JP3789169B2 - カメラ用駆動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカメラの可動部品を作動させる為の駆動装置に関する。より詳しくは、動力源として用いられるパルスモータの給電制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カメラにはシャッタ機構、絞り機構、焦点合わせ機構、ズーム機構等種々の可動部品が内蔵されている。これらの可動部品の精密な作動制御を行なう為、動力源としてパルスモータが多用されている。パルスモータは駆動回路によりパルスを通電して間欠回転駆動される。従来、この駆動回路にはカメラに内蔵される電池等の電源から直接供給される電源電圧を給電していた。場合によっては、定電圧回路又は定電流回路を介して定電圧あるいは定電流を給電してパルスモータの回転駆動を安定化している。何れにしても、従来のカメラ用駆動装置ではパルスモータは必ず電源電圧よりも低い電圧で駆動されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
電源電圧程度の低い電圧で駆動する為には、パルスモータに通電されるパルスの幅を２ms前後に設定する必要があった。これよりも速いパルスレートにするとパルスモータが脱調してしまうという不都合があった。この為、例えば絞り機構をパルスモータで作動させる場合、その高速動作ができなくなるという不都合を生じていた。従って、カメラの撮影操作を行なう場合、全体のシーケンスタイムを短くする事ができず、シャッターチャンスを逃すといった不都合が生じていた。パルスモータの回転速度を上げる為に、特別な駆動回路を新たに設けると、スペースも大きくなりさらにコストが高くなるという不都合が生じる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上述した従来の技術の課題を解決する為に以下の手段を講じた。即ち、本発明にかかるカメラ用駆動装置は基本的な構成として、パルスモータと駆動回路と給電回路と電源とを備えている。パルスモータは多極着磁された永久磁石からなるロータ、該ロータの周囲に配されたステータ及び該ステータに巻回されたコイルを備えている。駆動回路は該パルスモータのコイルにパルスを通電して動力を発生させカメラの可動部品を駆動する。給電回路は該駆動回路に給電する。電源はカメラに内蔵されており電源電圧を供給する。特徴事項として、前記給電回路は該電源から供給された電源電圧をカメラに内蔵したストロボ回路により昇圧した電圧を処理して電源電圧より高い電圧を該駆動回路に給電して該パルスモータの駆動能力を増大し、又前記給電回路は該ストロボ回路から出力された電圧を予備的に蓄えておく補助コンデンサを備えており、更に前記給電回路は電圧検出回路を含んでおりストロボ回路から出力される電圧が低下した場合に該補助コンデンサに蓄えておいた電圧を該駆動回路に給電するとともに、前記パルスモータはカメラの可動部品として少なくとも絞り機構を駆動し、前記駆動回路は該絞り機構の作動状態に応じて該パルスモータのコイルに対する通電量を抑制する調節回路を含んでおり、該絞り機構の作動範囲が大きい時通電量を抑制せず作動範囲が小さい時通電量を抑制する。前記調節回路は、該絞り機構が作動を開始した後作動停止に到る途中の段階で通電量を抑制する様にしても良い。
【０００５】
本発明によれば、パルスモータを駆動する駆動回路に対して、給電回路が電源電圧より高い電圧を給電している。これにより、パルスモータの高速回転が可能になり、絞り機構等可動部品の高速動作が可能になる。例えば、ストロボ回路により昇圧された電圧を処理して一定電圧にした後、これを駆動回路に給電している。この様にすれば、何等駆動回路を変更する事なく、給電回路のみでパルスモータの高速化が可能になる。又、電源電圧より高い電圧をパルスモータに供給した場合内蔵電池の消耗が大きく撮影枚数が減少する可能性がある。さらに、パルスモータに常時高電圧を印加するとコイルの発熱でパルスモータの損傷が生じ兼ねない。