JP2014182197A - 光量調節装置、及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光量調節装置の高速駆動性能を向上させることで、静止画撮影時のレリーズタイムラグを更に少なくし、連続撮影時の撮影間隔を更に短縮することが可能な仕組みを提供する。
【解決手段】光量調節装置は、第１係止手段７による第１回転部材１の係止を解除して、第１ばね部材５の付勢力により第１回転部材１を回転させて遮光部材１０を絞り位置に移動させた後、第１係止手段７により第１回転部材１を係止する制御と、第２係止手段８による第２回転部材２の係止を解除して、第２ばね部材６の付勢力により第２回転部材２を回転させて遮光部材１０を絞り位置から開放位置に移動させた後、第２係止手段８により第２回転部材２を係止する制御と、モータ４の駆動により第３回転部材３を回転させて第１ばね部材５及び第２ばね部材６の付勢力を蓄積した後、モータ４を停止する制御とを実行する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばデジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮像装置に用いられる光量調節装置、及び光量調節装置を備える撮像装置に関する。

デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮像装置には、撮像素子に結像される被写体の光量を調節するために、絞り開口径を制御する光量調節装置が設けられている。光量調節装置は、遮光部材として複数の絞り羽根を用い、モータを駆動源として絞り羽根を動作させて絞り開口径を変化させるものが主流となっている。

ところで、静止画を主として撮影する一眼レフカメラの場合、通常は絞り開口径を最大にしている状態（開放状態）からレリーズ信号に連動して被写界の輝度に応じた絞り値或いは任意に決められた絞り値になるよう絞り羽根を絞り込んで撮影が行われる。この場合、レリーズタイムラグをできる限り少なくし、かつ連続撮影の撮影間隔を短くするためにも、絞り羽根の絞り込み動作及び絞り羽根の絞り込み状態から開放状態へ戻る復帰動作の高速化が望まれる。

従来、静止画の連続撮影時の高速駆動性能を確保するために、ステッピングモータを用いて絞り羽根を駆動する電磁駆動絞り装置が開示されている（特許文献１）。

特開昭６２−２４０９４２号公報

ところで、近年の撮像素子の高感度化及び画像処理・画像転送の高速化により、静止画撮影時のレリーズタイムラグを更に少なくし、連続撮影の撮影間隔を更に短くする高速駆動が強く要望されている。

しかし、上記特許文献１では、１つのステッピングモータにより光量調節装置を駆動するため、その加速、減速による時間短縮には限界があり、更なる高速駆動を達成することが難しい。

そこで、本発明は、光量調節装置の高速駆動性能を向上させることで、静止画撮影時のレリーズタイムラグを更に少なくし、連続撮影時の撮影間隔を更に短縮することが可能な仕組みを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の光量調節装置は、遮光部材と、前記遮光部材を絞り位置と開放位置との間で移動可能に支持する第１回転部材と、前記第１回転部材と同一の方向に回転可能とされ、前記遮光部材が移動する際に前記遮光部材を前記絞り位置と前記開放位置に案内する第２回転部材と、前記第１回転部材及び前記第２回転部材と同軸配置されて、同一方向に回転可能な第３回転部材と、前記第３回転部材を駆動するモータと、前記第１回転部材と前記第３回転部材との間に設けられ、前記第１回転部材を回転方向に付勢する第１ばね部材と、前記第２回転部材と前記第３回転部材との間に設けられ、前記第２回転部材を回転方向に付勢する第２ばね部材と、前記第１ばね部材の付勢力に抗して前記第１回転部材を係脱可能に係止する第１係止手段と、前記第２ばね部材の付勢力に抗して前記第２回転部材を係脱可能に係止する第２係止手段と、前記第１係止手段の前記係脱動作、前記第２係止手段の前記係脱動作、及び前記モータの駆動を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記第１係止手段による前記第１回転部材の係止を解除して、前記第１ばね部材の付勢力により前記第１回転部材を回転させて前記遮光部材を前記絞り位置に移動させた後、前記第１係止手段により前記第１回転部材を係止する制御と、前記第２係止手段による前記第２回転部材の係止を解除して、前記第２ばね部材の付勢力により前記第２回転部材を回転させて前記遮光部材を前記絞り位置から前記開放位置に移動させた後、前記第２係止手段により前記第２回転部材を係止する制御と、前記モータの駆動により前記第３回転部材を回転させて前記第１ばね部材及び前記第２ばね部材の付勢力を蓄積した後、前記モータを停止する制御と、を実行することを特徴とする。

