JP3807861B2 - 絞り装置およびシャッター装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラにおける絞り機構およびシャッタ機構に係り、特にディジタルビデオカメラおよびディジタルスティルカメラ等のように、CCD(電荷結合素子)等を用いた固体撮像素子によって被写体光学像を電気信号に変換して撮影を行う電子カメラにおける静止画撮影時に好適な絞り装置およびシャッター装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
動画を撮像する、いわゆるビデオカメラにおいては、従来から、CCD(電荷結合素子)を用いたCCD固体撮像素子等の固体撮像素子が撮像用受光素子として用いられている。さらに、近年、ディジタルカメラ等と称され、被写体像を、固体撮像素子により撮像し、被写体の静止画像(スティル画像)の画像データを得て、IC(集積回路)カードまたはビデオフロッピーディスク等にディジタル的に記録するタイプのディジタルスティルカメラの普及が著しい。このようなディジタルカメラの中には、静止画像のみならず動画像(ムービー画像)をも撮像することができるものもある。
【0003】
固体撮像素子、例えばCCD固体撮像素子、における光電変換された画素の読み出し方式には、フィールド読み出しとフレーム読み出しとがあるが、静止画撮影の場合、解像度などの点で有利なフレーム読み出しを用いるケースが多くなりつつある。
フレーム読み出しにおいては、奇数フィールドの転送読み出しと偶数フィールド転送読み出しとを順次行わなければならず、読み出し中の露光が原因となるスミアなどの不具合現象を避けるために、通常は適正露光完了後直ちにCCD固体撮像素子ヘの物理的遮光が必要である。
【0004】
また、いわゆる全画素読み出しタイプのCCD固体撮像素子においては、上述したような露光後の遮光が不要であるが、このような全画素読み出しタイプのCCD固体撮像素子は、製造上、高画素化が容易ではなく、高画素化における製造上の困難性等の点では、依然として物理的遮光が必要な、所謂インターレースタイプのCCD固体撮像素子が有利である。
上述したような現状において、フレーム読み出しにより露光完了後に遮光を行う場合の、LCD(液晶ディスプレイ)のモニタ表示による電子ファインダおよびズームレンズを備えた電子カメラの静止画撮影における一般的なプロセスは、次の通りである。
(1) カメラの電源をオンとする。
(2) 撮影モード、すなわち記録モードに設定する。
(3) 外界、特に被写界、の輝度を測光し、該測光値に応じて絞りが自動設定される。
(4) 例えばLCDモニタ画面に、CCD固体撮像素子でとらえられているスルー画像が表示される。
(5) 必要に応じてズーム位置を設定する。
(6) 構図を決めてレリーズボタンを押す。
(7) AF(オートフォーカス)機構が作動し、撮影レンズを合焦位置に移動させる。
(8) CCD固体撮像素子ヘの露光が開始される。
(9) 適正時間後CCD固体撮像素子ヘの露光を遮光する。
(10) CCD固体撮像素子から、奇数フィールド転送および偶数フイールド転送による読み出しが行われる。
(11) CCD固体撮像素子から読み出した画像情報に対し、信号処理手段により、適宜、表示および記録等の処理がなされる。
(12) 次の撮影動作に入るか、または撮影を終了してカメラの電源を切るかする。
【0005】
なお、ズームレンズでなく、単焦点レンズまたは固定焦点レンズを用いた場合、あるいはストロボ撮影時などにおいては、上述とは一部プロセスが異なる。しかしながら、いずれの場合においても、従来より、上述したものとおおむね同様のプロセスにおいて、絞りの設定と遮光という2つの異なる動作が必要とされ、いろいろな工夫がなされてきた。
例えば、特許第2622296号公報においては、複数の絞り開口と、各絞り開口それぞれに隣接する遮蔽部とを設けることにより、それぞれ絞り機能と遮光機能とを実現させている。
また、特開平7−111616号公報においては、複数の絞り開口を有するターレット式の絞り板と、該絞り板とは別途に設けた2枚構成の遮蔽板とを設置し、これら絞り板および遮蔽板の両者を連繋させることにより、特許第2622296号公報の場合とほぼ同様に、絞り機能と遮光機能とを実現させている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来より、静止画撮影のプロセスにおいて絞りの設定および遮光という2つの別個の動作が必要とされ、特許第2622296号公報および特開平7−111616号公報等に示されるように、各別に機能する絞り開口と遮蔽部材とを設けて、絞り機能と遮光機能とを実現させている。
しかしながら、特許第2622296号公報では、複数の絞り開口を有する絞り板を単にスライドさせることによって、露光および遮光動作を行うため、露光中に選定した絞り開口径の絞り開口そのものが移動して遮光を行うという問題がある。
【0007】
つまり、露光中に選択された開口径が、一般的には光軸中心から当該光学系の開放絞り径の周縁部のいずれかの端部に隠れるまで、露光動作は継続されるので、結果として得られる画像面に露出ムラが生じる。また、動きのある被写体を撮影した場合には、本来ならば、写し止められるシャッター速度(露光開始から遮光完了までの露光時間)を有していても、前記開口径の移動方向と被写体の移動方向によっては、像ぶれあるいは得られる被写体像の変形が生じるなど、好ましくない現象が生ずる。
【0008】
さらに、遮蔽動作が一端から始まるため、特に、大きい絞り径を選定した場合には、遮光開始から遮光完了までの時間がかかり、結果としてシャッタースピードが遅く、露光時間が長くなったのと同様となり、手ぶれを生じ易いという問題も発生する。
また、特開平7−111616号公報においては、ターレット式の絞り板とは別途に2枚構成の遮蔽板を設置しているが、該遮蔽板を開閉させるための連繋部材および付勢スプリング等をさらに設ける必要があり、機構が複雑化してしまうという問題がある。
しかも、遮蔽板には、位置決めの手段が設けられていないため、ステッピングモーターによる位置決めにおけるステッピングモーター自身のステップ位置精度およびギヤの噛み合せのバックラッシュなどに起因して正確な絞り位置を設定することができない。
【0009】
その上、ターレット式の絞り板により所望の絞り径を選定する際に、他の絞り径の絞り開口を通過するため、その都度、前記遮蔽板を開閉動作させてしまうという無駄な動作が行われ、機構の耐久性の劣化および不良の原因となるばかりでなく、機構の動作時に不快な機械音を発生してしまうという問題がある。
さらに、最近では、単独のモーターで絞り開口の設定を行ってから、シャッター動作を行うタイプの改良された構成も種々見受けられるが、一連の動作が一つのシーケンスとなつているため、絞り開口径の設定後に任意に絞り開口径を変更させることが容易でなく、絞り開口径の変更のために、再度最初からシーケンスを実行しなおすとか、不要なシャッター動作を伴ってしまうとかなど、動作上の弊害を生じる傾向があった。
【0010】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、確実な絞り性能および高い絞り精度を得ることができ、各機能を独立に且つ安定に作動させることが可能な絞り装置およびシャッター装置を提供することを目的としている。
特に、請求項1に記載の発明の目的は、確実な絞り性能および高い絞り精度を得ることができ、各種機能が独立して、動作の安定性も高い絞り装置を提供することにある。
【0011】
請求項2に記載の発明の目的は、特に、絞り板の外形を小さくすることができ、カメラ全体の小型化を可能とする絞り装置を提供することにある。
