JP2013156358A - 絞り制御装置、レンズ鏡筒及びカメラ - Google Patents

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Abstract

【課題】振動が加わった場合、絞り開口面積が変動することがない絞り制御装置を提供する。
【解決手段】本発明の絞り制御装置30は、撮像部11への入射光量を調整する絞り22と、前記絞り22を駆動するモータ22Mと、前記モータ22Mを駆動制御する制御部33と、振動検出部32と、を備え、前記制御部33は、前記振動検出部32により検出された振動の強度が、第1の値Fs1以上の場合、前記モータ22Mに通電して前記絞り22を保持する、第1制御を行うこと、を特徴とする。
【選択図】図2

Description

本発明は、絞り制御装置、レンズ鏡筒及びカメラに関するものである。
カメラなどの、光学機器に強い振動が加わると、絞り羽根によって形成される開口の面積が変動することがある。この原因の1つとして、一般的なカメラの絞りシステムにおいて、ステッピングモータを使用しており、絞り羽根を目的位置まで移動させた後に、ステッピングモータの電源を切り、絞り自身の保持トルク(ディテントトルク)のみで、位置保持を行っていることがあげられる。
従来、振動により絞り開口面積の変動による弊害を抑制する技術としては、振動を検出した際、開口部の光量変化分だけ撮像素子側にて感度を調整し、見栄えが変化しないよう制御するシステムがある(例えば、特許文献1参照)。
特開2002−381266号公報
しかし、上記従来技術によると、絞り開口面積が変動するので、例えば、被写界深度等も変化するという問題がある。
本発明の課題は、振動が加わった場合に、絞り開口面積が変動することがない絞り制御装置、レンズ鏡筒及びカメラを提供することである。
本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項1に記載の発明は、撮像部(11)への入射光量を調整する絞り(22)と、前記絞り(22)を駆動するモータ(22M)と、前記モータ(22M)を駆動制御する制御部(33)と、振動検出部(32)と、を備え、前記制御部(33)は、前記振動検出部(32)により検出された振動の強度が、第1の値(Fs1)以上の場合、前記モータ(22M)に通電して前記絞り(22)を保持する、第1制御を行うこと、を特徴とする絞り制御装置(30)である。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の絞り制御装置(30)であって、前記モータ(22M)はステッピングモータ(22M)であること、を特徴とする絞り制御装置(30)である。
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の絞り制御装置(30)であって、前記振動の強度が前記第1の値(Fs1)以上になったときに前記絞り(22)の保持を開始し、前記絞り(22)を保持している際に、前記振動の強度が前記第1の値(Fs1)よりも小さい第2の値(Fs2)になったときに、前記絞り(22)の保持を解除すること、を特徴とする絞り制御装置(30)である。
請求項4に記載の発明は、請求項1から3のいずれか1項に記載の絞り制御装置(30)であって、前記制御部(33)は、前記絞り(22)の開閉制御がクローズドループ制御であって、かつ、前記振動の強度が前記第1の値(Fs1)以上の状態が一定時間以上となった場合、前記第1制御を解除すること、を特徴とする絞り制御装置(30)である。
請求項5に記載の発明は、請求項1から4のいずれか1項に記載の絞り制御装置(30)を備えるレンズ鏡筒(20)である。
請求項6に記載の発明は、請求項1から4のいずれか1項に記載の絞り制御装置(30)を備えるカメラ(1)である。
なお、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。
本発明によれば、振動が加わった場合、絞り開口面積が変動することがない絞り制御装置、レンズ鏡筒及びカメラを提供することができる。
本発明に係る絞り制御装置の一実施形態を適用したカメラの概念構成図である。 絞り制御装置のブロック構成図である。 絞り位置保持制御のフローチャートである。 絞り位置保持制御作用を示すシーケンス図である。 第2実施形態における絞り位置保持制御のフローチャートである。
(第1実施形態)
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明に係る絞り制御装置の一実施形態を適用したカメラの概念構成図である。図2は、その絞り制御装置30のブロック構成図である。