本発明によれば、光量調節装置の高速駆動性能を向上させることで、静止画撮影時のレリーズタイムラグを更に少なくし、連続撮影時の撮影間隔を更に短縮することが可能になる。

（ａ）は本発明の第１の実施形態である光量調節装置の分解斜視図、（ｂ）は（ａ）に示す光量調節装置を下方から見た分解斜視図である。 （ａ）は図１に示す光量調節装置の組立体の平面図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ｂ方向から見た図である。 （ａ）は第１係止手段が第１ばね部材の付勢力に抗して第１回転部材に係止されている状態を示す図、（ｂ）は第１係止手段による第１回転部材の係止が解除された状態を示す図、（ｃ）は制御系のブロック図である。 （ａ）は光量調節装置が初期状態にあるときの平面図、（ｂ）は（ａ）の分解斜視図である。 （ａ）は絞り羽根が所定の絞り位置まで到達した状態を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の分解斜視図である。 （ａ）は絞り羽根が絞り位置から開放位置に復帰した状態を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の分解斜視図である。 （ａ）は絞り羽根が開放位置に復帰した後に第１ばね部材及び第２ばね部材に付勢力が蓄積された状態を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の分解斜視図である。 第１係止手段、第２係止手段、検出手段及びモータの動作タイミング、並びにカメラの撮影動作タイミングを説明するタイミングチャート図である。 本発明の第２の実施形態である光量調節装置において、第１係止手段、第２係止手段、検出手段及びモータの動作タイミング、並びにカメラの撮影動作タイミングを説明するタイミングチャート図である。 図９に対するモータの動作タイミングの変形例を説明するタイミングチャート図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１（ａ）は本発明の第１の実施形態である光量調節装置の分解斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す光量調節装置を下方から見た分解斜視図である。図２（ａ）は図１に示す光量調節装置の組立体の平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の矢印Ｂ方向から見た図である。なお、図２では、図１の上カバー１１及び下カバー１２の図示は省略している。本実施形態では、デジタル一眼レフカメラ等の撮像装置のレンズ鏡筒に搭載される光量調節装置を例に採るが、これに限定されない。

本実施形態の光量調節装置は、図１及び図２に示すように、第１回転部材１、第２回転部材２、第３回転部材３、モータ４、第１ばね部材５、第２ばね部材６、第１係止手段７、第２係止手段８、検出手段９、及び上下のカバー１１，１２を備える。

第１回転部材１は、図１（ａ）の矢印Ａ方向に回転可能とされ、第１回転部材１の中央開口部の周囲に形成された孔１ｅには、遮光部材の一例としての絞り羽根１０の上側ボス１０ａが回転可能に嵌合される。これにより、第１回転部材１に対して絞り羽根１０が絞り位置と開放位置との間で移動可能に支持される。また、第１回転部材１の外周部には、ギア部１ｃが形成されている。

第２回転部材２は、第１回転部材と同一方向に回転可能とされ、第１回転部材１に対して第３回転部材３を挟んで光軸方向に対向配置されている。第２回転部材２の中央開口部の周囲に形成されたカム溝２ｅには、絞り羽根１０の下側ボス１０ｂが係合する。絞り羽根１０の回動動作時に下側ボス１０ｂがカム溝２ｅに沿って移動することで、絞り羽根１０が絞り位置と開放位置に案内される。また、第２回転部材２には、突起２ａが形成され、第２回転部材２は、突起２ａが第１回転部材１に形成された突起１ａに回転方向に当接するまで図１（ａ）の矢印Ａ方向に回転可能とされている。第２回転部材２の外周部には、ギア部２ｃが形成されている。ここで、突起２ａは、本発明の当接部の一例に相当する。