請求項3に記載の発明の目的は、特に、簡単な構成で確実に位置決めすることが可能な絞り装置を提供することにある。
【0012】
請求項4に記載の発明の目的は、特に、位置決め部材と位置検出部材が一体化され、シンプルで誤差の無い確実な位置検出が可能な絞り装置を提供することにある。
【0013】
請求項5に記載の発明の目的は、特に、特定の絞り開口位置を確実に検出することができる絞り装置を提供することにある。
【0014】
請求項6に記載の発明の目的は、特に、特定の絞り開口位置の高精度で且つ耐久性の高い検出が可能な絞り装置を提供することにある。
請求項7に記載の発明の目的は、特に、確実に絞り板を決められた位置に設定することを可能とする絞り装置を提供することにある。
請求項8に記載の発明の目的は、特に、絞り開口の設定とは別に、同一の回転リングにてシャッターの開閉を制御するので少ない部材で多機能、省スぺースおよび低コストを達成できるシャッター装置を提供することにある。
【0015】
請求項9に記載の発明の目的は、特に、絞りの設定との関係において高精度の制御が可能なシャッター装置を提供することにある。
請求項10に記載の発明の目的は、特に、単に回転リングの正逆転で一連の開閉動作を遂行でき、係止解除用アクチエータ等を要しないので、コスト、スぺースおよび信頼性に優れたシャッター装置を提供することにある。
請求項11に記載の発明の目的は、特に、シャッターの開閉動作と絞り開口の設定動作とに干渉がなく、信頼性が高く、またそれぞれの調整も独立に行うことが可能なシャッター装置を提供することにある。
【0016】
請求項12に記載の発明の目的は、特に、高速連写を可能とし、撮影機能を拡大することができるシャッター装置を提供することにある。
請求項13に記載の発明の目的は、特に、モニタリング時の光量の調整が可能であり、プログラム線図上の自由度が高く、従来散見された高輝度時のスミアなどの不具合を軽減することが可能なシャッター装置を提供することにある。
請求項14に記載の発明の目的は、特に、互いに反対方向に移動するシャッター羽根同士の接触摩擦を低減してシャッター動作のばらつきを無くし、高露出精度の可変絞りを実現し得るシャッター装置を提供することにある。
請求項15に記載の発明の目的は、特に、絞り開口の設定とは別に、同一の回転リングにてシャッターの開閉を制御するので少ない部材で多機能、省スペースおよび低コストを達成できるシャッター装置を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載した発明に係る絞り装置は、上述した目的を達成するために、
光学系により取り込まれた光学像を電気信号に変換する撮像素子、前記撮像素子で得られる前記電気信号に所定の信号処理を施す信号処理手段および前記撮像素子への入射光束および電荷蓄積時間を制御することにより露光時間の調節を行う絞り装置を備えた光学像入力システムを具備するディジタルカメラの前記絞り装置において、
前記光学系の撮影光軸に対して平行に設定された回転中心軸を中心として回転可能に設けられ、且つ該回転中心から前記撮影光軸までの距離を半径とする基準円上にターレット型に配設された径の異なる複数個の絞り開口を有する絞り板と、
前記絞り板を一方向に回転させる爪部材と、
撮影光軸に対し正逆回転可能に設けられ、前記爪部材を一方向のみに回転可能として保持する回転リングと、
1個以上のギヤからなる連結ギヤ群およびモーターからなり、前記回転リングを回転駆動させる回転駆動手段と、
前記絞り板を選択された絞り開口位置で係止する位置決め機構と、
を具備し、
前記回転リングに設けられた前記爪部材が前記絞り板の張り出し位置に係合することで絞り設定を行い、前記絞り板に設けられた凹部に向けて付勢された前記位置決め機構が前記凹部を押圧係止することで前記絞り板を位置決めするように構成したことを特徴としている。
【0018】
請求項2に記載した発明に係る絞り装置は、
前記回転リングに保持された爪部材が、
前記回転リングの所定方向への回転については、その先端部が該絞り板の張り出し部に係合するように、第1の方向の回転が前記回転リングにより規制され、最大回転位置において絞り設定を完了した後の該回転リングの前記所定方向とは逆方向の回転時には、前記第1の回転方向とは異なる第2の回転方向に回転し、前記絞り板の外周を乗り越えて、該絞り板を設定絞り位置に置き去りにする一方向ラチェット機構を構成することを特徴としている。
【0019】
請求項3に記載した発明に係る絞り装置は、
前記位置決め機構が、
前記絞り板の外周に前記各絞り開口位置に対応して形成された凹部と、
前記絞り板の略中心方向に向けて付勢され、前記凹部を押圧係止して位置決めする位置決め部材と
を含むことを特徴としている。
請求項4に記載した発明に係る絞り装置は、
前記位置決め部材が、
前記撮影光軸に対して平行に設定された回転中心軸を中心として回転可能な位置決めレバーにより構成し、且つ前記位置決めレバーは、該位置決めレバーの回転軸から放射方向へ延設され前記絞り板を係止するボスを有する第1の張り出し部および前記絞り板の位置検出用の第2の張り出し部が設けられることを特徴としている。
【0020】
請求項5に記載した発明に係る絞り装置は、
前記絞り板が、各絞り開口位置に対応して外周に形成される凹部のうちの1個所の特定凹部の形状を他の個所と異ならしめ、前記位置決めレバーの前記ボスが該特定凹部に係合した際における回転角を位置検出用の前記第2の張り出し部の移動量により他の凹部と弁別し得るように設定して、前記複数の絞り開口のうちの特定の1個所を基準位置として検出可能としたことを特徴としている。
請求項6に記載した発明に係る絞り装置は、
前記絞り板の第2の張り出し部による基準位置の検出に、光学センサを用いることを特徴としている。
【0021】
請求項7に記載した発明に係る絞り装置は、
前記絞り板の外周の凹部を、任意の絞り設定位置直前において、前記位置決めレバーの前記ボスが該絞り板の最外周から中心に向かって落下し、且つ該絞り板の所定の回転方向とは逆方向の回転に対して、それを阻止するような形状とするとともに、該凹部の最も中心寄り部分は前記ボスの該絞り板の中心に向かう付勢力のバランスを取るため、前記絞り板の中心と前記ボスの中心を結ぶ直線に対して対称に且つ前記絞り板の中心からほぼ放射方向に広がる形状として形成することを特徴としている。
【0022】
請求項8に記載した発明に係るシャッター装置は、上述した目的を達成するために、
光学系により取り込まれた光学像を電気信号に変換する撮像素子、前記撮像素子で得られる前記電気信号に所定の信号処理を施す信号処理手段および前記撮像素子への入射光束および電荷蓄積時間を制御することにより露光時間の調節を行う絞り機能を有するシャッター装置を備えた光学像入力システムを具備するディジタルカメラの前記シャッター装置において、
前記光学系の撮影光軸に対して平行に設定された回転中心軸を中心として回転可能に設けられ、且つ該回転中心から前記撮影光軸までの距離を半径とする基準円上にターレット型に配設された径の異なる複数個の絞り開口を有する絞り板と、
前記絞り板を一方向に回転させる爪部材と、
撮影光軸に対し正逆回転可能に設けられ、前記爪部材を一方向のみに回転可能として保持する回転リングと、
1個以上のギヤからなる連結ギヤ群およびモーターからなり、前記回転リングを回転駆動させる回転駆動手段と、
前記絞り板を選択された絞り開口位置で係止する位置決め機構と、
遮光用のシャッター羽根を有し、前記回転リングの初期状態からの前記絞り板を設定する方向への回転途中にて、前記遮光用のシャッター羽根を閉成状態から開放状態に設定し、且つ前記絞り開口の設定完了後、前記初期状態位置に戻る逆方向の回転の途中にて、該遮光用のシャッター羽根を閉成せしめるシャッター機構と、
を具備し、
