JP2525384B2

JP2525384B2 - 絞り機構を有する光学機器

Info

Publication number: JP2525384B2
Application number: JP61302204A
Authority: JP
Inventors: 博山本; 信行鈴木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-12-18
Filing date: 1986-12-18
Publication date: 1996-08-21
Anticipated expiration: 2011-08-21
Also published as: JPS63155039A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はステップモーターにより絞り機構を駆動する
ための絞り制御装置に関する。

［従来の技術］従来、ステップモーターを用いて絞り機構を駆動制御
する絞り駆動装置が知られている。このような絞り制御
装置は絞り羽根の目標位置に対応した数のパルスをステ
ップモーターに供給すれば、目標の絞り開口を得ること
ができるので、その制御が極めて簡略化されている。

［発明が解決する課題］しかしながら、ステップモーターにて絞り機構を駆動
した場合、目標の絞り開口に応じた数のパルスをモータ
ーに供給しても、絞り機構にイナーシャーがあるため、
このイナーシャーによって絞り羽根は目標位置からオー
バーランしてしまって、目標の絞り開口から外れていま
っていた。したがって、正確に所望の絞り値を実現する
ことが困難であった。

［目的］本発明は上記事項に鑑みてなされたもので、絞り機構
のイナーシャーによって目標の絞り開口から外れてしま
うことを防止して、正確に所望の絞り値を実現する絞り
制御装置を提供することを目的とする。

上記目的のために本発明はステップモーターと、該ス
テップモーターによって駆動される絞り機構と、該絞り
機構の絞り量に対応した数のステップパルスを該ステッ
プモーターに供給するステップパルス供給手段と、該ス
テップパルス供給手段が該絞り量に対応する数の最終の
ステップパルスをステップモーターに供給してから所定
時間だけ通電を維持し、その後に、該ステップモーター
への通電を遮断する通電制御手段とを有するものであっ
て、該所定時間の長さは該ステップパルスのパルス幅よ
りも長いことを特徴とするものです。

〔実施例〕

以下、図面に従って実施例を詳細に説明する。第１図
は本発明に係る電磁駆動絞り装置の分解斜視図を示し、
又電磁駆動絞り装置を鏡筒に組込んだ形態は第２図で示
す。符号１は環状地板で中央に撮影光の通過する開口を
有する。地板１の一部に軸受1aを有している。２は鏡筒
の中心を通る光軸と平行に配置したロータ軸で、軸２に
はロータマグネツト３が固着されており、前記軸受1aに
軸支される一方、その先端にピニオンギヤー４が結合さ
れている。ロータ軸の他方は扇面状の軸受板５にもうけ
られた軸受5aに嵌合され、ロータマグネツト３を回転自
在に支持している。このロータマグネツト３は例えばプ
ラスチツク・マグネツトで作られ外周は分割的に且つ交
互に複数着磁がなされ、また異方配向されているものと
する。６と７はステータで、各ステータはフオーク状の
極歯6aと7aをそれぞれ数本づつ具え、図では両ステータ
を離して描いているが、実際には極歯6aと7aが互いに接
触しない様に入り組んでいるものとする。また極歯6aと
7aはロータ３の表面から等間隔を保つ様に円弧に沿って
配置されるものとする。尚、ロータ３を挟んで対向的に
設けられる別のステータ8,9も同様の形態とする。

従ってロータ３の着磁縞は、６〜９の各極歯6a〜9aに
対向している。10と11は光軸と平行に配置し鉄心で、外
周にコイル12,13が巻れている。さらに鉄心10の一端は
ステータ７の穴7bを介して軸受板５の穴5bにカシメられ
ている。同様に鉄心10の他端はステータ６の穴6bを介し
て地板穴1bにカシメられている。別の鉄心11も同様ステ
ータ8,9の穴8b,9bを介して軸受板５の穴5c及び地板1cの
穴1cにカシメられている。これら鉄心を光軸方向に配置
しても、鉄心が磁気的に飽和しない様な径にしてある。