第３回転部材３は、第１回転部材１及び第２回転部材２と略同軸配置されて、図１（ａ）の矢印Ａ方向に回転可能とされている。第３回転部材３の外周部には、ギア部３ａが形成されている。

モータ４は、後述する制御部２０（図３（ｃ））により駆動が制御され、上カバー１１に取り付けられて、出力軸の先端に固定されたピニオン４ａが回転部材３のギア部３ａに噛合することで、第３回転部材３に回転を伝達する。

第１ばね部材５は、本実施形態では、引っ張りコイルばねで構成され、一端が第１回転部材１の掛止位置１ｂに掛止され、他端が第３回転部材３の掛止位置３ｂに掛止される。これにより、第１ばね部材５は、第３回転部材３に対して第１回転部材１を図１（ａ）の矢印Ａ方向に回転させる付勢力を発生させる。

第２ばね部材６は、本実施形態では、引っ張りコイルばねで構成され、一端が第２回転部材２の掛止位置２ｂに掛止され、他端が第３回転部材３の掛止位置３ｃに掛止される。これにより、第２ばね部材６は、第３回転部材３に対して第２回転部材２を図１（ａ）の矢印Ａ方向に回転させる付勢力を発生させる。

第１係止手段７は、第１ばね部材５の付勢力に抗して第１回転部材１に対して係脱可能に係止され、また、第２係止手段８は、第２ばね部材６の付勢力に抗して第２回転部材２に対して係脱可能に係止される。第１係止手段７及び第２係止手段の係脱動作は、後述する制御部２０によって制御される。なお、第１係止手段７及び第２係止手段８の詳細については、図３を用いて後述する。

検出手段９は、本実施形態では、第１回転部材１に形成された遮蔽部位１ｄを検出することによって第１回転部材１の回転量を検出して、検出結果を後述する制御部２０（図３（ｃ））に出力する。

上カバー１１には、第１回転部材１を回転方向に案内する円筒状の案内リブ１１ａが設けられている。下カバー１２には、第２回転部材２を回転方向に案内する円筒状の案内リブ１２ａ、及び第３回転部材３を回転方向に案内する円筒状の案内リブ１２ｂがそれぞれ設けられている。

次に、図３を参照して、第１係止手段７及び第２係止手段８について説明する。図３（ａ）は第１係止手段７が第１ばね部材５の付勢力に抗して第１回転部材１に係止されている状態を示す図、図３（ｂ）は第１係止手段７による第１回転部材１の係止が解除された状態を示す図、図３（ｃ）は制御系のブロック図である。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、第１係止手段７は、ソレノイド７ａと、第１回転部材１のギア部１ｃに噛合するピニオン７ｂで構成される。ソレノイド７ａは、制御部２０（図３（ｃ））によって通電がなされることで駆動軸７ｄが軸方向に移動し、アマチュア部７ｃがピニオン７ｂに対して係止される状態（図３（ａ））から離脱する状態（図３（ｂ））に回動する。

アマチュア部７ｃがピニオン７ｂに係止された状態（図３（ａ））では、アマチュア部７ｃは、第１回転部材１及びピニオン７ｂを介して第１ばね部材５の付勢力を受け止めている。これにより、第１係止手段７が第１ばね部材５の付勢力に抗して第１回転部材１に係止され、第１回転部材１の回転が規制される。

また、アマチュア部７ｃがピニオン７ｂから離脱した状態（図３（ｂ））では、第１係止手段７による第１回転部材１の係止が解除され、第１回転部材１は、第１ばね部材５の付勢力により図１（ａ）の矢印Ａ方向に回転する。なお、第２係止手段８については、第１係止手段７と基本的構成が同一であるため、第１係止手段７の７ａ〜７ｄに対応する符号８ａ〜８ｄを図３にかっこ書きで付してその説明を省略する。

次に、図４乃至図８を参照して、光量調節装置の動作例について説明する。なお、図４乃至７においては、上カバー１１及び下カバー１２の図示は省略している。

図４（ａ）は光量調節装置が初期状態にあるときの平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）の分解斜視図である。図５（ａ）は絞り羽根１０が所定の絞り位置まで到達した状態を示す平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）の分解斜視図である。