そこで、本発明では絞り機構等可動部品の作動状態に応じて駆動回路からパルスモータに印加されるパルスの通電量を調節している。所謂可動部品の作動状態に応じたパワーセーブを行なう事で電池容量の節約やパルスモータの損傷を防いでいる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の最良な実施形態を詳細に説明する。図１は本発明にかかるカメラ用駆動装置の基本的な構成を示す回路図である。本カメラ用駆動装置はパルスモータと駆動回路１と給電回路２と電源３を備えている。パルスモータは多極着磁された永久磁石からなるロータ、このロータの周囲に配されたステータ及びこのステータに巻回されたコイルを備えている。図ではステータに巻回された一対のＡコイル４及びＢコイル５のみを示している。駆動回路１はパルスモータのＡコイル４及びＢコイル５にパルスを通電して動力を発生させカメラの可動部品（図示せず）を駆動する。給電回路２はこの駆動回路１に給電ライン６を介して給電する。電源３は例えばカメラに内蔵されたリチウム電池等からなり、電源ライン７を介して電源電圧を供給する。なお、電源３の正極端子側には電源スイッチ８が接続している。本発明の特徴事項として、給電回路２は電源電圧より高い電圧を駆動回路１に給電してパルスモータの駆動能力を増大している。これにより、パルスモータの高速駆動が可能になり、ひいてはカメラの可動部品の高速作動が実現できる。本実施形態では、給電回路２はカメラに内蔵したストロボ回路９により昇圧された電圧を処理して一定の電圧を駆動回路１に給電している。ストロボ回路９は例えば内部の昇圧回路により２００Ｖ〜３００Ｖの高電圧を出力する。給電回路２はツェナーダイオード１０を含んでおり、ストロボ回路９から出力された高電圧を例えば１０Ｖ程度に定電圧化して給電ライン６に出力している。この場合でも、給電回路２の出力電圧は電源３の出力電圧よりも十分高い。さらに、この給電回路２は補助コンデンサ１１を備えており、ストロボ回路９から出力された高電圧を予備的に蓄えておく。給電回路２はさらに比較器（Ｃ）からなる電圧検出回路１２を含んでおり、ストロボ回路９から出力される電圧が低下した場合に補助コンデンサ１１に蓄えておいた電圧を給電ライン６に出力する。一方、駆動回路１は調節回路１３を含んでいる。この調節回路１３は必要に応じてパワーセーブを行なう。例えば、パルスモータがカメラの可動部品として絞り機構を駆動する場合、調節回路１３は絞り機構の作動状態に応じてパルスモータのＡコイル４及びＢコイル５に対する通電量を抑制する。具体的には、絞り機構が作動を開始した後作動停止に到る途中の段階で通電量を抑制しパワーセーブを行なっている。あるいは、調節回路１３は絞り機構の作動範囲が大きい時通電量を抑制せず作動範囲が小さい時通電量を抑制する様にしても良い。この様に、カメラの可動部品の作動状態に応じてパルスモータの通電量を調節する事で、電源３の電池容量を節約できると共に、Ａコイル４及びＢコイル５等の発熱による損傷を防ぐ事ができる。
【０００７】
上述した駆動回路１及び給電回路２はＣＰＵ等からなる制御回路１５により制御を受けている。この制御回路１５はレリーズスイッチ１６の投入により制御動作を開始する。先ず、給電回路２に対する制御動作を説明する。電源３の投入後ストロボ回路９が立ち上がった時点で、制御回路１５は給電回路２に含まれるトランジスタＴＲ１をオンし、予め補助コンデンサ１１を充電しておく。補助コンデンサ１１が充電された時点でＴＲ１はオフされる。給電回路２は一対の出力トランジスタＴＲ２とＴＲ３を備えている。通常、制御回路１５はＴＲ２をオンしＴＲ３をオフさせておく。これにより、ストロボ回路９の出力は給電ライン６に接続される事になる。なお、ストロボ回路９の出力端子と接地ライン１７との間にはツェナーダイオード１０が接続されており、ストロボ回路９から出力される高電圧を一定にした後給電ライン６に供給している。ストロボ回路９からの出力電圧はストロボ発光の実行等により大きく変動する。場合によっては、ストロボ回路９の出力電圧が極端に低下しツェナーダイオード１０により設定される一定電圧を下回る場合がある。この時には電圧検出回路１２がこの電圧低下を検出する。制御回路１５はこの検出結果に応じて、一時的にＴＲ２をオフすると共に、ＴＲ３をオンする。これにより補助コンデンサ１１に蓄えられていた電圧が給電ライン６に供給される事になる。かかる制御により、ストロボ回路９の電圧変動に関わらず、駆動回路１を電源電圧を上回る一定の電圧で安定的に給電する事ができる。
