JP2013178302A - 光学機器 - Google Patents

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【課題】動画撮影において絞り駆動時間を短縮すること
【解決手段】固定開口F1の内部に、開口径が可変で入射光量を調節する絞り開口262を形成する絞り羽根261を駆動する絞り駆動アクチュエータ250を制御するレンズマイコン206は、動画撮影中に、助走区間RWの少なくとも一部を絞り羽根が移動するときの速度V2が、絞り羽根が開放絞り位置から固定開口の内部に移動するときの速度V1よりも速くなるように絞り駆動アクチュエータを制御する。
【選択図】図1

Description

本発明は、絞りの駆動速度を制御する光学機器に関する。
特許文献1は、ステッピングモータによって駆動され、固定開口の内側に絞り羽根を突出させて開放径よりも小さい絞り開口径を得る絞りユニットを開示しており、絞り羽根の初期位置は固定開口の外側にある。絞り羽根の初期位置と固定開口の内周縁との間の区間を助走区間と定義すれば、開放絞り値から絞る場合には初期位置から助走区間を含めて絞り羽根を駆動することになる。また、同公報は、静止画撮影モードでは高速モードで絞りを駆動し、動画撮影モードでは低速モードで絞りを駆動する方法を開示している。
特許文献2は、ステッピングモータの励磁コイルに対し、ロータを基準位置(初期位置)に回転させるための通電条件にて通電させた後、通電条件の変更によりロータを基準位置とは異なる位置に回転させる方法を開示している。特に、動画撮影が行われる際には、励磁コイルに対してロータの目標回転位置に応じて少なくとも通電量を変更して通電を行う方法を開示している。
特開2012−013896号公報 特開2001-69793号公報
従来は、前述の助走区間における動画撮影時の絞り駆動に時間ロスがあるという問題があった。
本発明は、動画撮影において絞り駆動時間を短縮することが可能な光学機器を提供することを例示的な目的とする。
本発明の光学機器は、開口径が固定された固定開口を中央部に有する遮光部材と、当該遮光部材の前記固定開口の内部に、開口径が可変で入射光量を調節する絞り開口を形成する絞り羽根と、前記絞り羽根を駆動するモータと、前記モータを制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、動画撮影中に、前記遮光部材の前記固定開口の外側にある初期位置から前記遮光部材の内径に一致する開放絞り位置までの区間の少なくとも一部を前記絞り羽根が移動する速度が、前記絞り羽根が前記開放絞り位置から前記固定開口の内部に移動する速度よりも速くなるように前記モータを制御することを特徴とする。
本発明によれば、上記区間の速度を速めることによって動画撮影において絞り駆動時間を短縮することが可能な光学機器を提供することができる。
本実施形態のカメラシステムのブロック図である。 図1に示す絞りユニットの正面図である。 図1に示す絞り駆動アクチュエータ(ステッピングモータ)を駆動するための1−2相励磁駆動とマイクロステップ駆動の電圧波形図である。 図1に示す絞り駆動アクチュエータの高速モード用制御パターンと低速モード用制御パターンを示す図である。 動画撮影時の助走区間の速度制御を示す図である。 本実施形態の絞り駆動方法を示すフローチャートである。
図1は、本実施形態のカメラシステムのブロック図である。カメラシステムは、交換レンズ(レンズ装置、光学機器)200が着脱可能に装着される一眼レフデジタルカメラとしてのカメラ本体(撮像装置)100により構成されている。
カメラ本体100は、撮像素子10、画像処理回路20、測光回路30、焦点検出部40、記録部50、表示部60、カメラマイコン(マイクロコンピュータ)70、その他の構成要素を有する。
