

図１１は、チャージモータ駆動制御のメインルーチンのフローチャートであり、図１２は、図１１のメインルーチンで呼び出されるサブルーチン「速度制御処理Ｃ１−Ｃ２」のフローチャートである。図１３は、前述したように連写撮影時におけるチャージモータの加速制御時および速度制御Ｃ１−Ｃ２時の回転速度の変化を示す線図である。

なお、速度制御Ｃ１−Ｃ２の処理で適用されるデータ名を表２に示す。なお、表中＊マークを付した内容のデータは、撮影条件データである。

制御部１５Ａは、連写撮影実行中、タイミングｔｈからｔｅの間、即ち、カムフォロア７ａがカムボトム部５ｂの端部からカムトップ部５ａの手前の間にあるとき、チャージモータ３を図７に示すように徐々に加速する加速駆動制御を実行し、チャージバネのチャージが行われる。続いて、タイミングｔｅで速度制御Ｃ１、続いて、タイミングｔｆで速度制御Ｃ２を開始させる。

詳しくは、図１１のメインルーチンのフローチャートに示すようにステップＳ３１で連写撮影モードが選択されていることを確認し、ステップＳ３２でチャージモータ３が加速駆動されていることを確認し、さらに、ステップＳ３３で連写が継続していることを確認する。ステップＳ３４で速度制御Ｃ１−Ｃ２を開始するカム位置を通過したか（図１０（Ａ））、すなわち、タイミングｔｅに達したかをチェックし、上記カム位置を通過した場合、ステップＳ３５に進み、サブルーチン「速度制御Ｃ１−Ｃ２」が呼び出され、該速度制御が開始される。

速度制御Ｃ１−Ｃ２においては、図１２のフローチャートに示すようにステップＳ４１にてＡＦ処理が開始され、さらに、ステップＳ４２にてデータＳｓｐｄ，Ｔａｆ ｄ，Ｃｒａｄ，Ｔａｃｃの値を読み込み、ステップＳ４３にてデータＳｓｐｄとＴａｆ ｄより１撮影シーケンスの推定所要時間Ｔｓｅｑを算出する。

ステップＳ４４でタイマのカウントアップを行う。即ち、データＴｃｎｔにＴｓａｍｐが加算される。

ステップＳ４５でデータＶｒｅａｌ、カムデータＣｒａｄ，Ｃｐｏｓを読み込み、現在のチャージモータ３の回転角度により算出されたチャージ開始推定時間Ｔｐｆを算出する。

ステップＳ４６では、１コマ前のＡＦ時間より早くＡＦが終了したかをチェックし、早く終了した場合、ステップＳ４７に進み、早く終了しなかった場合、ステップＳ４８に進む。

ステップＳ４７では、データＴｓｅｑ，Ｔａｃｃ，Ｔｃｎｔによりモータ加速指令が出る時間Ｔｐａｃｃを推定する。ステップＳ４８では、データＴｓｅｑ，Ｔａｆ ｅｒｒ，Ｔａｃｃ，Ｔｃｎｔによりモータ加速指令が出る時間Ｔｐａｃｃを推定する。

ステップＳ４９にてＰＩ１３によって検出されるカムトップ位置到達前のタイミング、すなわち、タイミングｔｆ前にＡＦ、レンズ駆動が終了したかをチェックし、終了している場合、ステップＳ５０にてチャージレバー７とミラーレバー２４およびシャッタレバー８との干渉を防止するため、可動ミラー２１およびシャッタ膜９を待機状態とする。終了していない場合、可動ミラー２１およびシャッタ膜９の駆動を行う。

ステップＳ５２にてカム５の目標角速度ＶｒｅｆをデータＣｒａｄ，Ｃｐｏｓ，Ｔｐａｃｃから算出する。ステップＳ５３にてカム５の角速度偏差ＶｅｒｒをデータＶｒｅｆ，Ｖｒｅａｌから算出する。

ステップＳ５４にてカム５に作用する抵抗トルクＭｒｅｓｉｓｔを考慮し、チャージモータ３の目標出力トルクＭｏｕｔを算出する。

ステップＳ５５にて上記目標出力トルクＭｏｕｔに対応する目標電流Ｉｒｅｆを算出する。ステップＳＳ５６にてチャージモータ３へ目標電流Ｉｒｅｆを流すための印加電圧Ｅｏｕｔを算出する。

速度制御Ｃ１−Ｃ２の処理期間中（タイミングｔｅ〜ｔｈ）、上記印加電圧Ｅｏｕｔをチャージモータ３に印加することによって、チャージモータ３を停止させることなく、かつ、連写撮影の連写コマ数に合ったタイミングでチャージ機構２を駆動する。

ステップＳ５７のチェックによりモータ加速指令を受信するまでステップＳ４４に戻り、受信した場合（タイミングｔｈ）、本サブルーチンを終了し、図１１のメインルーチンに戻り、加速制御処理に切り替えられる。

以上、説明したように本実施形態の光学機構３０Ａを内蔵する一眼レフカメラは、連写撮影モードにおけるチャージモータ駆動制御において、チャージレバー７がカム５のカムトップ部に到達する前に速度制御Ｃ１−Ｃ２を開始する。該速度制御Ｃ１−Ｃ２では、チャージモータ３への印加電圧を上述したように制御することにより、チャージモータ３を停止させることなく、ＡＦ測距、レンズ駆動、絞込み、ミラー駆動、シャツタ駆動の１シーケンス内の各動作がチャージ開始のための加速制御移行までに終了するよう制御することができる。