図４に示す光量調節装置の初期状態では、絞り羽根１０は、開放位置にある。この状態では、第１係止手段７が第１ばね部材５の付勢力に抗して第１回転部材１に係止されて、第１回転部材１の回転が規制されると共に、第２係止手段８が第２ばね部材６の付勢力に抗して第２回転部材２に係止されて、第２回転部材２の回転が規制されている。このとき、第１ばね部材５と第２ばね部材６は、付勢力が蓄勢された状態にあり、その付勢力は、第１回転部材１と第２回転部材２を図の矢印示Ａ方向に回転させる方向に作用する。

そして、不図示のカメラ本体からの絞り動作の開始信号により、制御部２０は、ソレノイド７ａを制御して第１係止手段７のみの係止を解除する。これにより、第１ばね部材５の付勢力により第１回転部材１のみが図の矢印Ａ方向に回転する。このとき、絞り羽根１０は、第２回転部材２のカム溝２ｅに沿って下側ボス１０ｂが移動しつつ第１回転部材１の孔１ｅ嵌合された上側ボス１０ａを中心に絞り方向に回動する。

そして、第１回転部材１に形成された遮蔽部位１ｄを検出手段９が検出すると、制御部２０は、開放位置から所定の絞り位置まで絞り羽根１０が到達したと判断し、ソレノイド７ａを制御して第１係止手段７により第１回転部材１を係止する。これにより、図５に示すように、絞り羽根１０が所定の絞り位置で停止し、その後、所定の絞り値を維持した状態で撮影動作が行われる。

図６（ａ）は絞り羽根１０が絞り位置から開放位置に復帰した状態を示す平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）の分解斜視図である。図７（ａ）は絞り羽根１０が開放位置に復帰した後に第１ばね部材５及び第２ばね部材６に付勢力が蓄積された状態を示す平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の分解斜視図である。

図５に示す状態で撮影動作が終了すると、絞り羽根１０の開放位置への復帰開始信号により、制御部２０は、ソレノイド８ａを制御して第２係止手段８のみの係止を解除する。これにより、第２ばね部材６の付勢力により第２回転部材２のみが図の矢印Ａ方向に回転する。このとき、絞り羽根１０は、第２回転部材２のカム溝２ｅに沿って下側ボス１０ｂが移動しつつ第１回転部材１の孔１ｅ嵌合された上側ボス１０ａを中心に開放方向に回動する。

そして、制御部２０は、第１回転部材１の突起１ａに第２回転部材２の突起２ａが当接して第２回転部材２が停止すると、再度ソレノイド８ａを制御して第２係止手段８によって第２回転部材２を係止し、絞り羽根１０の開放位置を維持する（図６参照）。図６の状態において、第１回転部材１、第２回転部材２及び絞り羽根１０の相対的な位置関係は、図４と同じである。

なお、第１回転部材１の突起１ａに第２回転部材２の突起２ａが当接したことを制御部２０により判定する方法は、特に限定されないが、例えば所定の時間が経過したことをもって判定することができる。また、図示は省略するが、第２回転部材２に遮蔽部位を形成してセンサ等で第２回転部材２の回転が停止したことを検出することで判定してもよい。

絞り羽根１０が図６に示す開放位置に復帰した後においては、次回の絞り動作に備え、第１ばね部材５と第２ばね部材６に付勢力を蓄積する必要がある。図６の状態では、第１回転部材１及び第２回転部材２は、それぞれ第１係止手段７及び第２係止手段により係止されている。

従って、制御部２０は、モータ４の駆動を制御して第１ばね部材５及び第２ばね部材６の付勢力を蓄積する方向に第３回転部材３を所定の回転量だけ回転させる。これにより、図７に示すように、第１ばね部材５及び第２ばね部材６に十分な付勢力が蓄積される。図７の状態では、第１回転部材１、回転部材２及び絞り羽根１０に加え、第３回転部材３、第１ばね部材５及び第２ばね部材６の相対的な位置関係は、図４と同じである。