撮像素子10は、撮像光学系が形成した光学像を光電変換し、CCDセンサやCMOSセンサ等から構成される。画像処理回路20は、撮像素子10の出力信号から映像信号を生成する。測光回路30は、画像処理回路20が生成した映像信号から輝度信号を抽出し、映像の明るさ(被写体輝度)を測定する。焦点検出部40は、画像処理回路20が生成した映像信号のコントラスト状態に基づいて後述する撮影光学系の焦点状態を検出する。記録部50は、映像信号を半導体メモリ等の記録媒体に記録する。表示部60は、映像信号を表示する。
カメラマイコン70は上記各部の動作を制御する。また、カメラマイコン70は、交換レンズ200のレンズマイコン206と通信して交換レンズ200の絞りユニット204の駆動を制御する制御手段として機能する。この場合、カメラマイコン70は、ユーザによる不図示のシャッタボタンの第1ストローク操作(半押し)に応じて測光回路30を用いて被写体輝度を測定し、次に、被写体輝度に基づいて絞り値と絞り速度を設定する。また、カメラマイコン70は、被写体輝度に基づいて撮像素子10の露光時間(シャッタ時間)も決定する。次に、カメラマイコン70は、絞り値や絞り速度を指示情報としてレンズマイコン206に送信する。指令信号は、ユーザによるシャッタボタンの第2ストローク操作(全押し操作)に応じて送信されてもよい。
交換レンズ200は、物体の光学像を撮影する撮影光学系とレンズマイコン206を有する。撮影光学系は、光軸方向に移動して焦点調節を行うフォーカスレンズ201と、光軸方向に移動して変倍を行う変倍レンズ202と、入射光量を調整する絞りユニット204と、を含む。絞りユニット204には、特許文献1の図2に示す構成を適用することができる。
図2は絞りユニット204の正面図である。同図に示すように、絞りユニット204は、カム板254と複数の絞り羽根261を有する。
カム板254は、開口径が開放径Dに固定された固定開口F1を中央部に有する円環形状の遮光部材である。固定開口F1によって開放径(開放絞り値)Dを決定する。
複数の絞り羽根261は、初期位置IPから固定開口F1の内部に移動可能(突出可能)に構成されている遮光部材である。複数の絞り羽根261は、固定開口F1の内部に、開口径が開放径Dよりも小さく(開放絞り値より大きい絞り値)、可変の絞り開口262を形成する。
複数の絞り羽根261は、互いに一部同士が重なり合うように、絞りユニット204の周方向に所定間隔で配置されている。複数の絞り羽根261が不図示の軸周りに回動されることにより、絞り開口262の大きさである絞り開口径(絞り値)が変化し、絞り開口262を通過する入射光量が調節される。このような絞りユニット204は、いわゆる虹彩型の絞りユニットとも称される。
絞り駆動アクチュエータ250(つまりは絞り羽根261)の初期位置IPは、図2の点線で示すように、固定開口F1の内周縁よりも外側に配置されている。本実施形態では、初期位置IPと固定開口F1の内周縁の位置(絞り羽根261がカム板254の内径に一致する開放絞り位置)との間の区間を助走区間RWと定義する。助走区間RWは、1−2相励磁方式での4ステップの駆動量に相当する。
211はフォーカスレンズ201を光軸方向に移動させるフォーカス駆動アクチュエータであり、212は変倍レンズ202を光軸方向に移動させるズーム駆動アクチュエータである。
250は絞りユニット204を駆動する絞り駆動アクチュエータであり、ステッピングモータから構成されるが、本実施形態では特に駆動手段の種類は限定されない。絞り駆動アクチュエータには、特許文献1の図3に示す電磁回路を適用することができる。
レンズマイコン206は、カメラマイコン70と通信を行いながら、フォーカス駆動アクチュエータ211、ズーム駆動アクチュエータ212および絞り駆動アクチュエータ250の駆動を制御する制御手段である。
レンズマイコン206は、カメラマイコン70から送信される指示情報に指示される絞り値が得られるように、絞り駆動アクチュエータ250の駆動を制御する。また、レンズマイコン206は、絞り指令信号により指示される絞り速度に応じて、絞り駆動アクチュエータ250の駆動速度を制御する。絞り羽根が開放位置にあることは、不図示のフォトインタラプタ等の検出手段によって検出される。