【０００８】
次に、駆動回路１に対する制御動作を説明する。駆動回路１はＡコイル４を双方向通電する為、４個のトランジスタＴＲ４，ＴＲ５，ＴＲ６，ＴＲ７を含んでいる。制御回路１５から出力された制御信号はこれらトランジスタのベース端子に供給される。Ａコイル４を順方向にパルス通電する場合、ＴＲ４とＴＲ７がオンする一方、ＴＲ５とＴＲ６がオフする。逆に、Ａコイル４を逆方向にパルス通電する場合、ＴＲ５とＴＲ６がオンし、ＴＲ４とＴＲ７がオフする。同様に、Ｂコイル５を双方向通電する為、駆動回路１は４個のトランジスタＴＲ８，ＴＲ９，ＴＲ１０，ＴＲ１１を含んでいる。さらに、駆動回路１に含まれる調節回路１３は一対のトランジスタＴＲ１２及びＴＲ１３を備えている。これらのトランジスタＴＲ１２及びＴＲ１３も制御回路１５から出力される制御信号によってオン／オフが制御されている。Ａコイル４及びＢコイル５に対する通電量を何等抑制しない場合には、これらのトランジスタＴＲ１２，ＴＲ１３はオン状態にある。逆に、Ａコイル４及びＢコイル５の通電量を抑制する場合にはＴＲ１２及びＴＲ１３はオフ状態となる。この場合、Ａコイル４及びＢコイル５に流れる電流が制限抵抗Ｒ１及びＲ２によって夫々制限を受ける事になる。換言すると、Ａコイル４及びＢコイル５に印加される電圧が、Ｒ１及びＲ２の電圧低下分だけ低くなる。
【０００９】
以上の様に、本発明ではストロボ回路９にて高電圧化された一次電圧を用い、これをツェナーダイオード１０により一定の電圧に落とし、給電ライン６に供給している。この一定電圧によりパルスモータが駆動される。給電回路２にはストロボ回路９の出力電圧の低下に備えて補助コンデンサ１１が含まれている。ストロボ回路９から出力された電圧が保護用のツェナーダイオード１０を介して一定のレベルに落とされ、駆動回路１によりＡコイル４及びＢコイル５にパルス通電される。この時、補助コンデンサ１１も充電されており、ストロボ回路９の電圧が不足した場合にはこの補助コンデンサ１１により給電ライン６を給電する。
【００１０】
図２は、本発明にかかるカメラ用駆動装置の一応用例を示す模式図であり、カメラの可動部品として絞り機構を例に挙げたカメラ用駆動装置を表わしている。なお、図は絞り口径が最大になっている状態を表わしている。この絞り機構はカメラ開口３１が中央に形成された基板３２を用いて組み立てられている。絞り羽根部材として例えばアイリス絞りを構成する６枚の絞り羽根３３がカメラ開口３１に対して移動可能に配置されている。複数枚の絞り羽根３３は拡大側と縮小側の間で段階的に位置決めされ、互いに共働してカメラ開口３１の絞り口径を設定する。６枚の絞り羽根３３は同一形状を有する。絞り羽根３３は略三角形状を有し、一角部において基板３２に植設された軸ピン３４を中心として回動自在に係止されている。又、他の角部にはカムフォロワとなる従動ピン３５が固着されている。
【００１１】
この絞り羽根３３を作動する為、カムリング３６と駆動リング３７が基板３２に組み込まれている。両リングは同心状に配置されている。カムリング３６にはカム溝３８が形成されており対応する絞り羽根３３に固着された従動ピン３５と係合する。カムリング３６が回動すると従動ピン３５がカム溝３８に沿って移動し絞り羽根３３が回動する。カムリング３６は駆動リング３７と一体的に移動する。駆動リング３７は半径方向外側に向って設けられた突起３９を有している。この突起３９には偏心ダボ４０が固着されており、カムリング３６に設けた突起４１にスプリング４２を介して当接している。スプリング４２の付勢力によりカムリング３６が駆動リング３７と一体になって双方向に回転する。図示の状態では、駆動リング３７はアイリス絞りの拡大側（例えば最大絞り口径、Ｆ４に相当）に対応する一端位置（即ち反時計方向極限位置）に保持されている。