前記回転リングに設けられた前記爪部材が前記絞り板の張り出し位置に係合することで絞り設定を行い、前記絞り板に設けられた凹部に向けて付勢された前記位置決め機構が前記凹部を押圧係止することで前記絞り板を位置決めするように構成したことを特徴としている。
【0023】
請求項9に記載した発明に係るシャッター装置は、
前記回転リングが、前記爪部材を保持する部材と、前記シャッター機構の前記シャッター羽根の開閉を制御する部材とを一体的に形成していることを特徴としている。
【0024】
請求項10に記載した発明に係るシャッター装置は、
前記シャッター機構が、
前記シャッター羽根を閉成方向に駆動させるように付勢された開閉レバーと、前記開閉レバーを開放状態で係止するように付勢された係止レバーとを含み、且つ
前記回転リングの初期位置からの回転により、前記回転リングによる前記開閉レバーの押し上げ−前記シャッター羽根の開放−前記係止レバーの落ち込み−前記回転リングの離脱−前記係止レバーによる前記開閉レバーの係止の一連の動作を行い、
また、初期位置ヘ戻る方向での回転により、前記回転リングによる前記係止レバーの蹴飛ばし−前記係止レバーによる前記開閉レバーの係止解除−前記開閉レバーの回転による前記シャッター羽根の閉成の一連の動作を行うことを特徴としている。
【0025】
請求項11に記載した発明に係るシャッター装置は、
前記回転リングが、前記初期位置から前記最大回転位置までの間において、前半の領域に前記シャッター機構によるシャッター開閉動作を行うシャッター動作領域を設定し、後半の領域に絞り設定を行う絞り設定領域を設定しており、各領域においては互いに干渉のない動作をなすことを特徴としている。
請求項12に記載した発明に係るシャッター装置は、
前記シャッター動作領域内においてシャッター開閉動作を繰り返すべく、前記回転リングを駆動して、高速連写撮影を行う手段をさらに含むことを特徴としている。
【0026】
請求項13に記載した発明に係るシャッター装置は、
モニタリング時に、前記絞り設定動作領域内において絞り口径の大きさを可変させるべく、前記回転リングを駆動して、モニタリング時の光量の調整を行う手段をさらに含むことを特徴としている。
請求項14に記載した発明に係るシャッター装置は、
前記シャッター機構が、前記シャッター羽根を2枚含み、該2枚のシャッター羽根が、撮影光軸方向について前記絞り板を挟んで配置されることを特徴としている。
請求項15に記載した発明に係るシャッター装置は、光学系により取り込まれた光学像を電気信号に変換する撮像素子、前記撮像素子で得られる前記電気信号に所定の信号処理を施す信号処理手段および前記撮像素子への入射光束および電荷蓄積時間を制御することにより露光時間の調節を行う絞り機能を有するシャッター装置を備えた光学像入力システムを具備するディジタルカメラの前記シャッター装置において、
複数個の絞り開口を有する絞り板と、
前記絞り板とは別部材である遮光用のシャッター羽根と、
前記絞り板を一方向に回転させる爪部材と、
前記爪部材を保持する回転リングと、
前記回転リングを回転駆動させる回転駆動手段と、
前記絞り板を絞り開口位置で係止する位置決め機構を具備し、
前記回転リングは、一定回転角内にて、一方向への回転の初期の領域で前記シャッター羽根を開放状態に設定し、さらに続く後半の領域で、前記爪部材により前記絞り板を回転させ前記位置決め機構で前記絞り板を係止して絞り設定を行い、他方向の回転で前記シャッター羽根の閉成を行うように構成したことを特徴としている。
請求項16に記載した発明に係るシャッター装置は、前記絞り設定を撮影者が意図した絞り値に設定後、当該絞り値、外界輝度、撮像素子のISO感度に応じたシャッター速度で適正露出が得られるように構成したことを特徴としている。
請求項17に記載した発明に係るシャッター装置は、前記シャッター動作のシャッター速度を撮影者が意図したシャッター速度に設定後、当該シャッター速度、外界輝度、撮像素子のISO感度に応じた絞り設定値で適正露出が得られるように構成したことを特徴としている。
【0027】
【作用】
すなわち、請求項1に記載の発明による絞り装置は、光学系により取り込まれた光学像を電気信号に変換する撮像素子、前記撮像素子で得られる前記電気信号に所定の信号処理を施す信号処理手段、および前記撮像素子への入射光束および電荷蓄積時間を制御することにより露光時間の調節を行う絞り装置を備えた光学像入力システムを具備するディジタルカメラの前記絞り装置において、前記光学系の撮影光軸に対して平行に設定された回転中心軸を中心として回転可能として、該回転中心から前記撮影光軸までの距離を半径とする基準円上にターレット型に配設された径の異なる複数個の絞り開口を有する絞り板を設け、一方向のみに回転可能として、撮影光軸に対し正逆回転可能に設けた回転リングに、前記絞り板を一方向に回転させる爪部材を保持させ、1個以上のギヤからなる連結ギヤ群およびモーターからなる回転駆動手段にて、前記回転リングを回転駆動させ、さらに前記絞り板を選択された絞り開口位置で係止する位置決め機構を設け、前記回転リングに設けられた前記爪部材が前記絞り板の張り出し位置に係合することで絞り設定を行い、前記絞り板に設けられた凹部に向けて付勢された前記位置決め機構が前記凹部を押圧係止することで前記絞り板を位置決めするように構成してある。
【0028】
このような構成により、絞り開口形状を円として複数個設定することができるから、確実な絞り性能および高い精度が得られ、また回転駆動手段の単一のモーターにより連結ギヤ群および回転リングを介して絞り板を一方向に作動させた後に、位置決め機構により係止保持するから、各役割機能がシンプルに独立した構成となり、安全確実にシーケンスを遂行することができる。
【0029】
請求項2に記載の発明による絞り装置は、前記回転リングに保持された爪部材が、前記回転リングの所定方向への回転については、その先端部が該絞り板の張り出し部に係合するように、第1の方向の回転が前記回転リングにより規制され、最大回転位置において絞り設定を完了した後の該回転リングの前記所定方向とは逆方向の回転時には、前記第1の回転方向とは異なる第2の回転方向に回転し、前記絞り板の外周を乗り越えて、該絞り板を設定絞り位置に置き去りにする一方向ラチェット機構を構成する。
【0030】
このような構成により、前記回転リングに保持された前記爪部材は、前記一方向ラチェット機構を構成しているので、絞り開口設定後の前記回転リングの逆転時には、前記爪部材が前記絞り板の外形に接触しても該爪部材自身が回転して待避するので、前記位置決め機構により固定保持されている前記絞り板には何ら影響がなく、したがって、前記絞り板外形に形成される凹部は各絞り開口の間に中心に向かって入り込ませることができ、結果として、該絞り板の外形を小さくすることができるので、カメラ全体も小型化が可能である。
【0031】
請求項3に記載の発明による絞り装置は、前記位置決め機構が、前記絞り板の外周に前記各絞り開口位置に対応して形成された凹部、および前記絞り板の略中心方向に向けて付勢され、前記凹部を押圧係止して位置決めする位置決め部材を含んでいる。
このような構成により、前記絞り板の外周に設けられた凹部を前記位置決め部材により、該絞り板の略中心に向かう押圧力で位置決めするので、特別なクリック機構等を用いることなく、簡単な構成で確実に位置決めを行うことができる。
【0032】
請求項4に記載の発明による絞り装置は、前記位置決め部材を、前記撮影光軸に対して平行に設定された回転中心軸を中心として回転可能な位置決めレバーにより構成し、且つ前記位置決めレバーは、該位置決めレバーの回転軸から放射方向へ延設され前記絞り板を係止するボスを有する第1の張り出し部および前記絞り板の位置検出用の第2の張り出し部が設けられる。