カメラマイコン70は、図3(a)に示す1−2相励磁駆動と図3(b)に示すマイクロステップ駆動によって絞り駆動アクチュエータ250を駆動する。図3の縦軸のφAはA相コイルの端子電圧を表し、ΦBはB相コイルの端子電圧(100%に規格化されている)を表す。図3の横軸は時間を表している。
1−2相励磁駆動は、ステッピングモータの不図示のロータをA相とB相のステータの中間位置に止めることができる。マイクロステップ駆動は、1−2相励磁よりも細かくロータの回転位置を制御して、絞りを高精度で滑らかに、かつ、静かに駆動することができ、動画撮影時の絞り制御に向いている。
絞り駆動アクチュエータ250は、絞り開放位置で1−2相励磁パターンと一致するように構成され、1−2相励磁の1ステップの駆動による絞り値の変化量が、1/8段となるように設定されている。さらに、励磁パターンの切り替え時間間隔(周期)を変更することにより、絞り駆動アクチュエータ250の駆動速度(つまり絞り羽根261の移動速度)を調整することができる。
例えば、絞りユニット204を開放絞り値から2段だけ絞る場合は、助走区間RWに相当する駆動量(4ステップ)と2段の絞り込みに相当する駆動量(16ステップ)とを合わせた20ステップだけ絞り駆動アクチュエータ250を駆動する。
本実施形態では、図4に示すように、駆動に伴う騒音に対処するために、ステッピングモータを高速で駆動する高速モード用制御パターンと、ステッピングモータを低速で駆動する静音モード用制御パターンと、が設けられている。
また、カメラマイコン70は、静止画を撮影する静止画撮影モードと、動画を撮影する動画撮影モードで動作可能である。動画撮影モードでは音声も記録されるため、撮像レンズ200の駆動音を抑える必要がある。静止画撮影モードでは高速性を重視し、高速モード用制御パターンを用い、動画撮影モードでは静音性を重視し、静音モード用制御パターンを用いる。本実施形態では、高速モード用制御パターンを1−2相励磁駆動で駆動し、静音モード用制御パターンをマイクロステップ駆動で駆動している。
図5は、動画撮影時に初期位置IPから助走区間RWを経て目標絞り位置(小絞り位置)に到達するまでの時間と絞り駆動速度の関係を示す図である。縦軸は絞り駆動速度であり、横軸は時間である。
図5(a)は従来の絞り駆動速度制御を示しており、絞り駆動開始時刻である時刻T0から絞り駆動終了時刻である時刻T1まで絞り駆動速度である速度V1は一定である。時刻T0〜T2までの間が助走区間RWに対応する。速度V1は、動画撮影時に絞り駆動による光量変化が撮影者にとって許容可能な速度のうちの最高速度に設定されており、時刻T2から動画撮影の記録が開始される。
図5(b)は本実施形態の関係を示している。ここでは、絞り駆動開始時刻である時刻T0から絞り駆動終了時刻である時刻T4まで絞り駆動速度を変化させている。具体的には、時刻T0から時刻T3までは速度V2で絞りユニット204は駆動される。
まず、速度V2は、モータが駆動開始直後に直ちに到達可能な最高速度以下の速度である。これは、絞りの駆動音を抑える必要があるためである。もちろん、この速度は、モータが絞り羽根261を駆動可能な最高速度よりも遅い。一般に、モータは速度0から徐々に速度が増加するように駆動可能であるが、直ちにある速度から駆動されることもできる。そして、この直ちに到達可能な速度は一定の範囲を有する。図5(a)では、それを速度V1に設定していた。
しかしながら、この速度はもう少し高い速度に設定することもでき、この場合には助走区間RWの駆動時間が短縮される。そこで、本実施形態では、絞り羽根261を従来の小絞り速度である速度V1よりも高い速度V2(V2>V1)で駆動している。
