JP2011164506A - 光量調整装置とそれを有する撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化と高速のシャッター動作を実現することを可能にした光量調整装置を提供する。
【解決手段】露出調整機能とシャッター機能とを兼ね、複数の絞り羽根３１を駆動する第１駆動リング４０と第２駆動リング５０を有する光量調整装置において、第１駆動リングを第１モータ８０で駆動し、第２駆動リングを第２モータ８６で駆動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光量調整装置とそれを有する撮像装置に関する。

特許文献１は、露出調整用絞り機能とシャッター機能を兼用する絞り羽根群を一つのモータで駆動する撮像装置について開示している。

特開２００３−５２４８号公報

特許文献１の絞り羽根は２つの機能を備えているので露出調整用絞り機能とシャッター機能を別々の羽根で構成するよりも光軸方向の厚さが小さくなって小型化を図れるが、高速のシャッター動作を行えないという問題がある。

本発明は、小型化と高速のシャッター動作を実現することを可能にした光量調整装置とそれを有する撮像装置を提供することを例示的な目的とする。

本発明の光量調整装置は、複数の遮光羽根と、撮像装置の光軸上に配置される開口を有するベース部材と、前記ベース部材に取り付けられる第１駆動部材と、前記ベース部材に取り付けられる第２駆動部材と、前記第１駆動部材と各遮光羽根の一方に設けられた第１軸部と、他方に設けられて前記第１軸部が挿入される第１穴部と、前記第２駆動部材と各遮光羽根の一方に設けられた第２軸部と、他方に設けられて前記第２軸部が挿入される第２穴部と、前記複数の遮光羽根が前記第２軸部を中心に回転して前記開口の大きさを変更するように前記第１駆動部材を回転駆動する第１駆動手段と、前記複数の遮光羽根が前記第１軸部を中心に回転して前記開口を開閉するように前記第２駆動部材を回転駆動する、前記第１駆動手段とは別個に設けられた第２駆動手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、小型化と高速のシャッター動作を実現することを可能にした光量調整装置とそれを有する撮像装置を提供することができる。

図１は、本実施例の撮像装置のブロック図である。 図２は、図１に示す光量調整装置の分解斜視図である。 図３（ａ）〜（ｃ）は、図１に示す光量調整装置の異なる状態を示す平面図である。

図１は、本実施例の撮像装置のブロック図である。撮像装置は、撮像光学系、撮像素子１４、光量検出センサ１５、マイコン１６、レリーズボタン１７、光量調整装置２０を有する。

撮像光学系は、固定レンズ群１１、光軸方向への移動可能な変倍用の変倍（ズーム）レンズ群１２、光軸方向への移動可能な焦点調節用のフォーカスレンズ群１３を有する。撮像素子１４は、被写体像（光学像）を光電変換して電気信号（映像信号）を出力する。

光量検出センサ１５は撮像素子１４から得られた映像信号から光量を検出する。マイコン１６は光量検出センサ１５の検出結果に基づいて設定された光量を維持するために光量調整装置２０の第１モータ８０に通電して露出調整をする。また、マイコン１６は、レリーズボタン１７の操作に応答して第２モータ８６（又は／及び第１モータ８０）に通電してシャッター動作を行う。レリーズボタン１７は半押し動作で撮影条件を設定する。光量調整装置２０は、変倍レンズ群１２とフォーカスレンズ群１３の間に配置され、光量を調整する。

図２は、光量調整装置２０の分解斜視図である。光量調整装置２０は、ベース部材２１、絞り羽根群３０、第１駆動リング４０、第２駆動リング５０、押え板６０、第１駆動レバー７０、第２駆動レバー７６、第１モータ８０、第２モータ８６を有する。

ベース部材２１は、保持面２２、第１リング部２３、第２リング部２４、第１モータ搭載部（第１搭載部）２５、第２モータ搭載部（第２搭載部）２６を有する。

保持面２２は、第１駆動リング４０と第２駆動リング５０のそれぞれの被写体側と反対側の面を保持する中空円形面である。

第１リング部２３は、保持面２２の中空部に配置されて保持面２２から被写体側に突出し、中央に光軸Ｌを中心とした円形開口２３ａを有する中空円筒形状を有するリング部材である。開口２３ａは撮像装置の光軸上に配置される。第１リング部２３の外周面２３ｂには第１駆動リング４０の内周面４３が回転自在に係合する。

