JP2918908B2

JP2918908B2 - レンズ内機構駆動装置

Info

Publication number: JP2918908B2
Application number: JP15300989A
Authority: JP
Inventors: 尚樹藤井; 隆庄司
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1989-06-14
Filing date: 1989-06-14
Publication date: 1999-07-12
Anticipated expiration: 2014-07-12
Also published as: JPH0318297A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、レンズ内機構駆動装置、詳しくはカメラ
等のレンズ鏡筒内に配設された絞り機構や焦点調節用レ
ンズ移動機構（以下、AF機構と称す）等のレンズ内の被
駆動機構をステッピングモータで駆動するレンズ内機構
駆動装置に関するものである。

［従来の技術］カメラのレンズ鏡筒に内蔵された絞り機構やAF機構を
駆動するアクチュエータとしてステッピングモータを用
いてオープンループ制御をするようにしたものは、従
来、一般的に行なわれており、特公昭64−7366号公報等
によって周知である。

このオープンループ制御は、例えばカメラの絞り制御
方式においては、絞りを常にイニシャル位置である絞り
開放位置からスタートさせて絞り込みを行ない、所望の
絞り開口を得て撮影が行なわれた後は、絞りをイニシャ
ル位置に復帰せしめる如く制御するものである。即ち、
常に一定の位置（イニシャル位置）からスタートさせる
ように保持しておき、所定の開口位置にはステッピング
モータのステップ数のみで駆動制御できるので、甚だ簡
単であり、確実に制御できるので好んで使用されてい
る。

また、イニシャル位置は絞り機構の場合には絞り開放
位置であり、AF機構の場合にはレンズの無限遠位置であ
る。

しかし、このオープンループ制御では毎回の撮影ごと
に駆動した機構がイニシャル位置（初期位置）に確実に
リセットされているかどうかを確認する必要がある。こ
のリセット確認手段は、従来、イニシャル位置に位置検
出センサを設け、このセンサによってリセットされたか
どうかを確認するようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ところが、上記従来のリセット確認手段は、イニシャ
ル位置検出センサの出力信号のみを頼りにイニシャルリ
セットをしており、ステッピングモータのイニシャル位
置での励磁相に関係なく、イニシャル位置に復帰させよ
うとするので、効率が悪く時間がかかるという欠点があ
った。また、このことは一瞬のシャッタチャンスが特に
重要であるカメラにおいては致命的となる。

また、最近のカメラは一般的にCPUを内蔵しており、
メモリ手段としてRAMを所有している。従って、このRAM
を利用し、一度リセット動作をしたときに、ステッピン
グモータのイニシャル位置の励磁相を、このRAMに記憶
し、以後この情報を利用してイニシャルリセットを効果
的に行なうようにしたものもある。しかし、この手段は
電源のオフ時には、CPU内のRAMであるから、この情報が
消滅してしまうので、再び電源をオンにした直後にイニ
シャルリセット動作をするときは、上記従来のイニシャ
ル位置検出センサを使用するものと同様に時間がかかっ
てしまい具合が悪いという欠点がある。

一方、イニシャルリセット動作の確認を、確実かつ、
迅速に行なうために、絞り駆動機構あるいはAF駆動機構
の組立調整時に、ステッピングモータの取付位置を調整
し、あるいは駆動力伝達系を調整するというようなイニ
シャル位置におけるステッピングモータの励磁相を一定
相に設定するということも考えられるが、組立，調整時
に励磁相を一定にするように設定しつつ調整を行なうの
で、その工数が多くなってしまうという問題があった。

従って、本発明の目的は上記従来の欠点を除去し、ス
テッピングモータによりオープンループ制御を行なうカ
メラの絞り機構やAF機構において、常に確実かつ、迅速
にイニシャルリセット確認動作ができるようにしたレン
ズ内機構駆動装置を提供するにある。

［課題を解決するための手段および作用］本発明によるレンズ内機構駆動装置は、絞り機構や焦
点調節用レンズ移動機構等のレンズ内の被駆動機構を駆
動するための駆動源としてのステッピングモータと、上
記被駆動機構が所定の初期位置にあることを検知する初
期位置センサと、この初期位置センサにより上記被駆動
機構が上記初期位置にあることを検知しているとき、上
記ステッピングモータにおける相励磁状態を、当該主電
源のオン・オフに係わらず記憶保持するメモリ手段と、
上記主電源がオフされた後、再度オンにされた後に上記
メモリ手段に記憶保持された相励磁状態乃至はこの相励
磁状態の近傍の相励磁状態より上記ステッピングモータ
の励磁駆動を開始するモータ駆動回路手段とを具備して
なることを特徴とする。