このような構成により、前記位置決め部材を構成する位置決めレバーに、回転軸から放射状に延びた第1の張り出し部を形成して、当該第1の張り出し部に絞り板係止用のボスを設け、さらに当該位置決めレバーに絞り板の位置検出用の第2の張り出し部を設けているので、位置決め部材と位置検出部材が一体化され、シンプルで誤差の無い確実な位置決めおよび位置検出が可能となる。
【0033】
請求項5に記載の発明による絞り装置は、前記絞り板に、各絞り開口位置に対応して外周に形成される凹部のうちの1個所の特定凹部の形状を他の個所と異ならしめ、前記位置決めレバーの前記ボスが該特定凹部に係合した際における回転角を位置検出用の前記第2の張り出し部の移動量により他の凹部と弁別し得るように設定して、前記複数の絞り開口のうちの特定の1個所を基準位置として検出可能とする。
このような構成により、各絞り開口に対応する前記絞り板の外周の凹部形状は、そのうちの1個所が他と相違しているので、位置決めボスが当該凹部に係合したときは、位置決めレバーの回転角度が他の凹部の場合と異なり、したがって、そのときの位置検出用張り出し部の回転角により、確実にこの凹部を検出することができる。
【0034】
請求項6に記載の発明による絞り装置は、前記絞り板の第2の張り出し部による基準位置の検出に、光学センサを用いる。
このような構成により、位置検出用張り出し部の回転角の検出に光学センサを用いるので、非接触で位置決めレバーに負荷を与えず、耐久性が高く、しかも高精度の検出が可能となる。
【0035】
請求項7に記載の発明による絞り装置は、前記絞り板の外周の凹部を、任意の絞り設定位置直前において、前記位置決めレバーの前記ボスが該絞り板の最外周から中心に向かって落下し、且つ該絞り板の所定の回転方向とは逆方向の回転に対して、それを阻止するような形状とするとともに、該凹部の最も中心寄り部分は前記ボスの該絞り板の中心に向かう付勢力のバランスを取るため、前記絞り板の中心と前記ボスの中心を結ぶ直線に対して対称に且つ前記絞り板の中心からほぼ放射方向に広がる形状として形成する。
このような構成により、前記絞り板の凹部形状は、前記位置決めレバーのボスが位置決め時に前記絞り板の中心に向かって落下し且つ絞り板の逆の回転を阻止するような形状であるので、該絞り板の一方向回転を確実に実現し、また前記絞り板中心とボス中心とを結んだ線に対称且つ放射状に広がる形状に形成されているので、該ボスに加えられる中心に向かう附勢力により前記放射状形状部分で絞り板が揺動するように作動させ、凹部形状の最も中心寄り位置で安定静止するので、前記爪部材による絞り板の送り誤差が多少存在しても確実に絞り板を決められた位置に係止させることができる。
【0036】
請求項8に記載の発明によるシャッター装置は、光学系により取り込まれた光学像を電気信号に変換する撮像素子、前記撮像素子で得られる前記電気信号に所定の信号処理を施す信号処理手段、および前記撮像素子への入射光束および電荷蓄積時間を制御することにより露光時間の調節を行う絞り機能を有するシャッター装置を備えた光学像入力システムを具備するディジタルカメラの前記シャッター装置において、前記光学系の撮影光軸に対して平行に設定された回転中心軸を中心として回転可能として、該回転中心から前記撮影光軸までの距離を半径とする基準円上にターレット型に配設された径の異なる複数個の絞り開口を有する絞り板を設け、一方向のみに回転可能として、撮影光軸に対し正逆回転可能に設けた回転リングに、前記絞り板を一方向に回転させる爪部材を保持させ、1個以上のギヤからなる連結ギヤ群およびモーターからなる回転駆動手段にて、前記回転リングを回転駆動させ、さらに前記絞り板を選択された絞り開口位置で係止する位置決め機構と、遮光用のシャッター羽根を有し、前記回転リングの初期状態からの前記絞り板を設定する方向への回転途中にて、前記遮光用のシャッター羽根を閉成状態から開放状態に設定し、且つ前記絞り開口の設定完了後、前記初期状態位置に戻る逆方向の回転の途中にて、該遮光用のシャッター羽根を閉成せしめるシャッター機構とを設け、前記回転リングに設けられた前記爪部材が前記絞り板の張り出し位置に係合することで絞り設定を行い、前記絞り板に設けられた凹部に向けて付勢された前記位置決め機構が前記凹部を押圧係止することで前記絞り板を位置決めするように構成してある。
【0037】
このような構成により、絞り開口の設定と同一の回転リングにて、しかも絞り開口の設定とは別途にシャッターの開閉を制御するので、少ない部材で多機能、省スぺース、および低コストを達成することができる。
【0038】
請求項9に記載の発明によるシャッター装置は、前記回転リングが、前記爪部材を保持する部材と、前記シャッター機構の前記シャッター羽根の開閉を制御する部材とを一体的に形成している。
このような構成により、回転リングに絞り開口の設定を行う爪部材の保持部とシャッターの開閉を制御する部材とを一体的に構成したので、両機能のタイミングのズレが発生せず、高精度の制御が可能となる。
【0039】
請求項10に記載の発明によるシャッター装置は、前記シャッター機構が、前記シャッター羽根を閉成方向に駆動させるように付勢された開閉レバーと、前記開閉レバーを開放状態で係止するように付勢された係止レバーとを含み、且つ前記回転リングの初期位置からの回転により、前記回転リングによる前記開閉レバーの押し上げ−前記シャッター羽根の開放−前記係止レバーの落ち込み−前記回転リングの離脱−前記係止レバーによる前記開閉レバーの係止の一連の動作を行い、また、初期位置ヘ戻る方向での回転により、前記回転リングによる前記係止レバーの蹴飛ばし−前記係止レバーによる前記開閉レバーの係止解除−前記開閉レバーの回転による前記シャッター羽根の閉成の一連の動作を行う。
【0040】
このような構成により、前記シャッター羽根の開放および閉成動作は、前記回転リングと開閉レバーと係止レバーとの関連において、前記回転リングが初期位置から、第1の方向の回転で開放およびセットを行い、また、初期位置に戻る第2の方向の回転で解除および閉成を行うように構成されているから、単に回転リングの正逆転で一連の開閉動作を遂行でき、特別な係止解除用アクチエータ等を必要としないので、コスト、スぺースおよび信頼性等の点で有利である。
【0041】
請求項11に記載の発明によるシャッター装置は、前記回転リングが、前記初期位置から前記最大回転位置までの間において、前半の領域に前記シャッター機構によるシャッター開閉動作を行うシャッター動作領域を設定し、後半の領域に絞り設定を行う絞り設定領域を設定しており、各領域においては互いに干渉のない動作をなす。
このような構成により、前記回転リングの回転領域の前半をシャッターの開閉動作、後半を絞り開口の設定動作とし、各領域においては互いに干渉のない動作となるので、信頼性が高く、またそれぞれの調整も独立に可能であるというメリットがある。
【0042】
請求項12に記載の発明によるシャッター装置は、前記シャッター動作領域内においてシャッター開閉動作を繰り返すべく、前記回転リングを駆動して、高速連写撮影を行う。
このような構成により、前記回転リングがシャッター動作領域を往復することで、高速連写が可能となり、撮影機能を拡大することが可能となる。
請求項13に記載の発明によるシャッター装置は、モニタリング時に、前記絞り設定動作領域内において絞り口径の大きさを可変させるべく、前記回転リングを駆動して、モニタリング時の光量の調整を行う。
このような構成により、前記回転リングが絞り設定動作領域を往復することにより、モニタリング時の光量の調整が可能であり、高輝度時の絞り込み、および低輝度時の絞り開放などにより、プログラム線図上の自由度や、従来散見された高輝度時のスミアなどの不具合を軽減することが可能である。
【0043】
請求項14に記載の発明によるシャッター装置は、前記シャッター機構が、前記シャッター羽根を2枚含み、該2枚のシャッター羽根が、撮影光軸方向について前記絞り板を挟んで配置される。