カムリング３６はこの一端位置から中間位置を通ってアイリス絞りの縮小側（例えば最小絞り口径、Ｆ２２相当）に対応する他端位置（即ち時計方向極限位置）までの間を双方向に変位する。駆動リング３７に動力を供給する為の動力源としてパルスモータ４３が用いられている。このパルスモータ４３は多極着磁された永久磁石からなるロータ４４、このロータ４４の周囲に配された一対のステータ４５，４６及びこれらのステータに巻回された一対のＡコイル４、Ｂコイル５を備えている。パルスモータ４３は輪列４７を介して駆動リング３７に連結している。輪列４７は複数の歯車からなり、第１ピニオン４８、ギア４９、第２ピニオン５０を含んでいる。第１ピニオン４８はロータ４４を構成する永久磁石と一体に形成されている。ギア４９はこの第１ピニオン４８と係合している。第２ピニオン５０はギア４９と同軸であり、駆動リング３７の外周に形成された歯車と係合している。なお、駆動リング３７の位置を検出する為、例えば反射型のフォトインタラプタ５１が基板３２に搭載されている。フォトインタラプタ５１は駆動リング３７の半径方向外側に突出した舌片５２が上方を通過した時反射光を受光し最大絞り口径位置を検出する様にしている。かかる構成において、Ａコイル４及びＢコイル５は駆動回路１によりパルス通電される。駆動回路１には給電回路２から電源電圧より高い電圧が給電される。これらの駆動回路１及び給電回路２は制御回路１５より制御されている。
【００１２】
図３は、アイレス絞りが最小口径に設定されている状態を表わしている。この時には、駆動リング３７は他端位置即ち時計方向極限位置に保持されている。駆動リング３７が時計方向に向かって一端位置から他端位置に回動すると、これと一体にカムリング３６も時計方向に回転する。この時、絞り羽根３３に固着した従動ピン３５はカム溝３８に沿って移動し個々の絞り羽根３３はカメラ開口３１の方向に走行する。図４はアイリス絞りが中間絞り口径（例えばＦ５．６相当）にセットされている状態を表わしている。
【００１３】
図５は、図２に示したパルスモータ４３の断面構造を模式的に表わしたものである。図示する様に、パルスモータは多極着磁された永久磁石からなるロータ４４を備えている。この永久磁石には第１ピニオン４８が一体的に形成されている。ロータ４４の周囲にはステータ４５が配置している。このステータ４５にはＡコイル４が巻回されている。かかる構成を有するパルスモータはモータ枠５３により基板３２に対して固定されている。第１ピニオン４８にはギア４９が係合している。又このギア４９と同心状に回転する第２ピニオン５０には駆動リング３７が係合している。かかる輪列構成により、パルスモータの動力が駆動リング３７側に伝達される。
【００１４】
図６は、図２に示した絞り機構における絞り羽根周りの断面構造を模式的に表わしている。図示する様に、絞り羽根３３は軸ピン３４により基板３２に対して回動可能に組み込まれている。又、絞り羽根３３に植設された従動ピン３５はカムリング３６に形成されたカム溝に係合している。なお、カムリング３６は押さえ板５４と基板３２との間に配置されている。
【００１５】
最後に、図７、図８及び図９を参照して、図１に示した調節回路１３のパワーセーブ動作を説明する。図７は、パワーセーブを行なわずフルパワーでパルスモータを駆動した場合を表わしている。例えば、絞り機構が最大口径（Ｆ４相当）から最小口径（Ｆ２２相当）に走行する場合、フルパワー通電を行なって絞り機構の高速作動を実現している。具体的には、（Ａ）に示す様に、Ａコイル側に対して±ＶＦＰの電圧を有するパルスを通電している。このＶＦＰは給電回路２から出力される一定電圧に略等しい。同様に（Ｂ）に示す様に、Ｂコイル側にも±ＶＦＰのパルスを通電している。なお、ＡコイルとＢコイルに印加されるパルスは位相が９０°だけずれている。
【００１６】
図８は同じく絞り機構を最大口径から最小口径に作動させた場合の状態を表わしている。図７と異なる点は、絞り機構が作動を開始した後作動停止に到る途中の段階で通電量を抑制してパワーセーブを行なっている事である。調節回路１３がパワーセーブを行なうとＡコイル及びＢコイルに印加される実効電圧が±ＶＰＳまで低下する。絞り機構が一端作動を開始した後ではそれほど大きな動力を必要としないのでこの様なパワーセーブが可能になる。