一方、地板１にはフレキシブルプリント板18の弧状部
分が接着され接点にはコイルの接続線12a,13aが半田付
けされている。また地板１には導電パターン14aが形成
された基板14が固着されており、導電パターン14aから
のリード線14bは前記フレキシブルプリント板10の接点
に半田付けされている。またこの基板14にはネジ穴が開
けられており、地板１に開けられた長穴1eを通してネジ
14cがネジ込まれて固定されているので、必要に応じて
基板14の位置調整が可能である、即ち、このネジ14cに
より絞り装置が完成した後、外部から開放スイツチの切
換タイミングを調整できる。

次に絞り装置の配置を説明する。環状のカム板15には
周知の複数本の絞りカム15aが切られており、各絞り羽
根16のダボ16aが嵌合している。一方絞り羽根16の裏面
ダボ16bは光軸を中心に回転する回転リング17にもうけ
られた負数個の穴17aに夫々嵌合している。回転リング1
7は外形17bとカム板15に４個所設けられた離間用凸部の
内面15bと嵌合し、カム板15に対して回転自在になって
いる。17cは回転リング17の周縁に同心円状に切られた
ラツクで、前記ピニオンギヤ４とかみ合っている。尚、
回転リング17に弧状のスリツトを開け、スリツトの外周
に近い縁にラツクを切っても良い。17dは前記基板、14
のパターン14aに対応したブラシで回転リング17の一部1
7eに固定される。18はビスでカム板15の凸部にあけられ
た長穴15c（同様４ケ所）を介して回転リング17をはさ
み、地板１のタツプ穴1dにしめ付けられている。この長
穴15cによってカム板15を光軸中心に回転位置調整可能
としている。この調整で絞り口径を基準値に合わせる。
ブラシ17dを取付ける部分17eはカム板15の凸部15dの１
つに対向して回転リング17の回転を制限している。また
反対方向の回転制限はリング17の周縁に設けたラツク端
面17fと凸部15eとで行っている。

次に第２図は前記した電磁駆動絞りをレンズ鏡筒内に
おさめた図である。20はレンズマウントで、従来からあ
るバヨネツト方式で図示しないカメラボデイと結合され
る。マウント20には固定筒21が固着されている。固定筒
21には直進カム21aが切られており、キー22が入ってい
る。

キー22の内側には移動筒23が取付けられ、移動筒23内
部には光学レンズＧが固定されている。一方、ズーム環
24は固定筒21に径嵌合され回転自在になっており、固定
筒21に嵌合されている回転カム筒25と一体的な動きをさ
せている。さらに移動筒23内部に第１図で説明した電磁
駆動絞り装置26が固定されている。電磁駆動絞り装置26
はフレキシブルプリント板18を介してメイン実装基板27
と結合され、カメラより指定された絞り電気信号を接点
ピン28を介しステツピングモータドライバIC29に伝え、
更に電磁駆動絞り装置を動作させている。即ちフレキシ
ブルプリント板18を介在させたためズーム操作により絞
りユニツト26が光軸と平行に移動可能となっている。続
いて第１図で示した電磁駆動絞り装置の動作説明を第3,
4,5図で行う。

第３図の（イ）〜（ニ）はロータマグネツト３とステ
ータ６〜９との位置関係を示した図である。第３図の
（イ）は、コイル12,13に通電していない状態である。
この様な状態のときはロータマグネツトの極がステータ
を介して磁路を形成するため、ステータ6,7に対してロ
ータマグネツト３の極が対向して停止している。その際
ステータ8,9とロータマグネツト３の極又は対向しない
で半ピツチ（＝1/2P）ずれて停止しているものとする。

この位置関係になる様にステータ6,7とステータ8,9と
は1/2Pずれる様に配置しておき、これを式で示すとθ＝
nP＋1/2Pとなる。第３図の（イ）にあるＰはマグネツト
の着磁ピツチで、ステータ6,7又は8,9のピツチと一致さ
せておく。

第３図の（ロ）の状態はコイル12に逆方向（↑方
向）、コイル13に正方向（↑方向）の通電を行った時の
図で、各々の状態を,Aとする。同様にコイル12に正方
向はB,コイル13に逆方向の通電を行った場合にはとし
て以下説明を行う。