このような構成により、前記絞り板を挟持するようにシャッター羽根2枚が配置されているから、絞り板が中間板の役目をなし、互いに反対方向に移動するシャッター羽根同士が直接接触することがないので、接触摩擦が低減され、シャッター動作のばらつきがなく、高露出精度の可変絞り付きシャッターを達成することができる。
請求項15に記載の発明によるシャッター装置は、光学系により取り込まれた光学像を電気信号に変換する撮像素子、前記撮像素子で得られる前記電気信号に所定の信号処理を施す信号処理手段および前記撮像素子への入射光束および電荷蓄積時間を制御することにより露光時間の調節を行う絞り機能を有するシャッター装置を備えた光学像入力システムを具備するディジタルカメラの前記シャッター装置において、
複数個の絞り開口を有する絞り板と、
前記絞り板とは別部材である遮光用のシャッター羽根と、
前記絞り板を一方向に回転させる爪部材と、
前記爪部材を保持する回転リングと、
前記回転リングを回転駆動させる回転駆動手段と、
前記絞り板を絞り開口位置で係止する位置決め機構を具備し、
前記回転リングは、一定回転角内にて、一方向への回転の初期の領域で前記シャッター羽根を開放状態に設定し、さらに続く後半の領域で、前記爪部材により前記絞り板を回転させ前記位置決め機構で前記絞り板を係止して絞り設定を行い、他方向の回転で前記シャッター羽根の閉成を行うように構成してある。
このような構成により、絞り開口の設定と同一の回転リングにて、しかも絞り開口の設定とは別途にシャッターの開閉を制御するので、少ない部材で多機能、省スぺース、および低コストを達成することができる。
【0044】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に基づき、図面を参照して本発明の絞り装置およびシャッター装置を詳細に説明する。
図1〜図11は、本発明の一つの実施の形態に係る絞り機能を有するシャッター装置を搭載した電子カメラの構成を示している。
図1は、本発明に係るシャッター装置を搭載した電子カメラの要部の構成を示す分解斜視図である。図2〜図6は、図1のシャッタ装置の動作をそれぞれ説明するための動作状態を示す模式図である。図1〜図6に示すシャッター装置は、シャッター基板1、ステッピングモーター2、モーター止めねじ3、アイドラギヤ4、回転リング5、爪部材6、軸7、Cリング8、付勢ばね9、開閉レバー10、ばね11、係止レバー12、ばね13、Cリング14、位置決めレバー15、ばね16、フォトインタラプタ17、絞り板18、シャッター羽根19、20、支持板21、押え板22、間座23、24、および止めねじ25を備えている。
【0045】
ステッピングモーター2はモーター止めねじ3によりシャッター基板1にねじ止めされる。アイドラギヤ4は、シャッター基板1に形成されているボス1aに嵌合し、ステッピングモーター2のシャフトに圧入されているピニオンギヤ2aと噛み合う。
回転リング5は、放射方向に延びた腕部5aに、爪部材6が、付勢ばね9と共に、軸7およびCリング8によって回転自在に保持されている。
開閉レバー10は、シャッター基板1に圧入されているボス1bに嵌合し、ばね11により反時計方向に付勢されている。係止レバー12は、同様に、シャッター基板1に圧入されているボス1cに嵌合し、ばね13により反時計方向に付勢されて、脱落防止用のCリング14にて係止されている。
【0046】
位置決め部材である位置決めレバー15も、同様に、シャッター基板1に圧入されているボス1dに嵌合し、ばね16によって反時計方向に付勢されている。フォトインタラプタ17は、位置決めレバー15の回転量に応じて適宜オン/オフ信号を発生させる。
絞り板18は、シャッター基板1に形成されでいるボス1eに嵌合し、爪部材6により、反時計方向に回転させられる。
シャッター羽根19および20は、シャッター基板1に形成されているボス1fおよび1gにそれぞれ嵌合し、開閉レバー10の一方向に張り出した腕の先端にあるボス10aにより、開閉作動させられる。
【0047】
支持板21は、絞り板18、シャッター羽根19および20を受け止めるとともに、アイドラ4、回転リング5、開閉レバー10および位置決めレバー15の浮き防止も兼ねている。押え板22は、間座23および24を支持板21との間に介挿し、絞り板18、シャッター羽根19および20を収容する羽根室を形成する。止めねじ25は、上述した羽根室部分をシャッター基板1に固定する。
絞り板18には、回転中心から撮影光軸26までの距離を半径とする基準円上に、ターレット型に径の異なる2つ以上、すなわち本実施の形態では4つ、の絞り開口(例えば、F2,F4,F8,F11)が形成されており、爪部材6により、所定の一方向に回転させられるように構成されている。
【0048】
また、爪部材6は、撮影光軸26を回転中心として、先に述べた正逆回転可能である回転リング5上に保持されていて、回転リング5の正逆回転により、絞り板18を一方向に回転させ、絞り開口を順次可変させるように構成されている。さらに、回転リング5の外周に形成されているギヤ部5cと噛み合うアイドラギヤ4およびピニオンギヤ2aを介して、ステッピングモーター2により回転駆動力が与えられている(以上が請求項1に対応する構成である)。
【0049】
次に図2〜図6に示す関連主要部品の正面図を参照して絞り設定およびシャッター動作について説明する。図2は初期状態、図3はシャッター羽根のセット(チャージ)状態、図4は絞り開口を変更している途中の状態、図5は絞り開口の変更が完了した直後の状態、そして図6は回転リングが逆転して初期位置ヘ戻る途中の状態を示している。
図4において、爪部材6の一方の腕6bは、回転リング5に設けられたボス5dにより反時計方向の回転を規制されているので、回転リング5の反時計方向の回転では、もう一方の腕6aの先端で絞り板18の4個所の張り出し凸部の直線部18aを押圧しながら光軸回りを回動する。
【0050】
図5の状態に至ると絞り板18が新たな絞り開口に設定されるので、回転リング5は図5の状態から、逆回転を始め、図6の状態に進むが、この時、爪部材6は絞り板18が位置決めレバー15により時計方向の回転を規制されている。このため爪部材6は、絞り板18の張り出し凸部の外周形状18bに沿いながら、付勢ばね9の付勢力に抗して反転して、光軸回りを時計方向に回動することによって、絞り板18を置き去りにする一方向ラチェット機構を形成する(請求項2に対応する)。
また、図5において、絞り板18は、外周のこの場合4個所の凹部を位置決めレバー15の第1の張り出し部に形成されたボス15aにて、絞り板18の中心に向かう図示矢印Fで示す力で押圧されることにより、係止されて位置決めされる(請求項3に対応する)。
【0051】
また、位置決めレバー15は、異なる放射方向に、絞り板18の位置検出用の第2の張り出し部15bも有している(請求項4に対応する)。
さらに、絞り板18の外周の凹部形状のうちの1個所は他と異なっており、位置決めレバー15のボス15aがこの個所を押圧して係合した時には、位置検出用張り出し部15bが他の凹部形状の場合と異なる角度回転することにより、基準位置の検出を可能として構成されている(請求項5に対応する)。
この場合の基準位置の検出手段としては、前記位置検出用張り出し部15bに非接触に対応する光学センサであるフォトインタラプタ17が用いられる(請求項6に対応する)。
【0052】
また、図5に仮想線で示す如く、任意の絞り設定時直前で前記位置決めレバーのボス15aが絞り板18の外周から中心に向かって落下し、且つ落下後は絞り板18の逆回転を防止する形状となっており、また、凹部の最中心寄り形状は絞り板18の中心とボス15a中心を結んだ線に対し対称且つ放射方向に広がる形状に形成されていて、ボス15aの絞り板の中心に向かう力で揺動を繰り返し、最終的に絞り板18の最も中心寄りの位置に落ち着くようになっている(請求項7に対応する)。