第２リング部２４は、保持面２２の周囲に設けられて保持面２２から被写体側に突出する。第２リング部２４の内周面２４ａには第２駆動リング５０の外周面５６が回転自在に係合する。第２リング２４は、本実施例では、光軸Ｌの周りに１２０°間隔で３か所設けられた固定部２４ｂを有し、各固定部２４ｂにはネジ穴２４ｂ_１が設けられている。各ネジ穴２４ｂにはビス９０が係合する。

第１リング部２３と第２リング部２４の被写体側の光軸Ｌに直交する表面は同じ高さ（面一）であり、押え板６０の被写体と反対側の裏面を支持する。そして、その第１リング部２３と第２リング部２４の表面（押え板６０の裏面）と保持面２２との間の空間に第１駆動リング４０、第２駆動リング５０、絞り羽根群３０が配置される。

更に、第２リング部２４には第１切り欠き２４ｃと第２切り欠き２４ｄが設けられている。第１切り欠き２４ｃには第１駆動リング４０の第１腕部４７が横切って配置される。第２切り欠き２４ｄには第２駆動リング５０の腕部５７が横切って配置される。

このように、第２リング部２４は、第１第１腕部４７の一部が第１モータ搭載部２５に配置されるように第１モータ搭載部２５に対応する部分が切り欠かれている。また、第２第２腕部５７の一部が第２モータ搭載部２６に配置されるように第１モータ搭載部２６に対応する部分が切り欠かれている。これによって、第１モータ８０と第１駆動リング４０との接続機構、第２モータ８６と第２駆動リング５０との接続機構を簡略にすることができる。

本実施例では、第１第１腕部４７の回転範囲は第１切り欠き２４ｃの周方向の長さによって決定され、第２第２腕部５７の回転範囲は第２切り欠き２４ｄの周方向の長さによって決定される。

第１モータ搭載部２５は駆動レバー７０と第１モータ８０を搭載するＵ字形状の穴部であり、第２リング部２４から保持面２２の径方向の外側に形成される。第２モータ搭載部２６は駆動レバー７６と第２モータ８６を搭載するＵ字形状の穴部であり、第２リング部２４から保持面２２の径方向の外側に形成される。

絞り羽根群３０は、本実施例では、６枚の（虹彩）絞り羽根（複数の遮光羽根）３１から構成され、押え板６０と一対の駆動リングの間に配置される。絞り羽根群３０は遮光機能を有して露出調整効果とシャッター効果を与える。本実施例の絞り羽根群３０は、虹彩絞り羽根とシャッター羽根を兼ねているので、両者を別々の羽根群によって構成するよりも光軸方向の厚みを小さくして撮像装置の小型化を図ることができる。

各絞り羽根３１は、ほぼＴ字形状の同一構成を有し、長穴形状を有する第１穴部３２と、第１穴部３２の外側に設けられて円筒形状を有する第２穴部３３と、を有する。なお、第２穴部３３と第２穴部の形状は単なる例示であり、カム形状など他の形状をとることができる。絞り羽根群３０は、順番に時計回り方向に一部が上に重なっていくように配置されている。

第１穴部３２には第１駆動リング４０の、後述する第１軸部４５が挿入されて係合される。第２穴部３３には第２駆動リング５０の、後述する第２軸部５５が挿入されて係合される。但し、穴部と軸部との関係は逆であってもよい。

即ち、第１駆動部材４０と各遮光羽根３１の一方に第１軸部が設けられ、他方に第１軸部が挿入される第１穴部が設けられればよい。また、第２駆動部材５０と各遮光羽根３１の一方に第２軸部が設けられ、他方に第２軸部５５が挿入される第２穴部３３が設けられればよい。この結果、複数の遮光羽根３１が第２軸部５５を中心に回転して開口２３ａの大きさを変更し、複数の遮光羽根３１が第１軸部４５を中心に回転して開口２３ａを開閉する。

第１駆動リング（第１駆動部材）４０は、ベース部材２１に取り付けられ、中空円盤形状または中空円筒形状の第１ベース４１と、第１ベース４１から径方向の外側に延びる第１腕部４７と、を有する。なお、本実施例の第１駆動部材はリング形状を有するが、絞り羽根群３０を駆動できる限り、その形状は限定されない。

第１ベース４１は、絞り羽根群３０と係合して、第１モータ８０からの駆動力をこれに伝達する。第１腕部４７は第１ベース４１に固定され、第１モータ８０から回転駆動力を受ける。

第１ベース４１は、開口２３ａよりも若干大きく開口２３ａを露出する開口４２を中央に有し、開口４２を規定する内周面４３は第１リング部２３の外周面２３ｂと回転自在に係合する（第１リング部２３が開口４２に挿入されて回転自在に係合する）。