［実施例］以下、図示の一実施例により本発明を説明する。

なお、本実施例は４つの励磁相を有する２相励磁駆動
方式の採用されたステッピングモータによって絞り機構
をオープンループ制御する場合について説明する。

第１図は、本発明の適用せられる絞り機構のオープン
ループ制御系の概略を示すブロック構成図である。マイ
クロコンピュータを含んで構成された制御回路１からモ
ータ駆動回路２に向けてモータ駆動用パルス制御信号が
出力され、この制御信号をモータ駆動回路２はステッピ
ングモータ３を駆動制御するようになっている。

上記モータ駆動用パルスの数は、モータ駆動回路２に
備えられたカウンタで計数されており、カメラ本体（不
図示）は、このカウンタ計数値を絞り値として認識する
ようになされている。ステッピングモータ３はモータ駆
動回路２からのモータ駆動用パルスを受けて、絞り機構
４の絞り制御を行なう。絞り機構４はステッピングモー
タ３の回転に応じて絞り開口径を変化させ、「絞り」が
常にイニシャル位置の開口に復帰し、正規の状態を保た
れるものとなっている。イニシャル位置検出センサ20は
絞り機構４の絞り開度を検出し、制御回路１へ所定の制
御指令を与えるものであるが、この検出センサ20につい
ては後で詳細に説明する。

上記絞り機構４とステッピングモータ３は、第２図に
示すように構成されている。即ち、上記ステッピングモ
ータ３の出力軸には絞り駆動用のピニオンギヤー3aが固
定されている。このピニオンギヤー3aは絞り機構４にお
ける矢車５の一部に突出形成されたセクタギヤー5aに噛
合している。絞り機構４は複数枚の絞り羽根６（図には
一枚のみ図示）を開閉駆動するドーナッツ板状の矢車５
と、同矢車５の等間隔位置に穿設された羽根作動用カム
溝孔5bにそれぞれ駆動ピン6aが嵌入していて、収納ケー
ス７のドーナッツ状底板7aの等間隔位置に植立された支
持ピン7bに基部の支持孔6bを回動自在に保持された複数
枚の絞り羽根６と、この絞り羽根６および上記矢車５を
収納し、これらの抜止を行なう弾性Ｃリング８を周壁内
部に穿設された内周溝7cに嵌合する収納ケース７とで構
成されており、矢車５の一部に穿設されていて収納ケー
ス７から外方に向けて突出するセクタギヤー5aに、上記
ステッピングモータ３のピニオンギヤー3aは噛合してい
る。

このように構成された絞り機構においては、ステッピ
ングモータ３がパルス制御信号により駆動されると、ピ
ニオンギヤー3aによってセクタギヤー5aが駆動され、矢
車５が所定角回動されるので、そのカム溝孔5bに嵌入し
ている駆動ピン6aにより絞り羽根６は開閉動作して絞り
開口径を変化し、所定の絞り開口が形成される。

第３図（Ａ）〜第３図（Ｃ）は、前記検出センサ20の
具体的構成を示す図である。第３図（Ａ）に示す検出セ
ンサ20は、全体をコ字形に形成した支持体に対向して配
設された発光素子と受光素子からなるフォトインタラプ
タ21を、ギヤー3aを跨ぐように配置し、同ギヤー3aに設
けてある部分円弧状透孔3bを通しての光の通過の有無を
検出することにより、矢車５の回転位置範囲を検出する
ようになっている。

第３図（Ｂ）に示すイニシャル位置検出センサ20は、
ピニオンギヤー3aとは別にステッピングモータ３の出力
軸に板カムからなるカム円板22を取付け、このカム円板
22を跨ぐように前述同様のフォトインタラプタ21を配置
したものである。この検出センサ20はカム円板22の周辺
部に設けてある切欠部22aを通しての光の通過の有無を
検出することにより、矢車５の回転位置を検出するよう
になっている。

第３図（Ｃ）は、検出センサ20としてフォトリフレク
タ23を用いた例である。すなわちピニオンギヤー3aとは
別にステッピングモータ３の回転出力に対し、周辺部に
所定角度範囲にわたって反射部材24aを設けた円板24を
取付け、この円板24と対向する位置にフォトリフレクタ
23を設けたものである。この検出センサ20は反射部材24
aを設けた部分と設けない部分との反射率の違いによ
り、矢車５の回転位置を検出するようになっている。