【0053】
次に、シャッター羽根19および20の動作について説明する。まず、図2に示す初期状態では、ステッピングモーター2よりアイドラ4を介してギヤ連結された回転リング5の裏面側に延びたボス5gが、係止レバー12を時計方向に押し上げている。
係止レバー12は、ばね13により反時計方向の付勢力が与えられているが、回転リング5は、ステッピングモーター2のディテントトルクにより、初期状態位置、つまりシャッター基板1に形成されたストッパーボス1hに回転リング5の先端が当接した状態で保持されているので、ばね13の付勢力に抗して係止レバー12を押し上げ、開閉レバー10との接触を断っている。
また、図に示すストッパー1iは、回転リング5が反時計方向の回転をして、係止レバー12の押し上げを解除した場合に、係止レバー12が反時計方向に回転するのを規制する。
【0054】
図3は、シャッター羽根19および20のセット状態、すなわちチャージ状態、を示しており、回転途中の回転リング5の一方の張り出し部5bの先端のカム面5fが開閉レバー10の一方の腕部の先端凸部10bを押し上げており、開閉レバー10は時計方向に回転し、したがって、シャッター羽根19および20を開放状態にし、同時に係止レバー12の一方の張り出し部12aの先端12bが開閉レバー10の内側に入り込む。
図4の状態に進むと、回転リング5のカム部5fが完全に離れるので、開閉レバー10はばね11(図1)により、反時計方向の付勢力が与えられているので、その先端凸部が係止レバー12の先端12bに当接してセット状態となる。
【0055】
その後、回転リング5の時計方向の回転で初期状態位置に復帰する途中において、前記シャッター羽根19および20のセット工程とは逆に、回転リング5の裏面側に延びたボス5gが係止レバー12の先端12cを蹴飛ばすと、もう一方の先端部12aが開閉レバー10を解除するので、開閉レバー10は、ばね11により急速に時計方向に回転して、シャッター羽根19および20を閉成せしめ、回転リング5は初期位置に戻って一回の撮影を完了する(請求項8に対応する)。
また、回転リング5には、絞り開口を設定する爪部材6の保持部とシャッターの開閉を制御する部材とが一体的に形成されている(請求項9に対応する)。
【0056】
ところで、シャッター羽根19および20の開放および閉成動作は、回転リング5と開閉レバー10と係止レバー12の関係において、図2から図4に至る、回転リング5の初期位置から反時計回りでの回転で開放およびセットを行い、また図4から図2に至る、初期位置に戻る方向の回転で閉成するように構成されている(請求項10に対応する)
また、図7に示す動作タイミングチャートからも明らかなように、回転リング5は、初期位置27から最大回転位置29の間において、待機位置28を境に、前半の領域ではシャッターの開閉動作を行い、後半の領域では絞り開口の設定動作を行うように構成されており、各領域においては、互いに動作の干渉を生じないように構成されている(請求項11に対応する)。
【0057】
図7の動作タイミングチャートにおいては、ステッピングモーター2のパルスステップ(図7に示す「STMパルスステップ」)動作に伴い、回転リング5、絞り板18、位置決めレバー15、開閉レバー10、係止レバー12、シャッター羽根19および20の各動作量、並びに露光状況、CCD固体撮像素子における奇数フィールド読み出しおよび偶数フィールド読み出しのタイミングが示されている。
電源オフ時の初期位置27から、ステッピングモーター2により回転リング5が駆動されて待機位置の直前に至ると、開閉レバー10、シャッター羽根19および20が作動して、係止レバー12により待機位置28に設定される。
この待機位置28の状態で、絞り切り替え動作が行われると、ステッピングモーター2により回転リング5がさらに駆動されて、絞り板18、位置決めレバー15が作動して、最大回転位置29において、位置決めレバー15により絞り板18が係止されて従前の絞り開口の次の絞り開口に設定される。
【0058】
この状態から、ステッピングモーター2により回転リング5が逆転駆動されて、待機位置28に戻る。絞り開口を変更する場合には、待機位置28からさらに、上述したようなステッピングモーター2による回転リング5の正逆転駆動を繰り返すと、絞り板18の各絞り開口に順次設定される。
待機位置28から、ステッピングモーター2により回転リング5を逆転駆動するとともに、露光量に応じたタイミングでCCD固体撮像素子の露光を開始し、所定位置まで回転リング5が逆転すると、係止レバー12が作動して、シャッター羽根19および20が閉成され、閉成完了後、つまり露光完了後、画像データの奇数フィールドおよび偶数フィールドの読み出しが行われる。
なお、初期位置27もしくは待機位置28から回転リング5を再度、最大回転位置29まで駆動すると、上述と同様に位置決めレバー15により絞り板18が係止されて従前の絞り開口の次の絞り開口に設定される。
【0059】
また、最初に初期位置27から待機位置28となった状態で設定されている絞り開口値でそのまま撮影を行う場合には、直ちに回転リング5を逆転駆動するとともに、露光量に応じたタイミングでCCD固体撮像素子の露光を開始して、撮影を行う。
さらに、回転リング5が初期位置27から待機位置28までの間の往復を繰り返すことによりシャッターの開閉を連続的に行うことができるので、これを利用して、高速連写撮影を行うことが可能である(請求項12に対応する)。
また、回転リング5が待機位置28から最大回転位置29までの間を1回または複数回往復することにより、所望の絞り開口を設定し且つ可変することができるから、例えばシャッター動作を伴わないモニタリング時における光量の調整が可能である(請求項13に対応する)。
【0060】
図8は、絞り板18とシャッター羽根19および20との関係を光軸26方向の断面図として示したものである。図8により、絞り板18はシャッター羽根19とシャッター羽根20との間に位置しており、シャッター羽根19および20の各先端部19aおよび20aに接触している(請求項14に対応する)。
図9は、この実施の形態によるシャッター装置を搭載した電子カメラの通常撮影モードにおける撮影動作のフローチャート、図10は、プログラム露出制御に用いるプログラム線図、そして図11は、ブロック図である。
【0061】
電子カメラの電源がオンとされ、図9に示すフローチャートがスタートすると、ステッピングモータ2を、例えばmパルス分だけ正転させ、回転リング5を待機位置に達するまで駆動する(ステップS11)(図7参照)。この動作により、シャッタ羽根19および20が開放され(ステップS12)、待機状態となる。この状態で、第1回目の測光が行われ(ステップS13)、図10に示すプログラム線図に従って絞り値の設定が行われる。絞り板18の絞り値の初期値、すなわち基準位置は、外界つまり被写界の輝度のLV(ライトバリュー)値が10を超え12.5未満の状態に対応する最大開口の絞り値F2から2番目の開口径の絞り値F4に相当する絞り開口に設定されるものとする。
【0062】
外界つまり被写界の輝度のLV値が15.5以上であるか否かが判定され(ステップS14)、LV値が15.5以上であれば、各nパルスずつのステッピングモーター2の正逆転が2往復行われ、絞り値F11に対応する最小絞り開口に設定される(ステップS15)。ステップS14において、LV値が15.5未満であると判定された場合には、LV値が12.5以上であるか否かが判定され(ステップS16)、LV値が12.5以上であれば、各nパルスずつのステッピングモーター2の正逆転が3往復行われ、最小開口から2番目の絞り値F8に対応する絞り開口に設定される(ステップS17)。ステップS16において、LV値が12.5未満であると判定された場合には、LV値が10以下であるか否かが判定され(ステップS18)、LV値が10以下であれば、各nパルスずつのステッピングモーター2の正逆転が1往復行われ、最大開口の絞り値F2に対応する絞り開口に設定される(ステップS19)。