第１ベース４１の被写体側の表面４４には光軸Ｌの周りに６０°等間隔で６つ配置された円筒形状の第１軸部４５が設けられている。各第１軸部４５は、撮像素子側（被写体とは反対側）から各絞り羽根３１の第１穴部３２に挿入されてこれと係合する。

第１ベース４１は第２駆動リング５０の第２ベース５１の中空部である開口５２に収納される。第１ベース４１は外周面４６を有し、外周面４６と第２駆動リング５０の内周面５３との間には隙間（後述する図３に示すクリアランスＣ）がある。クリアランスＣによって第１ベース４１の回転は第２駆動リング５０の影響を受けないので、光量調整の精度を確保することが容易になる。

第１腕部４７は、先端に長穴部４８を有する。長穴部４８には第１駆動レバー７０の円筒形状のピン７１が挿入される。第１腕部４７は、一部は保持面２２の上で第２駆動リング５０の開口５２の内部に配置され、一部は第２駆動リング５０の切り欠き５２と第２リング部２４の第１切り欠き２４ｃを横切って外側に張り出して第１モータ搭載部２５に配置される。

第２駆動リング（第２駆動部材）５０は、ベース部材２１に取り付けられ、中空円盤形状または中空円筒形状の第２ベース５１と、第２ベース５１から径方向の外側に延びる第２腕部５７と、を有する。なお、本実施例の第２駆動部材はリング形状を有するが、絞り羽根群３０を駆動できる限り、その形状は限定されない。

第２ベース５１は、絞り羽根群３０と係合して、第２モータ８６からの駆動力をこれに伝達する。第２腕部５７は第２ベース５１に固定され、第１モータ８６から回転駆動力を受ける。

第２ベース５１は、開口２３ａと同心円状の開口５２を中央に有して開口２３ａを露出する円環形状を有し、円環の一部に開口５２に接続された切り欠き５２ａを有する。この結果、第２ベース５１はＣ形状を有する。開口５２には第１駆動リング４０の第１ベース４１と第１腕部４７の一部が配置される。

切り欠き５２ａには第１駆動リング４０の第１腕部４７の一部が配置され、開口５２から第１腕部４７が外側に突出することを可能にする。切り欠き５２ａの周方向の長さは第１腕部４７が回転する際に接触しない長さに設定される。これによって第１ベース４１の回転は第２駆動リング５０の影響を受けなくなり、光量調整の精度を確保することが容易になる。

上述したように、開口５２を規定する内周面５３は第１駆動リング４０の外周面４６とは離れている。第２ベース５１の被写体側の表面５４には光軸Ｌの周りに６０°等間隔で６つ配置された円筒形状の第２軸部５５が設けられている。各第２軸部５５は、撮像素子側から各絞り羽根３１の第２穴部３３に挿入されてこれと係合する。

第１ベース４１の表面４４と第２ベース５１の表面５４とは、第１駆動リング４０と第２駆動リング５０が保持面２２に置かれた場合に同じ高さ（面一）となる。このように、第２駆動リング５０は第１駆動リング４０を内部に収納しているので、本実施例の光量調整装置は光軸方向の厚みが増加せずに小型化を図ることができる。但し、絞り羽根群３０によって既に光軸方向の小型化が図られているので、本発明は第１駆動リング４０が第２駆動リング５０の内部に収納されることを必ずしも要求せず、表面４４が表面５４の反対側の裏面に接触する構成を排除するものではない。

第２ベース５１はベース部材２１の第２リング部２４の内部に配置される。第２ベース５１は外周面５６を有し、外周面５６と第２リング部２４の内周面２４ａとは回転自在に係合している。

第２腕部５７は、先端に長穴部５８を有する。長穴部５８には第２駆動レバー７６の円筒形状のピン７７が挿入される。第２腕部５７は、一部は保持面２２の上に配置され、一部は第２リング部２４の第２切り欠き２４ｄを横切って外側に張り出して第２モータ搭載部２６に配置される。

押え板６０は、絞り羽根群３０の上から絞り羽根群３０をその下に配置された第１駆動リング４０と第２駆動リング５０と共に押さえてベース部材２１に固定する。押え板６０は、その中央部に光軸Ｌを中心とした固定開口６１とビス９０が挿入される３つの穴６２を有する。押え板６０はビス９０が穴６２に挿入された状態でベース部材２１に位置決めされた後で固定される。

第１駆動レバー７０は第１モータ８０の出力軸（モータ軸）８１が挿入されて係合される不図示の穴部と、第１駆動リング４０に設けられた長穴部４８に嵌合するピン７１を有する。第１駆動レバー７０は、第１モータ８０が回転すると、第１駆動リング４０を光軸周りに回転させることができる。