従って、連写撮影時の撮影条件を確実に維持した状態で、１コマ目以外は、チャージモータ３における再起動による突入電流がなく、消費電力を抑えた状態で連写撮影を実行することができ、高速連写にも対応することができる。

なお、上述した第一、二の実施形態の光学機構３０，３０Ａは、チャージ機構がシャッタ装置１および可動ミラー装置２０をチャージ駆動する形態を採用したが、これに限らず上記光学機構の速度制御方式を上記チャージ機構がシャッタ装置１または可動ミラー装置２０のいずれか一方のみをチャージ駆動するような装置にも適用することも可能である。

本発明の光学機構は、撮像素子を適用する撮像装置等に適用される光学機構において、連写撮影時におけるモータ動作を効率的に行うことにより消費電力を抑えることができ、高速連写にも対応可能な光学機構として利用可能である。

３ …チャージモータ（電動機）
５ …カム（回転部材）
５ｂ…カムボトム部（最小半径）
７ …チャージレバー（チャージ部材）
９ …シャッタ膜（機械式シャッタ）
１２ …ＰＩ（検出部）
１３ …ＰＩ（検出部）
１５，１５Ａ…制御部
２１ …可動ミラー
Ｐ１ …ミラーダウン位置（可動ミラーの第一の位置）
Ｐ２ …ミラーアップ位置（可動ミラーの第二の位置）
ｔａ〜ｔｄ…第一の期間
ｔｄ〜ｔａ…第二の期間

Claims (14)

1. 第一のバネを有するチャージ部材であって、撮像光学系の光路上に入る第一の位置と上記撮像光学系の光路上から退避する第二の位置との間を往復する可動ミラー、または、撮像素子の露光時間を調節する機械式シャッターを付勢する第二のバネのチャージを行う上記第一のバネで行うチャージ部材と、
   回動を行う部材であって、上記チャージ部材が行う上記第二のバネのチャージの量を調節する回動部材と、
   上記第一のバネのチャージが解放されてから再度上記第二のバネのチャージが開始されるまでの第一の期間中は、上記第二のバネがチャージされるときの上記回動部材の速度よりも低速で当該回動部材を回動させ続ける回動速度制御を行う制御部と、
   を有することを特徴とする光学機構。
2. 上記制御部は、撮像条件に応じて上記回動速度制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の光学機構。
3. 上記撮像条件は、上記機械式シャッタの光量調節、オートフォーカス処理のための測距の時間、撮影レンズの駆動時間、秒間撮影コマ数のうち少なくとも１つであることを特徴とする請求項２に記載の光学機構。
4. 上記制御部は、上記第二のバネがチャージが開始されてから上記第一のバネが解放されるまでの第二の期間中に上記回動部材に供給されるチャージエネルギーよりも弱いエネルギーを、上記第一の期間中に当該回動部材に供給することで上記回動速度制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の光学機構。
5. 上記制御部は、上記第一の期間中に上記回動部材に対してショートブレーキを間欠的に行うことで上記回動速度制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の光学機構。
6. 上記制御部は、上記第一の期間中に上記回動部材に対してショートブレーキを行う期間を調節することで上記回動速度制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の光学機構。
7. 上記回動部材の位置又は速度の検出を行う検出部を更に有し、上記制御部は、上記検出部の検出結果に基づいて上記回動速度制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の光学機構。
8. 上記制御部は、上記検出結果から上記チャージ部材による上記チャージの量が最大になるときを予測し、当該チャージの量が最大になる前に、上記回動部材の回動速度の減速を開始する回動速度制御を行うことを特徴とする請求項７に記載の光学機構。
9. 上記検出部は、パルスエンコーダであることを特徴とする請求項７に記載の光学機構。
10. 上記回動部材は、カムであることを特徴とする請求項１に記載の光学機構。
11. 上記制御部は、上記チャージ部材の一部が上記カムの最小半径に当接している間に上記カムの回動速度の加速を開始することを特徴とする請求項１０に記載の光学機構。
12. 上記回動部材の回動速度制御を行うアクチュエータは、電動機であり、上記回動速度制御を行う手段は、正転駆動、逆転駆動、ショートブレーキ、モータフリーのいずれか２つ以上の組み合わせで構成されることを特徴とする請求項1に記載の光学機構。
13. トルク制御を行う電動機を更に有し、上記制御部は、上記電動機を介して上記回動速度制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の光学機構。
14. 第一のバネを有するチャージ部材であって、撮像光学系の光路上に入る第一の位置と上記撮像光学系の光路上から退避する第二の位置との間を往復する可動ミラー、または、撮像素子の露光時間を調節する機械式シャッタ、を付勢する第二のバネのチャージを行うチャージ部材と、
    回動を行う部材であって、上記チャージ部材が行う上記第二のバネのチャージの量を調節する回動部材と、
    上記第一のバネのチャージが解放されてから再度上記第二のバネのチャージが開始されるまでの第一の期間中は、上記第二のバネがチャージされてから第一のバネが解放されるまでの第二の期間中よりも低速で上記回動部材を回動させ続ける回動速度制御を行う制御部と、
    を有することを特徴とする光学機構。

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