【0063】
ステップS18において、LV値が10を超えていると判定された場合、あるいはステップS15、S17またはS19による絞り設定が行われた後は、ズーム動作により、所要の画角に設定される(ステップS20)。
この状態で、レリーズボタンの第1段がオンとなるのを待ち(ステップS21)、第1段がオンとなるとフォーカス動作が行われる(ステップS22)。
次に、この状態で、レリーズボタンの第2段がオンとなるのを待ち(ステップS23)、第2段がオンとなると露光が開始され(ステップS24)、ステッピングモータ2がmパルスだけ逆転駆動されて(ステップS25)、シャッタ羽根19および20が閉成されて(ステップS26)、撮影動作を完了する。
【0064】
ステップS23において、レリーズボタンの第2段がオンでないと判定されると、再度測光が行われ(ステップS27)、輝度変化の有無が判定されて(ステップS28)、輝度変化がなければ、そのままステップS23に戻って第2段がオンとなるのを待つ。ステップS28において、輝度変化が検出されると、輝度変化量に対応した絞り値に応じて、ステッピングモーター2を正逆転駆動して(ステップS29)、ステップS23に戻って第2段がオンとなるのを待つ。
図11は、上述のように動作する電子カメラの概略的なブロック図を示している。図11に示す電子カメラは、レンズ群101、絞り/シャッター102、レンズ群103、CCD固体撮像素子104、信号処理回路105、出力回路106、中央処理装置(CPU)111、ズーム制御回路112、絞り/シャッター制御回路113、CCD制御回路114、測光回路115およびオートフォーカス(AF)回路116を有する。
【0065】
レンズ群101および103は、撮影レンズとなるズームレンズを構成する。絞り/シャッター102は、この実施の形態のシャッター装置で構成される。CCD固体撮像素子104は、レンズ群101および103により結像された被写体像を電気的な画像信号に変換する。信号処理回路105は、CCD固体撮像素子104から出力される画像信号に所定の信号処理を施す。出力回路106は、ビデオ信号の出力、液晶ディスプレイ(LCD)への表示・メモリカードへの記録、その他の出力処理を行う。
【0066】
中央処理装置111は、当該電子カメラの動作を制御する。ズーム制御回路112は、レンズ群101および103を駆動して、ズーミング動作を行わせる。絞り/シャッター制御回路113は、上述したステッピングモータ2等を駆動して、絞り/シャッター102の絞り値およびシャッター動作を制御する。
CCD制御回路114は、CCD固体撮像素子104の動作を制御して、露光および画像信号のフィールド読み出し等を制御する。測光回路115は、外界すなわち被写界の輝度を測光する。オートフォーカス回路116は、被写体距離を測距して、中央処理装置111を介してCCD固体撮像素子104、レンズ群101および103のうちの少なくともいずれかを駆動して、焦点調整を行う。
【0067】
なお、これらCCD固体撮像素子104、信号処理回路105、ズーム制御回路112、絞り/シャッター制御回路113、CCD制御回路114、測光回路115およびオートフォーカス回路116の動作は、中央処理装置111により制御される。
なお、本発明は、上述し且つ図面に示す実施の形態にのみ限定されることなく、その要旨を変更しない範囲内で種々変形して実施することができる。
【0068】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、確実な絞り性能および高い絞り精度を得ることができ、各機能を独立に且つ安定に作動させることが可能な絞り装置およびシャッター装置を提供することができる。
すなわち、請求項1に記載の発明に係る絞り装置によれば、光学系により取り込まれた光学像を電気信号に変換する撮像素子、前記撮像素子で得られる前記電気信号に所定の信号処理を施す信号処理手段、および前記撮像素子への入射光束および電荷蓄積時間を制御することにより露光時間の調節を行う絞り装置を備えた光学像入力システムを具備するディジタルカメラの前記絞り装置において、
前記光学系の撮影光軸に対して平行に設定された回転中心軸を中心として回転可能に設けられ、且つ該回転中心から前記撮影光軸までの距離を半径とする基準円上にターレット型に配設された径の異なる複数個の絞り開口を有する絞り板と、
前記絞り板を一方向に回転させる爪部材と、
撮影光軸に対し正逆回転可能に設けられ、前記爪部材を一方向のみに回転可能として保持する回転リングと、
1個以上のギヤからなる連結ギヤ群およびモーターからなり、前記回転リングを回転駆動させる回転駆動手段と、
前記絞り板を選択された絞り開口位置で係止する位置決め機構と、
を具備し、
前記回転リングに設けられた前記爪部材が前記絞り板の張り出し位置に係合することで絞り設定を行い、前記絞り板に設けられた凹部に向けて付勢された前記位置決め機構が前記凹部を押圧係止することで前記絞り板を位置決めするように構成したことにより、絞り開口形状を円として複数個設定することができるから、確実な絞り性能および精度が得られ、また回転駆動手段の単一のモーターにより連結ギヤ群および回転リングを介して絞り板を一方向に作動させた後に、位置決め機構により係止保持するから、各役割機能がシンプルに独立した構成となり、安全確実にシーケンスを遂行することができる。
【0069】
請求項2に記載の発明に係る絞り装置によれば、前記回転リングに保持された爪部材が、前記回転リングの所定方向への回転については、その先端部が該絞り板の張り出し部に係合するように、第1の方向の回転が前記回転リングにより規制され、最大回転位置において絞り設定を完了した後の該回転リングの前記所定方向とは逆方向の回転時には、前記第1の回転方向とは異なる第2の回転方向に回転し、前記絞り板の外周を乗り越えて、該絞り板を設定絞り位置に置き去りにする一方向ラチェット機構を構成することにより、前記回転リングに保持された前記爪部材は、前記一方向ラチェット機構を構成しているので、絞り開口設定後の前記回転リングの逆転時には、前記爪部材が前記絞り板の外形に接触しても該爪部材自身が回転して待避するので、前記位置決め機構により固定保持されている前記絞り板には何ら影響がなく、したがって、前記絞り板外形に形成される凹部は各絞り開口の間に中心に向かって入り込ませることができ、結果として、該絞り板の外形を小さくすることができるので、カメラ全体も小型化が可能である。
【0070】
請求項3に記載の発明に係る絞り装置によれば、前記位置決め機構が、前記絞り板の外周に前記各絞り開口位置に対応して形成された凹部、および前記絞り板の略中心方向に向けて付勢され、前記凹部を押圧係止して位置決めする位置決め部材を含むことにより、前記絞り板の外周に設けられた凹部を前記位置決め部材により、該絞り板の略中心に向かう押圧力で位置決めするので、特別なクリック機構等を用いることなく、簡単な構成で確実に位置決めを行うことができる。
【0071】
請求項4に記載の発明に係る絞り装置によれば、前記位置決め部材を、前記撮影光軸に対して平行に設定された回転中心軸を中心として回転可能な位置決めレバーにより構成し、且つ前記位置決めレバーは、該位置決めレバーの回転軸から放射方向へ延設され前記絞り板を係止するボスを有する第1の張り出し部および前記絞り板の位置検出用の第2の張り出し部が設けられることにより、前記位置決め部材を構成する位置決めレバーに、回転軸から放射状に延びた第1の張り出し部を形成して、当該第1の張り出し部に絞り板係止用のボスを設け、さらに当該位置決めレバーに絞り板の位置検出用の第2の張り出し部を設けているので、位置決め部材と位置検出部材が一体化され、シンプルで誤差の無い確実な位置決めおよび位置検出が可能となる。