なお、第１ばね部材５及び第２ばね部材６に十分な付勢力が蓄積されたことを制御部２０で判定する方法は、特に限定されないが、例えば所定の時間が経過したことをもって判定することができる。また、図示は省略するが、第３回転部材３に遮蔽部位を形成してセンサ等で第３回転部材３が所定量回転したことを検出することで判定してもよい。

図８は、第１係止手段７、第２係止手段８、検出手段９及びモータ４の動作タイミング、並びにカメラの撮影動作タイミングを説明するタイミングチャート図である。図８の各動作は、制御部２０が第１係止手段７の係脱動作、第２係止手段８の係脱動作、及びモータ４の駆動を制御することにより実行される。

図８において、絞り動作の開始信号により、第１係止手段７による第１回転部材１の係止が解除される（Ｔ１：図４に相当）。次に、検出手段９によって第１回転部材１の所定の回転量が検出されると、第１係止手段７により第１回転部材１が係止され（Ｔ２：図５に相当）、その後、カメラの撮影動作が開始される。カメラの撮影動作は、第１回転部材１の回転動作の終了後から第２回転部材２の回動動作の開始前に行われる。

カメラの撮影動作が終了すると、絞り羽根１０の開放位置への復帰動作の開始信号により、第２係止手段８による第２回転部材２の係止が解除される（Ｔ３）。次に、第１回転部材１の突起１ａに第２回転部材２の突起２ａが当接した後、第２係止手段８により第２回転部材２が係止される（Ｔ４：図６に相当）。

その後、モータ４による第３回転部材３の回転が開始される（Ｔ５）。第３回転部材３が所定の回転量回転して第１ばね部材５及び第２ばね部材６の付勢力の蓄積が終了するとモータ４が停止する（Ｔ６：図７に相当）。

以上説明したように、本実施形態では、絞り羽根１０の開放位置から絞り位置への絞り動作、及び絞り位置から開放位置への復帰動作は、いずれもばね部材５，６に蓄積された付勢力を用いて行われる。このため、モータの駆動力で絞り羽根の絞り動作及び復帰動作を行う場合に比べて、電気的時間遅れや機械的時間遅れが少なく、絞り羽根１０の回動速度が最高速へ到達するまでの時間が短くなる。

また、本実施形態では、第１回転部材１及び第２回転部材２は、それぞれ第１係止手段７及び第２係止手段８により係止されることで、機械的に拘束されて回転が規制される。また、第１回転部材１の突起１ａに第２回転部材２の突起２ａを当接させることで、第２回転部材２の回転動作を停止させる。このため、モータの制動力で第１回転部材１及び第２回転部材２の回転を停止させる場合に比べて、短い制動時間で停止させることができ、また、停止時の振動減衰までの時間が短くなる。

これにより、光量調節装置の高速駆動性能を向上させることができ、従来に比べて、静止画撮影時のレリーズタイムラグを更に少なくし、連続撮影時の撮影間隔を更に短縮することが可能になる。

（第２の実施形態）
次に、図９及び図１０を参照して、本発明の第２の実施形態である光量調節装置について説明する。図９は、本実施形態における第１係止手段７、第２係止手段８、検出手段９及びモータ４の動作タイミング、並びにカメラの撮影動作タイミングを説明するタイミングチャート図である。なお、本実施形態では、上記第１の実施形態（図８）に対してモータ４の駆動タイミング（Ｔ５）及び停止タイミング（Ｔ６）が相違するだけであるため、相違点についてのみ説明する。

まず、図９を参照して、モータ４により第３回転部材３を回転させて第１ばね部材５及び第２ばね部材６の付勢力を蓄積する動作（Ｔ５〜Ｔ６）を「蓄積動作」と定義する。

ここで、本実施形態では、蓄積動作は、第１係止手段７による第１回転部材１の係止解除による絞り羽根１０の絞り動作、第２係止手段８による第２回転部材２の係止解除による絞り羽根１０の復帰動作、及び撮影動作と時間的に重複して実行される。また、制御部２０による蓄積動作の完了タイミング（Ｔ６）は、上記第１の実施形態（図８のＴ６）より時間的に早くなるように制御される。