そして、このように絞り機構を駆動するステッピング
モータの駆動制御方式には、従来、ロータの停止位置に
おける振動の減衰の速さ等を考慮して周知の２相励磁駆
動方式が用いられている。

第４図は、本発明の装置における電気制御回路を示し
たものであり、第５図は、CPU出力とステッピングモー
タ３の励磁相の関係を示した図表である。

第４図に示すように、このバイポーラ型の励磁駆動方
式には、ステッピングモータのステータにおける対向極
にそれぞれ１本の巻線によりコイルL1,L2を巻回し、φ
１側（φ２側）から電流を流したり、φ３側（φ４側）
から電流を流したりすることにより、電流方向を変えて
励磁する方式である。

従って、その駆動回路としてはトランジスタQ5〜Q8,Q
9〜Q12をそれぞれブリッジ接続し、そのブリッジ中点間
にそれぞれ、対応のコイルL1,L2を接続する。そして、
これらトランジスタブリッジを直流電源に接続する（Vc
cとアース間）。また、各トランジスタQ5〜Q8,Q9〜Q12
には、このエミッタ−コレクタ間にトランジスタ保護用
のダイオードD1〜D4,D5〜D8を接続してある。そして、
各トランジスタのうち、ブリッジの対角線の位置関係に
あるQ5とQ8,Q7とQ6,Q9とQ12,Q10とQ11をペアとして励磁
シーケンスに従ってオン／オフすることにより、コイル
L1,L2の励磁制御と励磁方向の制御を行なう。

CPUは、カメラのシーケンスと全体のコントロールを
行なうマイクロプロセッサで構成されており、制御の中
枢を担うものであって、P0〜P3はその出力ポート、P4は
入力ポートである。出力ポートP0〜P3は前記コイルL1,L
2の励磁と電流方向を制御するためのポートであり、出
力ポートP0は抵抗R2を介してトランジスタQ1のベースに
接続されている。トランジスタQ1は前記ブリッジを構成
するトランジスタQ5のドライブ用のものであり、そのコ
レクタは抵抗R11を介してQ5のベース側に接続され、エ
ミッタは接地されている。また、出力ポートP0は抵抗R4
を介してトランジスタQ8のベースに接続されている。

また、出力ポートP1は抵抗R3を介してトランジスタQ6
のベースに接続されると共に抵抗R5を介してトランジス
タQ2のベースに接続されている。トランジスタQ2は前記
ブリッジを構成するトランジスタQ7のドライブ用のもの
であり、そのコレクタは抵抗R12を介してQ7のベース側
に接続され、エミッタは接地されている。

出力ポートP2は抵抗R6を介してトランジスタQ3のベー
スに接続されると共に抵抗R7を介してトランジスタQ12
のベースに接続されている。トランジスタQ3は前記ブリ
ッジを構成するトランジスタQ9のドライブ用のものであ
り、そのコレクタは抵抗R13を介してトランジスタQ9の
ベース側に接続され、エミッタは接地されている。ま
た、出力ポートP3は抵抗R8を介してトランジスタQ10の
ベースに接続されると共に抵抗R9を介してトランジスタ
Q4のベースに接続されている。トランジスタQ4は前記ブ
リッジを構成するトランジスタQ11のドライブ用のもの
であり、そのコレクタは抵抗R14を介してQ9のベース側
に接続され、エミッタは接地されている。

このように構成されたステッピングモータの励磁駆動
制御回路においては、モータが駆動される場合には、モ
ータの励磁シーケンスに従い、CPUはその出力ポートP0
〜P3より順にトランジスタ駆動出力パルスを発生し、コ
イルL1,L2を励磁する。即ち、P0より駆動パルスを発生
すると、Q1がオンとなり、これによってQ5がオンすると
共に、P0よりの駆動パルスによりQ8もオンとなり、これ
によってコイルL1にはφ１からφ３へ向かう方向に電流
が流れ、励磁される（励磁相Ａ）。次にP0からP2に切替
えて駆動パルスを発生すると、Q3がオンとなり、これに
よってQ9がオンすると共に、P2よりの駆動パルスにより
Q12もオンとなり、これによってコイルL2にはφ２から
φ４方向に電流が流れ、励磁される（励磁相Ｂ）。次に
P2からP1に切替えて駆動パルス発生する。すると、Q2が
オンとなり、これによってQ7がオンすると共に、P1より
の駆動パルスによりQ6もオンとなり、これによってコイ
ルL1にはφ３からφ１方向に電流が流れ、励磁される
（励磁相Ｃ）。次にP1からP3に切替えて駆動パルスを発
生すると、Q4がオンとなり、これによってQ11がオンす
ると共に、P3よりの駆動パルスによりQ10もオンとな
り、これによってコイルL2にはφ４からφ２方向に電流
が流れ、励磁される（励磁相Ｄ）。