コイル12にを通電するとステータ６にはＮ、ステー
タ７にはＳが発生し、同様にコイル13にＡを通電すると
ステータ８にＮ、ステータ９にＳが発生する。このため
ロータ３の外周に予め着磁された各極と各々のステータ
極歯に発生した極とが反撥又は引き付け合いロータ３が
反時計方向に回転する。この時ステータ6,7及びステー
タ8,9と1/2ピツチずれており、それらステータ6,7,8,9
に対向してロータの極がバランスを保とうとする。つま
り第２図の（ロ）の様な通電を行うと図（イ）に対して
ロータ３が反時計方向に1/4ピツチ動き安定して止まる
ことになる。次に図（ハ）の通電を行うとしよう。この
場合はコイル12の通電を切り、コイル13にのみＡ通電を
行う。このときステータ８にはＮ極、ステータ９にはＳ
極が発生するためロータ３の極と引きつけ合い、図
（ロ）に対してさらに1/4ピツチ反時計方向に回転する
ことになる。第３図の（ニ）図はコイル12にＢ、コイル
13にＡ通電を行った場合の図で（ロ）〜（ハ）と原理は
同様なので動作説明は省略する。

以上説明した様な動作原理にもとづいて、第４図にコ
イル通電のタイミングチヤートを示す。第４図の横軸は
パルス数（又は時間）縦軸には通電がONかOFFかを示し
てあり、そのタイミングチヤートに通電方向A,B,，
の状態を表記し、最下段には第３図のロ，ハ，ニの状態
と対応して示してある。A,B,，の組合せの状態が第
４図に記してあり、Ａ〜までの８通りの組合せがで
きる。このときの１通りの組合せを１パルスにカウント
する様にしてある。つまり９パルス以後はまた１パルス
目の位相分を通電することによりロータ３を任意の角度
まで回転させることができる。

この原理にもとづいたステツピングモータを駆動源と
して絞りが動く状態を第１図にもとづいて説明する。ま
ずロータ３が回転するとピニオンギヤが回転し、さらに
回転リング17が光軸を中心として回転することになる。

ここでピニオン４とラツク17cは減速機構を構成し、
ロータ３のトルクが比較的小さくても十分回転リング17
を回転させ得る。回転リング17の各穴17aにダボ16bの嵌
合した羽根16は固定のカム板15との相対移動をするので
各絞り羽根16の先端は径方向に移動する。これらの作用
は従来からあるメカニカル絞りと同じ動作なので詳細は
省略する。回転リング17の回転角はロータ３が等間隔で
回転するため等回転角動作をする。従って、カム板15の
カムミゾ15aの形状を適当にすることにより回転板の回
転角と絞りの段数とを対応させることができる。具体的
に言えば、ロータ３が１ステツプ進んだとき絞り口径が
1/8段変化する様な関係に設定する。つまりロータを８
ステツプ駆動すると絞りが１段分変化する関係になる。

第５図は、カメラの測光システムで測光してから絞り
が絞られるまでをブロツク図で示したものである。カメ
ラの測光回路30で測光された光量をフイルム感度、シヤ
ツタースピード、絞り値の要素を考慮して周知の様に演
算し、絞り段数を決定する。これは光量設定回路31によ
って行われる。絞り段数はクロツク回路32と分配回路33
によってステツプモータの駆動ステツプ数に変換され
る。このステツプ数に応じてステツプモータドライバ回
路34でコイル12、コイル13のどちら方向に通電するかを
決定することにより、ステツプモータを任意の量だけ回
転させることができる。つまり目標の絞り口径に合わせ
ることが可能になる。絞り羽根を戻す場合には、第３図
で説明した動作を逆に行えばロータ３は時計方向に回転
し、開放状態にもどすことが可能になる。35はシヤツタ
駆動回路で、光量設定回路31の出力に基づいて制御され
る。

他方、基板14とブラシ17dとは絞りが開放状態でOFF、
小絞り状態でONするスイツチを構成している。このスイ
ツチはカメラが開放測光を行う構造のため、開放状態に
なっているか否かの判別を必要とし、この判別を目的と
したスイツチである。例えば外的衝撃等により羽根が小
絞り側に動いてしまった時は測光を禁止し、絞り羽根を
戻してから再び測光を行う機能を果たす。