第２駆動レバー７６は第２モータ８６の出力軸（モータ軸）８７が挿入されて係合される不図示の穴部と、第２駆動リング５０に設けられた長穴部５８に嵌合するピン７７を有する。第２駆動レバー７６は、第２モータ８６が回転すると、第２駆動リング５０を光軸周りに回転させることができる。

第１モータ８０は、光量制御を行うために第１駆動リング４０を回転駆動する第１駆動手段としてのモータ、例えば、ステッピングモータである。第１モータ８０は、その出力軸（モータ軸）８１に圧入もしくは接着等で固定された不図示のマグネットを有し、モータ内のコイルに通電することで回転力を発生する微細な光量調整を可能とする。第１モータ８０の内部にはホール素子等の磁気センサが設置され、マグネットの位置を制御している。出力軸８１には第１駆動レバー７０が圧入もしくは接着等で固定される。第１モータ８０は不図示のビス等でベース部材２１に結合される。

第２モータ８６は、シャッター動作を行うために第２駆動リング５０を回転駆動する第２駆動手段としてのモータである。第２モータ８６もステッピングモータであってもよい。第２モータ８６は、その出力軸８７に圧入もしくは接着等で固定されたマグネットを有し、モータ内のコイルに通電することで回転力を発生する高速シャッターを実現する。第２モータ８６は不図示のビス等でベース部材２１に結合される。

本実施例では、絞り羽根群３０に対して一対のモータ（第１モータ８０と第１モータ８０とは別個に設けられた第２モータ８６）が設けられている。このため、一つのモータで絞り羽根群を回転駆動する特許文献３とは異なり、高速シャッター動作が可能になる。第２モータ８６は、第１モータ８０よりも分解能が小さくてもよいし、同じでもよい。分解能が小さいモータを使用することができるので光量調整装置２０のコストダウンにつながる。

図３（ａ）〜図３（ｃ）は、押え板６０を取り外した光量調整装置２０の平面図である。

図３（ａ）は、第１腕部４７が第１切り欠き２４ｃの開口側の端部にあり、第２腕部５７が第２切り欠き２４ｄの開口側の端部にある状態を示している。開口側の端部は絞り羽根群３０が開く方向の端部である。図３（ａ）においては、光量調整装置２０の絞り羽根群３０が最も広く開いている状態である。

図３（ａ）〜図３（ｃ）において、第１腕部４７にとっては反時計回りが絞り羽根群３０が開く方向であり、時計回り（Ｒ１方向）が羽根群３０が閉じる方向である。第２腕部５７にとっては時計回りが絞り羽根群３０が開く方向であり、反時計回り（Ｒ２方向）が羽根群３０が閉じる方向である。

第１モータ８０は、光量検出センサ１５からの刻々と変化する検出信号に対して、設定光量に連続的に追従するように、マイコン１６によって微細な露出制御（光量調整）が可能である。

図３（ａ）に示す状態から、第１モータ８０の回転が第１駆動レバー７０を介して第１駆動リング４０に伝達される。第１駆動リング４０が矢印Ｒ１方向に回転すると、駆動リング４０に設けられた第１軸部４５を介して各絞り羽根３１が回転ピン５５を中心として光軸Ｌの周りに回転して開放状態から閉口状態まで絞り動作を行って光量を調整する。

図３（ｂ）は、第２腕部５７が第２切り欠き２４ｄの開口側の端部にあり、第１腕部４７は第１切り欠き２４ｃにおいて絞り羽根群３０が開口側の端部と閉口側の端部の中間位置にある状態を示している。図３（ｂ）においては、光量調整装置２０の絞り羽根群３０が図３（ａ）に示す開放状態からやや閉じた状態である。

上述したように、第２モータ８６は、静止画撮影時に撮像素子１４に蓄積される光量を制御するシャッター動作を行うための駆動部である。第２モータ８６は、途中静止等の絞り動作は必要なく、高速にシャッター動作が可能な駆動部である必要がある。ユーザによりレリーズボタン１７押されると、図３（ｂ）及び図３（ａ）に示すように、撮影条件に合わせて第２モータ８０が通電されて光量が調整される。

図３（ｃ）は、第２腕部５７が第２切り欠き２４ｄの閉口側の端部にあり、第１腕部４７は図３（ｂ）に示す位置にある状態を示している。図３（ｃ）においては、光量調整装置２０の絞り羽根群３０が完全に閉じた状態である。