助走区間RWは撮像には関係ない区間であるが、録音には影響する。このため、速度V2は、動画撮影中の絞り駆動音を許容可能な速度(人間にとって騒音が録音されていないと感じる程度の速度)に設定される。例えば、動画撮影中に録音される駆動音が30dB以下となる速度に設定される。「30dB以下」は、より静穏性が要求される光学機器では20dB以下であり、より好ましくは、15dB以下である。駆動音をどれだけ許容できるかはマイクの性能にも関係するため、マイクの性能も考慮して絞り駆動音を許容可能な速度を設定することが好ましい。速度V2が、動画撮影中の絞り駆動音を許容可能な速度のうち最高速度であれば、効果は大きいが、最高速度であることは必ずしも必須ではない。
図5(b)はこの場合を示しており、モータの種類によって、駆動開始直後に直ちに到達可能な速度はかわるため、速度V2は助走区間中に動画撮影中の絞り駆動音を許容可能な最高速度を変更してもよい。
この結果、助走区間RWに対応する期間が時刻T0〜T3までであり、図5(a)と比較すると時間T(=T2−T3)だけ短縮される。その後、速度V2は速度V1に変更(減少)される。この結果、絞り駆動終了時刻は時刻T4となり、図5(a)と比較すると、時刻T1から時間T(=T1−T4)だけ短縮される(時刻T3〜時刻T4までの期間と時刻T2〜時刻T1までの時間は等しい)。このように、本実施形態によれば、時間T分の短縮効果を得ることができる。
なお、図5(b)は時刻T0〜T3において一定であるが、時刻T0の速度V2から時刻T3の速度V1まで徐々に減少してもよい。減少の態様は、線形、階段状、曲線状など限定されない。また、助走区間の途中で速度V1になってもよい。即ち、動画撮影中に、助走区間の少なくとも一部を絞り羽根261が移動するときの速度が、絞り羽根261が開放絞り位置から固定開口F1の内部に移動するときの速度よりも速くなっていれば足りる。上述した助走区間RWにおける絞り速度制御は、レンズマイコン206によって行われる。
図6は、本実施形態の絞り駆動方法を示すフローチャートであり、「S」はステップ(工程)を表している。図6に示す方法は、コンピュータに各ステップの機能を実行させるためのプログラムとして具現化可能であり、ここでは、レンズマイコン206によって実行される。
まず、カメラマイコン70から絞り駆動指示を受けると、レンズマイコン206は、小絞り駆動か開放駆動かを判断し(S301)、開放側への駆動ならS302へ移行し、小絞り側への駆動ならS305へ移行する。
レンズマイコン206は、開放側への駆動である場合(S301のY)、上記検出手段の出力に基づき、絞りが開放か、絞り込まれているかを判断する(S302)。絞りが開放の場合(S302のY)、開放側への駆動は必要無いため処理を終了する。絞りが絞り込まれている場合(S302のN)、レンズマイコン206は、撮影モードが静止画撮影モードであれば(S303のY)、高速モード用制御パターンを選択する(S304)。一方、レンズマイコン206は、撮影モードが動画撮影モードであれば(S303のN)、静音モード用制御パターンを選択する(S305)。
次に、レンズマイコン206は、撮影モードによって選択された絞り駆動速度に従って目標駆動量に現在の駆動量が等しくなるまで絞りを開放側へ駆動して処理を終了する(S306)。また、開放側への駆動中、上記検出手段の出力を検出し、開放位置状態であったと判断した場合は、駆動量とは無関係にステップモータを初期位置まで駆動して駆動を終了する。
レンズマイコン206は、小絞り側への駆動である場合(S301のN)、S303と同様に、撮影モードが静止画撮影モードであれば(S307のY)、高速モード用制御パターンを選択する(S308)。そして、レンズマイコン206は、撮影モードによって選択された絞り駆動速度に従って目標駆動量に現在の駆動量が等しくなるまで絞りを開放側へ駆動して処理を終了する(S309)。