第６図は第３図で説明した１−２相駆動モータの停止
位置と絞り口径との関係を示した図で絞り開放径を旋盤
口径で決定するタイプの実施形である。（白丸位置）
はステツピングモータに通電をしなくても止まれる安定
位置、つまり１相通電位置、（黒丸位置）は２つのコ
イルに同時通電して止まれる位置とする。は絞りが開
放状態で待機している位置、は開放口径を決定してい
る旋盤口径、は開放状態確認スイツチ（基板14とブラ
シ17から構成される。）が切り換る位置、はの切り
換わり可能範囲、はメカニカルなストツパ位置を示し
ている。尚、ととの間隙を絞りの1/8段相当として
いる。

又、開放状態確認スイツチの切換え位置に対して可能
範囲を設けた理由は、上記ブラシ位置と基板位置を正
確に位置決めすることが困難であり、そのため調整を容
易とするためである。

第７図は第５図示の分配回路33及びドライバー回路34
の一実施例を示す回路図である。

図において101はマイクロコンピユーターで、該マイ
クロコンピユーターにはP₁〜P₄の出力ポートを有してい
る。出力ポートP₁はリセツトパルス出力用のポートで電
源スイツチのオン時又は上記開放スイツチのオフ時にリ
セツトパルスを出力する。出力ポートP₂はモーターの回
転方向制御ポート、P₃はステツプパルス出力ポート、P₄
は通電制御用ポートである。102はインバーター、103,1
04はノアゲートで、これらのインバーター及びノアゲー
トは絞り込みモードではノアゲート104から上記ステツ
プパルスを送出し、又開放モードではノアゲート103か
ら上記ステツプパルスを送出する。105〜107はバイナリ
ーカウンターを構成するＤ型フリツプフロツプである。
112〜114はアンドゲート,108〜110はノアゲートで、こ
れらのゲートは絞り込みモード時にノアゲート104から
のステツプパルスに同期して、上記バイナリーカウンタ
ーへのクロツクパルスを供給しバイナリーカウンターを
アツプカウントさせる。又開放モード時にはノアゲート
103からのステツプパルスに同期して上記バイナリーカ
ウンターをダウンカウントさせるための切換ゲートを構
成している。115〜122はデコーダーを構成するアンドゲ
ートで上記バイナリーカウンター・カウント値が０〜７
まで変化するごとにアンドゲート115から順次アンドゲ
ート122方向へ向けてハイレベル信号（以下１と証
す。）を選択的に出力する。123〜126はオアゲートで、
ゲート123は上記バイナリーカウンターのカウント値が
５〜７の時に１を出力し、ゲート124はカウント値が１
〜３の時に１を出力し、ゲート125はカウント値が３〜
５の時に１を出力し、ゲート26はカウント値が0,1,7の
時に１を出力する。128〜131は一方のゲートを上記出力
ポートP₄と接続し他方の入力をそれぞれゲート123〜126
の出力と接続するアンドゲートである。上記カウント値
と各ゲート123〜126の出力状態は第８図の通りである。

132〜135はインバーター,136〜139はコイル13用のド
ライブトランジスター、140〜143はコイル12用のドライ
ブトランジスターである。

上記アンドゲート128〜131インバーター132〜135、ト
ランジスター136〜143にて、上記カウント値との関係で
コイル12,13に対して第９図に示す関係の電流を流す。
該第９図は第４図におけるコイル12,13に対する通電状
態と同一関係にあり、これらの関係からモーターはカウ
ント値がアツプするごとに１ステツプづつ回動し、絞り
が1/8段絞り込み側へシフトし、又カウント値がダウン
するごとに１ステツプづつ上記のアツプ方向とは逆方向
に回動し絞りが1/8段開放側にシフトすることとなる。