カメラ1は、カメラ本体10と、カメラ本体10に着脱可能なレンズ鏡筒20と、によって構成されたレンズ交換可能なデジタルカメラである。
カメラ本体10は、撮像素子11と、制御部12等を備えている。
撮像素子11は、たとえば、CCD等の撮像素子によって構成されており、撮影光学系(カメラ本体10に装着されたレンズ鏡筒20)によって結像された被写体像を電気信号に変換する。
制御部12は、CPU等を備えて構成され、カメラ本体10の各作動部を制御する。また、制御部12は、後述するレンズ鏡筒20のレンズ制御部23と情報交換し、レンズ鏡筒20の各作動部を制御する。すなわち、制御部12は、カメラ1全体の動作を制御する。また、本実施形態においては、後述する絞り制御装置30における制御回路33は、この制御部12内に構成されている。
また、カメラ本体10は、当該カメラ1における各作動部に駆動電力を供給するバッテリ13と、画像を記録するメモリ14を備えている。
レンズ鏡筒20は、撮影光学系を構成するレンズ群21(図では1つのレンズで示す)と、絞りユニット22と、レンズ制御部23と、を備えている。
絞りユニット22は、絞り羽根部22Aと、絞りモータ22Mと、を備えている。絞りユニット22は、レンズ制御部23によって制御駆動される絞りモータ22Mによって操作され、絞り羽根部22Aの開口22Dの径を変化させる。
また、レンズ鏡筒20は、後述する絞り制御装置30における振動検出装置32を備えている。絞り制御装置30および振動検出装置32については、後に詳述する。
レンズ制御部23は、CPU等を備えて構成され、当該レンズ鏡筒20が装着されたカメラ本体10における制御部12の制御下で、当該レンズ鏡筒20における各作動部の作動を制御する。また、後述する絞り制御装置30における駆動回路31は、このレンズ制御部23内に構成されている。駆動回路31は、詳しくは後述するが、制御部12からの制御指令に基づいて絞りモータ22Mを駆動する。
そして、カメラ1は、カメラ本体10の制御部12に制御されて、レンズ鏡筒20によって結像された被写体像光を撮像素子11が電気信号に変換し、その画像データをカメラ本体10が備えるメモリ14に記録(すなわち撮影)する。また、制御部12は、撮影時において、絞りユニット22の作動を制御する。なお、カメラ1は、静止画および動画のいずれも撮影可能である。
つぎに、図2に構成図を示す絞り制御装置30について説明する。
絞り制御装置30は、絞りユニット22と、駆動回路31と、振動検出装置32と、制御回路33と、電源34と、により構成されている。
絞りユニット22は、前述したように、絞り羽根部22Aと、絞りモータ22Mとを備えている。
絞り羽根部22Aは、詳細は示さないが、複数の絞り羽根が周方向にそれぞれ連動して揺動可能に配設されている。さらに絞り羽根部22Aは、絞り羽根を揺動操作する絞り動作用ギア22Gを備えている。この絞り動作用ギア22Gを介した絞り羽根の揺動操作によって、開口22Dの径が変化する。
絞りモータ22Mは、本実施形態では、パルス電力によって所定角度毎回転するステッピングモータであって、駆動回路31から供給される制御信号によって駆動される。絞りモータ22Mは、絞り羽根部22Aの絞り動作用ギア22Gと連繋しており、その回転によって絞り動作用ギア22Gを介して絞り羽根部22Aを操作する。
駆動回路31は、制御回路33から入力される制御指令に基づいて絞りモータ22Mの駆動信号を生成し、絞りモータ22Mを駆動する。また、駆動回路31は、絞りモータ22Mに、ロータの回転位置を維持する駆動界磁を発生させる位置保持信号を絞りモータ22Mに出力する。前述したように、本実施形態では、駆動回路31はレンズ鏡筒20におけるレンズ制御部23に構成されている。
振動検出装置32は、振動を検出可能なセンサ、たとえば、加速度センサまたは角速度センサ等であって、カメラ1に作用する振動を検出し、その検出結果を制御回路33に入力する。前述したように本実施形態では、振動検出装置32はレンズ鏡筒20に配設されている。
電源34は、当該絞り制御装置30の各構成要素への電力供給を行う。この電源34は、図1に示すカメラ1においてはカメラ本体10が備えるバッテリ13である。
制御回路33は、撮影時等の絞り込み時においては、絞り羽根部22Aの開口22Dが設定された絞り値になるように絞りユニット22における絞りモータ22Mを駆動する。本実施形態における絞りモータ22Mはステッピングモータであり、制御回路33による駆動回路31を介した絞りモータ22Mの駆動はオープンループ制御され、図2中破線で示すフィードバック回路FBCは用いない。
また、制御回路33は、振動検出装置32から入力されるアナログの振動検出信号をA/D変換回路でA/D変換し、その入力信号に基づいて絞り位置保持制御を行う。