これにより、上記第１の実施形態に比べて、連続撮影時の撮影間隔を更に短縮することが可能となる。

また、上述したように、蓄積動作が時間的に長くなっても、連続撮影時の撮影間隔に影響を与えないので、図１０に示すように、図９に比べて蓄積動作は更に長くすることができる。絞り羽根１０の絞り動作と復帰動作に必要な第１ばね部材５及び第２ばね部材６の付勢力は一定であるため、蓄積時間を長くすると、モータ４に必要なトルクは時間に反比例して低下する。このため、より低トルクのモータであっても、上記第１の実施形態に比べて、連続撮影時の撮影間隔を更に短縮することが可能となる。その他の構成、及び作用効果は、上記第１の実施形態と同様である。

なお、本発明の構成は、上記各実施形態に例示したものに限定されるものではなく、材質、形状、寸法、形態、数、配置箇所等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

１ 第１回転部材
２ 第２回転部材
３ 第３回転部材
４ モータ
５ 第１ばね部材
６ 第２ばね部材
７ 第１係止手段
８ 第２係止手段
９ 検出手段
１０ 絞り羽根
２０ 制御部

Claims (6)

1. 遮光部材と、
   前記遮光部材を絞り位置と開放位置との間で移動可能に支持する第１回転部材と、
   前記第１回転部材と同一の方向に回転可能とされ、前記遮光部材が移動する際に前記遮光部材を前記絞り位置と前記開放位置に案内する第２回転部材と、
   前記第１回転部材及び前記第２回転部材と同軸配置されて、同一方向に回転可能な第３回転部材と、
   前記第３回転部材を駆動するモータと、
   前記第１回転部材と前記第３回転部材との間に設けられ、前記第１回転部材を回転方向に付勢する第１ばね部材と、
   前記第２回転部材と前記第３回転部材との間に設けられ、前記第２回転部材を回転方向に付勢する第２ばね部材と、
   前記第１ばね部材の付勢力に抗して前記第１回転部材を係脱可能に係止する第１係止手段と、
   前記第２ばね部材の付勢力に抗して前記第２回転部材を係脱可能に係止する第２係止手段と、
   前記第１係止手段の前記係脱動作、前記第２係止手段の前記係脱動作、及び前記モータの駆動を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記第１係止手段による前記第１回転部材の係止を解除して、前記第１ばね部材の付勢力により前記第１回転部材を回転させて前記遮光部材を前記絞り位置に移動させた後、前記第１係止手段により前記第１回転部材を係止する制御と、
   前記第２係止手段による前記第２回転部材の係止を解除して、前記第２ばね部材の付勢力により前記第２回転部材を回転させて前記遮光部材を前記絞り位置から前記開放位置に移動させた後、前記第２係止手段により前記第２回転部材を係止する制御と、
   前記モータの駆動により前記第３回転部材を回転させて前記第１ばね部材及び前記第２ばね部材の付勢力を蓄積した後、前記モータを停止する制御と、を実行することを特徴とする光量調節装置。
2. 前記遮光部材が前記絞り位置まで到達したときの前記第１回転部材の回転量を検出する検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記検出手段による検出結果に基づいて前記第１係止手段を制御して前記第１回転部材を係止することを特徴とする請求項１に記載の光量調節装置。
3. 前記第２回転部材は、前記遮光部材が前記開放位置に到達したときに前記第１回転部材に当接する当接部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光量調節装置。
4. 前記制御手段は、前記第１回転部材の回転動作、及び前記第２回転部材の回転動作の少なくとも一方の回転動作と前記第３回転部材の回転動作とが時間的に重複するように前記モータの駆動を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光量調節装置。
5. 光量調節装置を備える撮像装置であって、
   前記光量調節装置として、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光量調節装置を備えることを特徴とする撮像装置。
6. 前記第１回転部材の回転動作の終了後から前記第２回転部材の回転動作の開始前に撮影動作が行われることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。