一方、レンズマイコン206は、撮影モードが動画撮影モードであれば(S307のN)、静音モード用制御パターンを選択し(S310)、絞り羽根261の現在位置が助走区間RWにあるかどうかを判断する(S311)。絞り羽根261の現在位置が助走区間RWにあれば(S311のY)、助走区間RWにおいては図4(b)に示す速度V2を設定して絞り込み駆動を行い(S312)、助走区間RWが終了すると(S311のN)、図4(b)に示す速度V1を設定する(S313)。上述したように、速度V2は、モータが駆動開始直後に直ちに到達可能な速度であり、かつ、動画撮影中の絞り駆動音を許容可能な速度のうち最高速度以下の速度である。加えて、速度V2は、動画撮影時に絞り駆動による光量変化が撮影者にとって許容可能な速度のうちの最高速度(即ち、速度V1)よりも大きい速度である。
絞り羽根261の現在位置が助走区間RWにない場合も(S311のN)、図4(b)に示す速度V1を設定する(S313)。S313の後で、レンズマイコン206は、撮影モードによって選択された絞り駆動速度に従って目標駆動量に現在の駆動量が等しくなるまで絞りを開放側へ駆動して処理を終了する(S309)。また小絞り側への駆動中、駆動可能な最大小絞り位置となった場合は、駆動量とは無関係にステップモータの初期位置まで駆動し駆動を終了する。
なお、上記各実施例では、絞りユニットが搭載された交換レンズについて説明したが、本発明は、絞りユニットを含む撮影光学系が一体に設けられたデジタルスチルカメラやビデオカメラ等の光学機器にも適用することができる。
また、本実施形態では、ステッピングモータについて説明したが、他のモータ(DCモータ、ボイスコイルモータ、超音波モータ)にも適用することができる。この場合は、助走区間を検出可能な検出手段が設けられればよい。
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
光学機器は、交換レンズまたはレンズ一体型のカメラに適用することができる。
200…交換レンズ(レンズ装置、光学機器)、206…レンズマイコン(制御手段)、250…絞り駆動アクチュエータ、254…カム板(遮光部材)、261…絞り羽根、262…絞り開口、F1…固定開口、IP…初期位置、RW…助走区間

Claims (5)

  1. 開口径が固定された固定開口を中央部に有する遮光部材と、
    当該遮光部材の前記固定開口の内部に、開口径が可変で入射光量を調節する絞り開口を形成する絞り羽根と、
    前記絞り羽根を駆動するモータと、
    前記モータを制御する制御手段と、
    を有し、
    前記制御手段は、動画撮影中に、前記遮光部材の前記固定開口の外側にある初期位置から前記遮光部材の内径に一致する開放絞り位置までの区間の少なくとも一部を前記絞り羽根が移動する速度が、前記絞り羽根が前記開放絞り位置から前記固定開口の内部に移動する速度よりも速くなるように前記モータを制御することを特徴とする光学機器。
  2. 前記動画撮影中に、前記絞り羽根が前記区間を移動する速度は、前記モータが駆動開始直後に直ちに到達可能な速度であり、かつ、動画撮影中に録音される駆動音が30dB以下となる速度のうちで最高速度以下の速度であることを特徴とする請求項1に記載の光学機器。
  3. 前記動画撮影中に、前記絞り羽根が前記区間を移動する速度は一定であることを特徴とする請求項1または2に記載の光学機器。
  4. 前記光学機器は、撮像装置に着脱可能に装着されるレンズ装置であることを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか1項に記載の光学機器。
  5. 光学像を光電変換することによって動画撮影を行う撮像素子を更に有することを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか1項に記載の光学機器。
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