つぎに、この制御回路33による絞り位置保持制御について、図3および図4を参照して詳細に説明する。
図3は、絞り位置保持制御のフローチャートである。図4は、絞り位置保持制御作用を示すシーケンス図である。なお、図中および以下の説明においてステップを「S」とも略記する。
絞り位置保持制御は、絞り停止時において、振動検出装置32によって検出された振動が所定値以上の場合には、駆動回路31から絞りユニット22における絞りモータ22Mに位置保持電力を通電し、絞り羽根部22Aによる開口22Dを固定するものである。
なお、この絞り位置保持制御は、静止画撮影のみならず動画撮影中においても行われる。
まず、図3に示すフローチャートに沿って、絞り位置保持制御を説明する。
絞り位置保持制御、はじめに、絞り停止状態であるか否かを判断する(S301)。絞り停止状態とは、絞り込み位置や開放位置で絞りモータ22Mを無通電状態として絞りを停止させている状態である。そして、絞り羽根部22Aの開口22Dの保持は、ディテントトルク(絞りモータ22Mの回転抵抗と絞り羽根部22Aの機構的な開閉抵抗を加えたもの)によって成されている状態である。
ステップ301において絞りモータ22Mが停止中と判断される(Yes)と、振動検出装置32からの振動情報(振動:fx)を読み込み(S302)、その振動:fxを定められた振動閾値(開始閾値):Fs1と比較する(S303)。
ステップ303において振動:fxが閾値:Fs1を越えていないと判断された場合(No)には、所定時間毎にステップ302における振動検出およびステップ303における閾値との比較を繰り返す。
一方、ステップ303において振動:fxが閾値:Fs1を越えていると判断された場合(Yes)には、駆動回路31から絞りユニット22における絞りモータ22Mに位置保持信号を出力させて絞りモータ22Mの回転位置保持を行い、絞り羽根部22Aによる開口22Dを固定する(S304)。
位置保持信号は、前述したように、当該時点における絞りモータ22Mのロータの回転位置を維持する駆動界磁を発生させる電力信号である。これにより、絞りモータ22Mにホールディングトルクが発生し、その結果、絞り動作用ギア22Gの移動が規制され、絞り羽根部22Aによる開口22Dが保持される。
以後、振動検出装置32からの振動情報(振動:fx)を読み込み(S305)。振動:fxを、定められた振動閾値(終了閾値):Fs2と比較する(S306)。
ステップ306において振動:fxが閾値:Fs2を越えていると判断された場合(Yes)には、絞りモータ22Mの回転位置保持を継続し、ステップ305による振動検出装置32からの振動情報(振動:fx)の読み込みとステップ306における振動閾値(終了閾値):Fs2との比較を所定時間毎に繰り返す。
一方、ステップ306において振動:fxが閾値:Fs2を越えていないと判断された場合(No)には、絞りモータ22Mの回転位置保持を解除する(307)。
ここで、振動閾値(開始閾値):Fs1および振動閾値(終了閾値):Fs2は、その振動が絞り位置に影響を与える程度を参酌して決定する。すなわち、振動によって絞り羽根部22Aに作用する力がディテントトルクを上回り、その開口22Dを変化させてしまう虞を生ずる値に設定する。
振動閾値(開始閾値):Fs1と、振動閾値(終了閾値):Fs2と、は、同一の値としても良いが、その振動の態様に基づいて異なる値に設定しても良い。たとえば、振動閾値(終了閾値):Fs2は振動が減少傾向の際に適用されるために、慣性力によって絞り羽根部22Aの開口22Dが変化し易いことが考えられ、振動が増大する際に適用される振動閾値(開始閾値):Fs1より小さい値に設定する(ヒステリシスを持たせる)ことが好ましい。
つぎに、絞り位置保持制御の具体的作用の一例を、シーケンス図である図4に沿って説明する。図中、「振動検出装置」で示すチャートの縦軸が振動検出装置32によって検出された振動レベルを示している。
(1)は、絞りユニット22における絞り羽根部22Aが開放位置において停止している状態である。この状態から絞り指令が入力されると、絞り羽根部22Aを絞り込み位置に駆動する。
(2)は、絞りモータ22Mに電力を供給し、絞り羽根部22Aが絞り込み位置に移動中の状態である。
(3)は、絞りを目標位置まで到着した停止状態である。絞りモータ22Mへの電力供給は停止さている。
(4)は、振動検出装置32が振動閾値(開始閾値):Fs1より大きな振動を検出し、絞りモータ22Mに位置保持信号を通電して位置保持を行っている状態である。絞りモータ22Mへの位置保持電力の通電は、振動検出装置32による検出振動が振動閾値(終了閾値):Fs2を下回るまで継続される。本図は、Fs1>Fs2としてヒステリシスを持たせた例である。