従って、第５図に示すようにCPU出力により４相の励
磁相に制御される。そして、このようなシーケンスを繰
返すことによって、励磁相がＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄと励磁され
たときにはモータは順方向回転、Ｄ→Ｃ→Ｂ→Ａと励磁
されたときにはモータは逆方向回転を行なう。

そして、CPUの入力ポートP4には、前記第３図（Ａ）
〜（Ｃ）で説明したフォトインタラプタ等からなるイニ
シャル位置検出センサS1（21,23）が接続されている。
即ち、上記検出センサS1の発光素子S1aはプルアップ抵
抗R10を介して電源とアース間に接続されており、受光
素子S1bであるフォトトランジスタは、そのコレクタを
入力ポートP4に接続せられると共に電源とアース間にプ
ルアップ抵抗R1を介して接続されている。

このイニシャル位置検出センサS1の出力は、発光素子
S1aから受光素子S1bへの光路を前記ピニオンギヤー3a
（第３図（Ａ）参照）またはカム円板22（第３図（Ｂ）
参照）あるいは反射円板24（第３図（Ｃ）参照）等で遮
切った遮光状態においては、受光素子S1bがオフとなる
ので、抵抗R1でプルアップされている電源電圧Vccによ
りハイレベルになり、また、遮光されていない状態にお
いてはロウレベルになる。従って、初期位置はハイレベ
ルかロウレベルの何れかに設定される。

一方、CPUには初期位置励磁相の記憶用ROMが設けら
れ、このROMはE²PROMで構成され、CPUとは実際のデータ
を書き込むアドレスを指定するためのアドレスラインと
実際のデータを授受するためのデータラインとで結合さ
れている。

次に、以上のように構成されたステッピングモータに
よってオープンループ制御される絞り機構における初期
位置確認動作を含む作用について述べると、先ずカメラの組立調整時で、出荷前のE²PROMへのステ
ッピングモータ３の初期位置励磁相の書き込み動作を行
なう。この動作手順は、第６図（Ａ）のフローチャート
に示すようになる。即ち、この状態では初期位置励磁相
は決っていないので、励磁相ABCDのうち一つの、ある励
磁相を固定データとして読み込む。そして、この励磁相
でモータをオンする。

次いで、この状態で初期位置検出センサが入っている
かどうかをチェックし、NOのとき、即ち入っていない場
合には、モータを初期位置の方に、−１ステップ駆動す
る。そして、−１ステップ駆動したのち、もう一度、初
期位置センサが入っているか否かをチェックする。入っ
ていなければ、これを繰り返す。入っておれば、その状
態でモータを停めてOFFする。またモータへの通電状態
で、既に初期位置センサが入っておれば、初期位置セン
サはYESであるから、この場合には初期位置センサの入
り目を検出するため、モータを一旦、＋１ステップの方
に駆動して、初期位置センサがOFFになるまで、これを
繰り返す。その後、初期位置センサがわにステップす
る。そして、初期位置センサに入った時点でモータをOF
Fさせて、この位置を初期位置励磁相として、CPUからE²
PROMに書き込む。これで、初期位置励磁相への書き込み
動作が終了する。

次に、電源を入れたときのイニシャルリセット動作に
ついて述べると、このときのシーケンスのフローは、第
６図（Ｂ）に示す如くなる。先ず、E²PROMから初期位置
励磁相を読み込む。次いで、その励磁相でモータをONす
る。従って、初期位置そのものにモータは保持される。
次に、初期位置センサが入っているか否かがチェックさ
れる。ここでセンサが入っていなければ、モータを初期
位置の方に、−１ステップ駆動する。そして、もう一
度、初期位置センサが入ったかどうかがチェックされ、
入っていなければこれを繰り返し、入っておればその状
態でモータを停めてOFFする。また、初期位置センサが
既に入っておれば、この場合には、初期位置センサの入
り目を検出するため、＋１ステップの方に一旦、モータ
を駆動して初期位置センサがOFFになるまで、これを繰
り返し、そののち、初期位置センサがわにステップす
る。そして、初期位置センサが入った時点でモータをOF
Fする。