【００１７】
図９は最大口径（Ｆ４相当）から中間口径（例えばＦ５．６相当）に絞り機構を作動させた場合を表わしている。この場合には図７と比べてさほど大きな動力を必要としない為、最初からパワーセーブ通電を行なっている。即ち、Ａコイル及びＢコイルには±ＶＰＳの電圧のパルスを給電している。なお、場合によっては図７に示したフルパワー通電に比べパワーセーブ通電のパルス幅を大きめに設定しても良い。この様なパルス幅の制御は図１に示した制御回路１５により行なう事ができる。以上の様に絞り機構の作動範囲が大きい時通電量を抑制せず作動範囲が小さい時通電量を抑制する事で、電源容量の効率的な使用が可能になる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば、簡単な給電回路構成により、特に新たな駆動回路を用いる事なくパルスモータの高速駆動が可能になる。この為、低コストで省スペースのカメラ用駆動装置を提供する事が可能になる。さらに、駆動回路にパワーセーブ用の調節回路を設ける事で、高電圧（高電流）駆動時における内蔵電池の消耗を軽減する事が可能である。さらに、カメラの可動部品の作動状態に応じてパワーセーブをかける事で、パルスモータの発熱による損傷等を防ぐ事が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるカメラ用駆動装置の基本的な構成を示す回路図である。
【図２】本発明にかかるカメラ用駆動装置によって駆動されるシャッタ機構を示す模式的な平面図である。
【図３】同じく絞り機構を示す平面図である。
【図４】同じく絞り機構を示す平面図である。
【図５】本発明にかかるカメラ用駆動装置によって駆動されるパルスモータの一例を示す断面図である。
【図６】図２に示したシャッタ装置の断面構造を示す模式的な部分断面図である。
【図７】本発明にかかるカメラ用駆動装置の動作説明に供する波形図である。
【図８】同じく動作説明に供する波形図である。
【図９】同じく動作説明に供する波形図である。
【符号の説明】
１…駆動回路、２…給電回路、３…電源、４…Ａコイル、５…Ｂコイル、６…給電ライン、７…電源ライン、９…ストロボ回路、１０…ツェナーダイオード、１１…補助コンデンサ、１２…電圧検出回路、１３…調節回路、１５…制御回路、４３…パルスモータ、４４…ロータ、４５…ステータ、４６…ステータ、４８…ピニオン

Claims (2)

1. カメラに内蔵され電源電圧を供給する電源と、
   多極着磁された永久磁石からなるロータ、該ロータの周囲に配されたステータ及び該ステータに巻回されたコイルを備えたパルスモータと、
   該パルスモータのコイルにパルスを通電して動力を発生させカメラの可動部品を駆動する駆動回路と、
   該駆動回路に給電する給電回路とを含み、
   前記給電回路は、該電源から供給された電源電圧をカメラに内蔵したストロボ回路により昇圧した電圧を処理して、電源電圧より高い電圧を該駆動回路に給電して該パルスモータの駆動能力を増大し、
   加えて前記給電回路は該ストロボ回路から出力された電圧を予備的に備えておく補助コンデンサを備えており、
   前記給電回路は更に電圧検出回路を含んでおり、ストロボ回路から出力される電圧が低下した場合に該補助コンデンサに蓄えておいた電圧を該駆動回路に給電し、
   前記パルスモータはカメラの可動部品として少なくとも絞り機構を駆動し、
   前記駆動回路は該絞り機構の作動状態に応じて該パルスモータのコイルに対する通電量を抑制する調節回路を含んでおり、
   前記調節回路は、該絞り機構の作動範囲が大きい時通電量を抑制せず作動範囲が小さい時通電量を抑制する事を特徴とするカメラ用駆動装置。
2. 前記調節回路は、該絞り機構が作動を開始した後作動停止に到る途中の段階で通電量を抑制する事を特徴とする請求項１記載のカメラ用駆動装置。

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