(5)は、振動検出装置32による検出振動が振動閾値(終了閾値):Fs2を下回っており、絞りモータ22Mへの通電は停止された状態である。振動が小さく、絞りモータ22Mは無通電状態であっても、絞り羽根部22Aの開口22Dはディテントトルクで保持可能な状態である。
(6)は、絞り開放指令が入力され、開放位置に駆動中の状態である。
(7)は、(1)同様開放位置で絞りを停止させている状態である。
(8)は、絞り開放位置において振動検出装置32が振動閾値(開始閾値):Fs1より大きな振動を検出し、絞りモータ22Mに位置保持信号を与え位置保持を行っている状態である。(4)と同様に、絞りモータ22Mへの位置保持電力の通電は、振動検出装置32による検出振動が振動閾値(終了閾値):Fs2を下回るまで継続される。
上記のような絞り位置保持制御によれば、作用する振動:fxが閾値(Fs1,Fs2)を越えている場合には、絞りユニット22における絞りモータ22Mに位置保持信号を通電する。これにより、絞りモータ22Mの回転位置は保持され、絞り羽根部22Aによる開口22Dが保持されることとなって、振動に起因する絞り開口の変化を防ぐことができる。
なお、上記のように、振動によって絞り開口22Dが変化する前に絞りモータ22Mに位置保持信号を通電し、ホールディングトルクを発生させて絞りを停止させることが望ましいが、仮に間に合わずに絞りモータ22Mがそのステッピング角度の1/2以下動いたとしても、停止位置の位相パターンで電力を与えているため、元の停止位置に戻すことが可能である。
(第2実施形態)
つぎに、本発明の第2実施形態について説明する。本第2実施形態は、前述した第1実施形態とは、絞り位置保持制御の内容が異なる。
基本的な機構構成は、第1実施形態と同じ図2に示す絞り制御装置30であり、構成要件の符号等は図2を用いる。ただし、本第2実施形態は、図2中破線で示すフィードバック回路FBCを備えるものに適する。
すなわち、絞りユニット22(絞り羽根部22Aまたは絞りモータ22M)にロータリーエンコーダや位置センサ等を備え、制御回路33はそれらからの位置情報に基づいてフィードバック制御するクローズドループの制御が可能となっている。
図5は、第2実施形態における絞り位置保持制御のフローチャートである。
第2実施形態における絞り位置保持制御は、絞り停止時において、所定値以上の振動が作用すると絞りユニット22における絞りモータ22Mに位置保持電力を通電して絞り羽根部22Aによる開口22Dを固定するが、その際、所定時間:T継続する場合には、絞りユニット22における絞りモータ22Mの位置保持を解除するものである。
継続所定時間:Tは、たとえば乗車中のように振動が継続する状況を判断するためのものであり、適宜設定する。
図5に示すフローチャートに沿って、第2実施形態における絞り位置保持制御を説明する。
はじめに、絞り停止状態であるか否かを判断する(S501)。
ステップ501において絞りモータ22Mが停止中と判断される(Yes)と、振動検出装置32からの振動情報(振動:fx)を読み込み(S502)、その振動:fxを定められた振動閾値(開始閾値):Fs1と比較する(S503)。
ステップ503において振動:fxが閾値:Fs1を越えていないと判断された場合(No)には、所定時間毎にステップ502における振動検出およびステップ503における閾値との比較を繰り返す。
一方、ステップ503において振動:fxが閾値:Fs1を越えていると判断された場合(Yes)には、駆動回路31から絞りユニット22における絞りモータ22Mに位置保持信号を出力させて絞りモータ22Mの回転位置保持を行い、絞り羽根部22Aによる開口22Dを保持する(S504)。
そして、ステップ504において絞り羽根部22Aによる開口22Dの保持が開始されると、タイマーをセット(t=0)して計時:txを開始する(S505)。
ステップ505において計時開始後、ステップ506において振動:fxを検出し、そのfxを定められた振動閾値(終了閾値):Fs2と比較し、を越えていないと判断された場合(No)には、絞りモータ22Mの回転位置保持を解除する(S508)。
ステップ507において振動:fxが閾値:Fs2を越えている判断された場合(No)、すなわち、振動がまだ継続している場合には、ステップ509に進む。
ステップ509において、計時:txと所定時間:Tとを比較し、txがTを経過した場合(Yes)、ステップ508に進む。そしてステップ508において、振動:fxが閾値:Fs2を超えていない場合であっても、絞りモータ22Mの回転位置保持を解除する。
また、txがTを経過していない場合(No)は、ステップ506に戻る。
上記のような第2実施形態における絞り位置保持制御によれば、絞り停止時において所定値以上の振動が作用すると絞りユニット22における絞りモータ22Mに位置保持電力を通電して絞り開口を固定するが、振動が所定時間:T継続している場合には、絞りユニット22における絞りモータ22Mの位置保持を解除する。