このことを、第７図によって説明すると、上記E²PROM
に書き込まれた初期位置励磁相が、例えば励磁相Ｃだと
すると、初期位置センサのON,OFFの位置を、この励磁相
Ｃに合致させなければならない。従って、モータを＋１
ステップあるいは−１ステップずつ駆動させて初期位置
センサを励磁相Ｃと合致させている。

次いで、第６図（Ｂ）に示すように初期位置センサが
入った時点で、E²PROMに記憶されている励磁相と同様か
どうかのチェックが行なわれ、同様であれば正常である
としてYESで動作を終了する。また、NOの場合には警告
灯等を点灯したりして異常処理を行なう。異常が電源を
入れたときのイニシャルリセット動作である。

次に、通常の絞り駆動動作を第６図（Ｃ）のフローチ
ャートによって説明する。この絞り駆動動作は、先ずE²
PROMから記憶されている励磁相データを読み出してモー
タをONする。そして、モータの＋ｎステップ動作によっ
て絞りが所定の開口に制御されて露光動作が行なわれ
る。しかるのち、モータが−ｎステップ動作して絞り機
構は復帰しモータがOFFされて、絞り駆動動作は終了す
る。

このように工場内でのカメラの組立後、絞り機構ある
いはAF機構の駆動用ステップモータのイニシャル位置に
対応する励磁相は、各機まちまちとなっているが、本発
明においては、出荷前に一度、イニシャル位置検出用セ
ンサを用いてイニシャルリセット動作を行ない、そのと
き得られたイニシャル位置での励磁相情報を検出して、
これを特別なメモリ手段、即ちE²PROMあるいはバックア
ップ用電池により保持されたRAMに記憶されてしまうの
で、以後はその情報を使うことによりカメラの電源のO
N,OFFに関係なく、常に確実、かつ迅速に絞り、あるい
はAFのイニシャルリセットを行なうことができ、それら
が撮影可能状態となるまでのタイムラグを短縮すること
ができる。

［発明の効果］以上述べたように本発明によれば、レンズ絞りやレン
ズ位置等のレンズ内機構の、主電源投入時の立ち上がり
を速くし、即時に撮影可能としシャッタチャンスを逃さ
ないことに加えて、初期位置設定に異常があったとして
も誤った撮影を行うことが無くなり、誤記録を防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の適用せられるステッピングモータに
よる絞り機構のオープンループ制御系の概略を示すブロ
ック構成図、第２図は、ステッピングモータによる絞り駆動機構の一
例を示す分解斜視図、第３図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、イニシャル位置検出
センサの各例を示す斜視図、第４図は、ステッピングモータの駆動回路を含む絞り駆
動機構の電気制御回路図、第５図は、CPU出力とステッピングモータの励磁相との
関係を示す線図、第６図（Ａ）は、ステッピングモータの初期位置励磁相
の書き込み動作の手順を示すフローチャート、第６図（Ｂ）は、電源投入時のイニシャルリセット動作
を示すフローチャート、第６図（Ｃ）は、通常の絞り込み駆動動作を示すフロー
チャート、第７図は、励磁相と初期位置センサとの関係を示す線図
である。２……モータ駆動回路３……ステッピングモータ４ ……絞り機構 20,21,23……初期位置センサ E²PROM……メモリ手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H02P 8/00 - 8/42

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】絞り機構や焦点調節用レンズ移動機構等の
レンズ内の被駆動機構を駆動するための駆動源としての
ステッピングモータと、上記被駆動機構が所定の初期位置にあることを検知する
初期位置センサと、この初期位置センサにより上記被駆動機構が上記初期位
置にあることを検知しているとき、上記ステッピングモ
ータにおける相励磁状態を、当該主電源のオン・オフに
係わらず記憶保持するメモリ手段と、上記主電源がオフされた後、再度オンにされた後に上記
メモリ手段に記憶保持された相励磁状態乃至はこの相励
磁状態の近傍の相励磁状態より上記ステッピングモータ
の励磁駆動を開始するモータ駆動回路手段と、を具備してなることを特徴とするレンズ内機構駆動装
置。