上記第７図及び第１図示のモーター及び絞りの動作に
ついて説明する。

尚、マイクロコンピユーター101は第10図示のプログ
ラムを内蔵しており、該プログラムに従って動作するも
のとする。

今、電源が投入されるとコンピユーター101が作動
し、第10図のフローをステツプ１に移行させ以後ステツ
プを順次進ませる。

ステツプ1:出力ポートP₄から１を出力する。

ステツプ2:出力ポートP₁からロウレベル（以下０と称
す）を出力する。

ステツプ3:出力ポートP₂から０を出力する。

ステツプ4:出力ポートP₃から１を出力する。

ステツプ5:t₀時間の経過を待つ。

ステツプ6:出力ポートP₁から１を出力する。

上記のステツプにて出力ポートP₁から一定時間t₀の負
パルスが第11図の如く送出され、これにてバイナリーカ
ウンターはリセツトされる。これにてカウンターのカウ
ント値は０となりコイル13にＡ方向の通電がなされ絞り
は第６図の位置にて停止している。即ち第６図の位
置はコイル13にＡ方向の通電を行う位相となしている。

ステツプ7:出力ポートP₃から０を出力する。

ステツプ8:一定時間T₁の経過を待つ。

ステツプ9:出力ポートP₃から１を出力する。

ステツプ10:一定時間T₂の経過を待つ。

上記ステツプ７〜10を繰り返すことにて出力ポートP₃
から第11図示のステツプパルスが送出される。尚、上記
ステツプ３にて出力ポートP₂から０が出力されているの
で、ゲート104が選択され、該ゲート104を介して上記ス
テツプパルスがカウンターにカウントされることとな
る。従ってモードは絞り込みモードとなり、カウンター
のカウント値はアツプカウントされる。

該カウンターのアツプカウントではコイル12,13の通
電状態は第９図の如く変化するので、絞りは絞り込み方
向に1/8段づつ絞り込まれる。

ステツプ11:出力ポートP₃の出力レベル変化（０→１）
がＮ回発生したかを検知し、Ｎ回以下の時にはポートP₃
の出力レベル変化がＮ回なされるまでステツプ７〜10を
絞り返し実行する。尚Ｎ回は第５図の光学設定回路31に
て求められた絞り段数情報に応じて決定される。

上記の如く１ステツプあたり1/8段制御となしている
ので設定回路31にて求められた絞り段数情報ΔAVとの関
係は、Ｎ＝８ΔAV＋２となっている。

よって、例えば光量設定回路31にて求められたΔAVが
１、即ち開放から１段絞り込む場合にはＮ＝10となり、
絞りが第６図の位置から10ステツプ進みの位置へ移
行する。位置は開放位置から８ステツプ進んだ位置
であり、これにて１段絞り込まれたこととなる。

上記ステツプ11にてポートP₃の出力レベル変化のＮ回
検知がなされ、上述の如くして絞りが所望の絞り込まれ
るとステツプは12へ移行する。

ステツプ12:時間t₁の経過を待つ。

ステツプ13:出力ポートP₄から０を出力する。

このステツプ12,13にて上記絞りが所望位置に絞り込
まれた状態で、その位置における通電状態がt₁時間維持
されることとなる。

即ち、上記の如く所望の絞りが開放から１段絞り込ん
だ状態の場合にはＮ＝10であり、出力ポートP₃からの出
力レベル変化が10回行われているため、カウンターのカ
ウント値は２となっており、この状態ではコイル12にＢ
方向の通電がt₁時間行われることとなり、ローター３
（絞り）を確実にその時点の位置、即ち第６図の位置
に保持させることが出来る。すなわち従来は、絞りが上
記の如く所望の絞り値まで制御された後、直ちに通電を
停止した場合に絞り機構のイナーシャー等によりロータ
ー３がオーバーランを起こしてしまい、正確な絞り位置
制御が出来なくなっていたが、上記の如く目標停止位置
へ絞りが移動後にt₁時間通電維持がなされるので絞り機
構のイナーシャーが収束して、絞りは確実に目標の停止
位置に停止させることが出来る。

上記の如くステツプ12にて絞りの停止位置が正確に制
御された後、ステツプ13にて出力ポートP₄から０が出力
されゲート128〜131が０を出力し、これにてモーターへ
の通電が停止される。

上記のステツプ１〜13にて絞り込み制御が行われた
後、不図示の機構にて露光が開始される。又この時フロ
ーはステツプ14に移行し、露光時間t₂の計時が行われ、
該時間t₂経過後ステツプは15へ移行する。