これにより、振動が長時間にわたる場合には、絞りユニット22における絞りモータ22Mに位置保持を行わないことで多量な電力消費を抑制できる。
なお、絞りモータ22Mがステッピングモータでオープンループ制御の場合には、大きな振動の作用によって絞りユニット22の開口径に誤差が生ずると、リセットされるまでは以後その誤差が維持されてしまう。このため、本第2実施形態における絞り位置保持制御は、絞りモータ22Mの制御がフィードバックを用いたクローズドループによって行われることが好ましい。
以上、本実施形態によると、以下の効果を有する。
(1)上記実施形態における絞り位置保持制御によれば、作用する振動:fxが閾値(Fs1,Fs2)を越えている場合には、絞りユニット22における絞りモータ22Mに位置保持信号を通電して絞りモータ22Mの回転位置を保持する。これにより、絞り羽根部22Aによる開口22Dが固定されることとなって、振動に起因する絞り開口の変化を防ぐことができる。その結果、撮影時において振動によって絞り開口が変化することで生ずる露出の狂いや被写界深度の不本意な変化を抑制できる。
(2)第2実施形態における絞り位置保持制御によれば、絞り停止時において所定値以上の振動が作用している場合でも、振動が長時間にわたる場合には、絞りユニット22における絞りモータ22Mに位置保持を行わないことで多大な電力消費を抑制できる。
(変形形態)
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
(1)本実施形態は、本発明に係る絞り制御装置をデジタルカメラに適用したものであるが、本発明はデジタルカメラに限定されるものではなく、フィルムを用いるいわゆる銀塩カメラやビデオカメラにも適用可能なものである。また、本発明は、レンズ交換式またはレンズ固定式のいずれの形式のカメラにも適用可能である。
(2)本実施形態では、カメラ本体の制御部12が絞り制御装置30における制御回路33を構成し、カメラ本体側からレンズ鏡筒20の絞りユニット22を制御するものであるが、絞り制御装置30を全てレンズ側に構成しても良い。
(3)本実施形態では、振動を検出するために専用の振動検出装置32を備えているが、他の構成要素と兼用する構成としても良い。たとえば、ブレ補正ユニットを備える構成であれば、ブレを検出する角速度センサ(ジャイロ)の出力を利用して振動を検出する構成としても良い。
(4)本実施形態では、絞りユニット22における絞りモータ22Mとしてステッピングモータを用いるものを励磁したが、絞りモータ22Mは、ステッピングモータに限らず、たとえばVCM(ボイスコイルモータ)等、他の方式のモータであっても良い。
なお、実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。
1:カメラ、10:カメラ本体、11:撮像素子、12:制御部、20:レンズ鏡筒、22:絞りユニット、22A:絞り羽根部、22M:絞りモータ、30:絞り制御装置、31:駆動回路、32:振動検出装置、33:制御回路

Claims (6)

  1. 撮像部への入射光量を調整する絞りと、
    前記絞りを駆動するモータと、
    前記モータを駆動制御する制御部と、
    振動検出部と、を備え、
    前記制御部は、前記振動検出部により検出された振動の強度が、第1の値以上の場合、前記モータに通電して前記絞りを保持する、第1制御を行うこと、
    を特徴とする絞り制御装置。
  2. 請求項1に記載の絞り制御装置であって、
    前記モータはステッピングモータであること、
    を特徴とする絞り制御装置。
  3. 請求項1または2に記載の絞り制御装置であって、
    前記振動の強度が前記第1の値以上になったときに前記絞りの保持を開始し、
    前記絞りを保持している際に、前記振動の強度が前記第1の値よりも小さい第2の値になったときに、前記絞りの保持を解除すること、
    を特徴とする絞り制御装置。
  4. 請求項1から3のいずれか1項に記載の絞り制御装置であって、
    前記制御部は、
    前記絞りの開閉制御がクローズドループ制御であって、かつ、前記振動の強度が前記第1の値以上の状態が一定時間以上となった場合、前記第1制御を解除すること、
    を特徴とする絞り制御装置。
  5. 請求項1から4のいずれか1項に記載の絞り制御装置を備えるレンズ鏡筒。
  6. 請求項1から4のいずれか1項に記載の絞り制御装置を備えるカメラ。
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