第２モータ８６の回転が第２駆動レバー７６を介して第２駆動リング５０に伝達される。第２駆動リング５０が矢印Ｒ２方向に回転すると、第２軸部４５を介して絞り羽根群３０が第１軸部４５を中心として光軸Ｌの周りに回転して開放状態から閉口状態まで絞り動作を行ってシャッター動作を行う。

更に高速なシャッター動作を実現するために、第２モータ８６と同時に第１モータ８０を作動させ、第２駆動リング５０の回転方向（矢印Ｒ２方向）と逆方向に第１駆動リング４０を回転（矢印Ｒ１方向）させてもよい。

また、小絞り側からのシャッター動作の場合、駆動アームの回転量が少なくなることより、絞り駆動部の性能でも高速シャッター動作に対応できる場合、第２モータ８６は動作させず、第１モータ８０のみによるシャッター動作も可能である。この場合、複数の遮光羽根３１が開口２３ａを設定された大きさ以下に狭めた状態から開口を完全に閉じるために第１モータ８０を使用し、開口２３ａが設定された大きさよりも大きい状態から開口を閉じるために第２モータ８６を使用する。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

光量調整装置は、ビデオカメラ、銀塩フィルムを用いた写真カメラ、撮像素子を用いたデジタルスチルカメラに代表される電子カメラなどの撮像装置に幅広く適用可能である。

２１ ベース部材
３１ 絞り羽根（遮光羽根）
３２ 第１穴部
３３ 第２穴部
４０ 第１駆動リング（第１駆動部材）
４５ 第１軸部
５０ 第２駆動リング（第２駆動部材）
５５ 第２軸部
８０ 第１モータ（第１駆動手段）
８６ 第２モータ（第２駆動手段）

Claims (8)

1. 複数の遮光羽根と、
   撮像装置の光軸上に配置される開口を有するベース部材と、
   前記ベース部材に取り付けられる第１駆動部材と、
   前記ベース部材に取り付けられる第２駆動部材と、
   前記第１駆動部材と各遮光羽根の一方に設けられた第１軸部と、他方に設けられて前記第１軸部が挿入される第１穴部と、
   前記第２駆動部材と各遮光羽根の一方に設けられた第２軸部と、他方に設けられて前記第２軸部が挿入される第２穴部と、
   前記複数の遮光羽根が前記第２軸部を中心に回転して前記開口の大きさを変更するように前記第１駆動部材を回転駆動する第１駆動手段と、
   前記複数の遮光羽根が前記第１軸部を中心に回転して前記開口を開閉するように前記第２駆動部材を回転駆動する、前記第１駆動手段とは別個に設けられた第２駆動手段と、
   を有することを特徴とする光量調整装置。
2. 前記第１駆動部材と前記第２駆動部材の一方は、中空円筒形状の第１ベースと、当該第１ベースから外側に延びる第１腕部と、を有し、
   前記第１駆動部材と前記第２駆動部材の他方は、前記第１ベースと前記第１腕部の一部を収納する開口を有して前記開口から前記第１腕部が外側に突出することを可能にするように切り欠かれた中空円筒形状の第２ベースと、当該第２ベースから外側に延びる第２腕部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の光量調整装置。
3. 前記ベース部材は、前記開口を有する第１リング部と、当該第１リング部よりも大きく前記開口を露出する第２リング部と、を有し、
   前記第１ベースは、前記第１リング部の外周面に係合する内周面を有し、
   前記第２ベースは、前記第２リング部の内周面に係合する外周面を有することを特徴とする請求項２に記載の光量調整装置。
4. 前記複数の遮光羽根が前記開口を設定された大きさ以下に狭めた状態から前記開口を閉じるために前記第１駆動手段を使用し、前記開口が前記設定された大きさよりも大きい状態から前記開口を閉じるために前記第２駆動手段を使用することを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項に記載の光量調整装置。
5. 前記ベース部材は、前記第１駆動手段を搭載する第１搭載部と、前記第２駆動手段を搭載する第２搭載部と、を更に有し、
   前記第２リング部は、前記第１腕部の一部が前記第１搭載部に配置されるように前記第１搭載部に対応する部分が切り欠かれ、前記第２腕部の一部が前記第２搭載部に配置されるように前記第２搭載部に対応する部分が切り欠かれていることを特徴とする請求項３に記載の光量調整装置。
6. 前記第２駆動手段が使用される際に、前記開口の開閉が高速になるように、前記第１駆動手段も使用されることを特徴とする請求項１に記載の光量調整装置。
7. 前記第２駆動手段の分解能は前記第１駆動手段の分解能よりも小さいことを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の光量調整装置。
8. 請求項１〜７のうちいずれか一項に記載の光量調整装置を有することを特徴とする撮像装置。