ステツプ15:出力ポートP₄から１を出力する。

ステツプ16:出力ポートP₂から１を出力する。

これにてノアゲート103を選択しモードを開放モード
となし、ステツプ17以後のステツプが実行される。

ステツプ17〜20は上述ステツプ７〜10と同一のもので
あり、これにてステツプパルスが上記ゲート103を介し
てカウンターに伝わる。この時モードは開放モードに移
行しているので、カウンターはダウンカウントを行い、
モーターのコイル12,13にて上記絞り込みモードとは逆
の順序で通電制御がなされ、絞りは開放側へ1/8段づつ
シフトする。

上記の如く絞りが開放側へシフトする過程において絞
りが開放位置（第６図の）に移行すると、第１図の基
板14とブラシ17がオンからオフへ移行するので、基板14
とブラシ17にて構成されるスイツチＩがオフとなり、コ
ンピユーターの入力ポートＩへ１が入力される。

この入力ポートＩへの１がステツプ21にて検知される
とステツプは上記ステツプ17〜20の繰り返しから22へ移
行する。

ステツプ22:出力ポートP₁から０を出力させる。

これにより上記カウンターを構成するフリツプフロツ
プ105〜107がリセツトされ、カウンターのカウント値が
０となり、コイル13にＡ方向の通電がなされる。この通
電位相は第６図の位置におけるコイル通電位相である
ためローターは第６図位置まで移行する。

ステツプ23:上記コイルの通電状態をt₃時間維持する。
これにて上記t₁時間の通電と同様に絞りを確実に位置
に保持することが出来、この時間の経過後ステツプ24に
出力ポートP₄から０を出力させモーターの通電を停止す
る。尚、通電維持時間t₁,t₃は上記ステツプパルスによ
る通電時間よりも長い時間が必要である。

〔効果〕

以上説明したように、本発明はステップモーターと、
該ステップモーターによって駆動される絞り機構と、該
絞り機構の絞り量に対応した数のステップパルスを該ス
テップモーターに供給するステップパルス供給手段と、
該ステップパルス供給手段が該絞り量に対応する数の最
終のステップパルスをステップモーターに供給してから
所定時間だけ通電を維持し、その後に、該ステップモー
ターへの通電を遮断する通電制御手段とを有するもので
あって、該所定時間の長さは該ステップパルスのパルス
幅よりも長いことを特徴とすることによって、該絞り機
構のイナーシャー等が収束する所定時間だけ通電を維持
した後、該通電制御手段が該ステップモーターへの通電
を遮断するので、該ステップパルスのパルス幅を適宜変
更しなくても、絞り機構のイナーシャー等が収束する所
定時間を設定すれば、該ステップモーターに無駄な通電
をすることがない。したがって、消費電力を増加させる
ことなく、絞り機構の制御精度を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る絞り制御装置の一実施例の分解斜
視図、第２図は第１図示の絞り制御装置が配された鏡筒
の断面図、第３図はモーターの駆動原理を説明するため
の説明図、第４図はモーターの通電タイミングを示す説
明図、第５図はカメラに上記絞り制御装置を配した際の
制御回路を示すブロツク図、第６図は絞りの制御位置と
モーターのステツプ位置との関係を説明する説明図、第
７図は第５図示の分配回路及びドライバー回路の一実施
例を示す回路図、第８図は第７図示のカウンターのカウ
ント値とゲート123〜126の出力状態の関係を示す説明
図、第９図は第７図示のカウンターのカウント値とコイ
ル12,13の通電状態との関係を示す説明図、第10図は第
７図示の制御回路動作を説明するフローを示す説明図、
第11図は第７図示の制御回路の動作を説明するための波
形図である。 105〜107……フリツプフロツプ 115〜122……アンドゲート 128…131……アンドゲート 12,13……コイル 136〜143……トランジスター

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ステップモーターと、該ステップモーターによって駆動される絞り機構と、該絞り機構の絞り量に対応した数のステップパルスを該
ステップモーターに供給するステップパルス供給手段
と、該ステップパルス供給手段が該絞り量に対応する数の最
終のステップパルスをステップモーターに供給してから
所定時間だけ通電を維持し、その後に、該ステップモー
ターへの通電を遮断する通電制御手段とを有するもので
あって、該所定時間の長さは該ステップパルスのパルス
幅よりも長いことを特徴とする絞り機構を有する光学機
器。