【0072】
請求項5に記載の発明に係る絞り装置によれば、前記絞り板に、各絞り開口位置に対応して外周に形成される凹部のうちの1個所の特定凹部の形状を他の個所と異ならしめ、前記位置決めレバーの前記ボスが該特定凹部に係合した際における回転角を位置検出用の前記第2の張り出し部の移動量により他の凹部と弁別し得るように設定して、前記複数の絞り開口のうちの特定の1個所を基準位置として検出可能とする構成により、各絞り開口に対応する前記絞り板の外周の凹部形状は、そのうちの1個所が他と相違しているので、位置決めボスが当該凹部に係合したときは、位置決めレバーの回転角度が他の凹部の場合と異なり、したがって、そのときの位置検出用張り出し部の回転角により、確実にこの凹部を検出することができる。
【0073】
請求項6に記載の発明に係る絞り装置によれば、前記絞り板の第2の張り出し部による基準位置の検出に、光学センサを用いる構成により、位置検出用張り出し部の回転角の検出に光学センサを用いるので、非接触で位置決めレバーに負荷を与えず、耐久性が高く、しかも高精度の検出が可能となる。
【0074】
請求項7に記載の発明に係る絞り装置によれば、前記絞り板の外周の凹部を、任意の絞り設定位置直前において、前記位置決めレバーの前記ボスが該絞り板の最外周から中心に向かって落下し、且つ該絞り板の所定の回転方向とは逆方向の回転に対して、それを阻止するような形状とするとともに、該凹部の最も中心寄り部分は前記ボスの該絞り板の中心に向かう付勢力のバランスを取るため、前記絞り板の中心と前記ボスの中心を結ぶ直線に対して対称に且つ前記絞り板の中心からほぼ放射方向に広がる形状として形成することにより、前記絞り板の凹部形状は、前記位置決めレバーのボスが位置決め時に前記絞り板の中心に向かって落下し且つ絞り板の逆の回転を阻止するような形状であるので、該絞り板の一方向回転を確実に実現し、また前記絞り板中心とボス中心とを結んだ線に対称且つ放射状に広がる形状に形成されているので、該ボスに加えられる中心に向かう附勢力により前記放射状形状部分で絞り板が揺動するように作動させ、凹部形状の最も中心寄り位置で安定静止するので、前記爪部材による絞り板の送り誤差が多少存在しても確実に絞り板を決められた位置に係止させることができる。
【0075】
請求項8に記載の発明に係るシャッター装置によれば、光学系により取り込まれた光学像を電気信号に変換する撮像素子、前記撮像素子で得られる前記電気信号に所定の信号処理を施す信号処理手段、および前記撮像素子への入射光束および電荷蓄積時間を制御することにより露光時間の調節を行う絞り機能を有するシャッター装置を備えた光学像入力システムを具備するディジタルカメラの前記シャッター装置において、前記光学系の撮影光軸に対して平行に設定された回転中心軸を中心として回転可能として、該回転中心から前記撮影光軸までの距離を半径とする基準円上にターレット型に配設された径の異なる複数個の絞り開口を有する絞り板を設け、一方向のみに回転可能として、撮影光軸に対し正逆回転可能に設けた回転リングに、前記絞り板を一方向に回転させる爪部材を保持させ、1個以上のギヤからなる連結ギヤ群およびモーターからなる回転駆動手段にて、前記回転リングを回転駆動させ、さらに前記絞り板を選択された絞り開口位置で係止する位置決め機構と、遮光用のシャッター羽根を有し、前記回転リングの初期状態からの前記絞り板を設定する方向への回転途中にて、前記遮光用のシャッター羽根を閉成状態から開放状態に設定し、且つ前記絞り開口の設定完了後、前記初期状態位置に戻る逆方向の回転の途中にて、該遮光用のシャッター羽根を閉成せしめるシャッター機構とを設け、前記回転リングに設けられた前記爪部材が前記絞り板の張り出し位置に係合することで絞り設定を行い、前記絞り板に設けられた凹部に向けて付勢された前記位置決め機構が前記凹部を押圧係止することで前記絞り板を位置決めするように構成したことにより、絞り開口の設定と同一の回転リングにて、しかも絞り開口の設定とは別途にシャッターの開閉を制御するので、少ない部材で多機能、省スぺース、および低コストを達成することができる。
【0076】
請求項9に記載の発明に係るシャッター装置によれば、前記回転リングが、前記爪部材を保持する部材と、前記シャッター機構の前記シャッター羽根の開閉を制御する部材とを一体的に形成することにより、回転リングに絞り開口の設定を行う爪部材の保持部とシャッターの開閉を制御する部材とを一体的に構成したので、両機能のタイミングのズレが発生せず、高精度の制御が可能となる。
【0077】
請求項10に記載の発明に係るシャッター装置によれば、前記シャッター機構が、前記シャッター羽根を閉成方向に駆動させるように付勢された開閉レバーと、前記開閉レバーを開放状態で係止するように付勢された係止レバーとを含み、且つ前記回転リングの初期位置からの回転により、前記回転リングによる前記開閉レバーの押し上げ−前記シャッター羽根の開放−前記係止レバーの落ち込み−前記回転リングの離脱−前記係止レバーによる前記開閉レバーの係止の一連の動作を行い、また、初期位置ヘ戻る方向での回転により、前記回転リングによる前記係止レバーの蹴飛ばし−前記係止レバーによる前記開閉レバーの係止解除−前記開閉レバーの回転による前記シャッター羽根の閉成の一連の動作を行う構成により、前記シャッター羽根の開放および閉成動作は、前記回転リングと開閉レバーと係止レバーとの関連において、前記回転リングが初期位置から、第1の方向の回転で開放およびセットを行い、また、初期位置に戻る第2の方向の回転で解除および閉成を行うように構成されているから、単に回転リングの正逆転で一連の開閉動作を遂行でき、特別な係止解除用アクチエータ等を必要としないので、コスト、スぺースおよび信頼性等の点で有利である。
【0078】
請求項11に記載の発明に係るシャッター装置によれば、前記回転リングが、前記初期位置から前記最大回転位置までの間において、前半の領域に前記シャッター機構によるシャッター開閉動作を行うシャッター動作領域を設定し、後半の領域に絞り設定を行う絞り設定領域を設定しており、各領域においては互いに干渉のない動作をなす構成により、前記回転リングの回転領域の前半をシャッターの開閉動作、後半を絞り開口の設定動作とし、各領域においては互いに干渉のない動作となるので、信頼性が高く、またそれぞれの調整も独立に可能であるというメリットがある。
【0079】
請求項12に記載の発明に係るシャッター装置によれば、前記シャッター動作領域内においてシャッター開閉動作を繰り返すべく、前記回転リングを駆動して、高速連写撮影を行う構成により、前記回転リングがシャッター動作領域を往復することで、高速連写が可能となり、撮影機能を拡大することが可能となる。
【0080】
請求項13に記載の発明に係るシャッター装置によれば、モニタリング時に、前記絞り設定動作領域内において絞り口径の大きさを可変させるべく、前記回転リングを駆動して、モニタリング時の光量の調整を行う構成により、前記回転リングが絞り設定動作領域を往復することにより、モニタリング時の光量の調整が可能であり、高輝度時の絞り込み、および低輝度時の絞り開放などにより、プログラム線図上の自由度や、従来散見された高輝度時のスミアなどの不具合を軽減することが可能である。
【0081】
請求項14に記載の発明に係るシャッター装置によれば、前記シャッター機構が、前記シャッター羽根を2枚含み、該2枚のシャッター羽根が、撮影光軸方向について前記絞り板を挟んで配置される構成により、前記絞り板を挟持するようにシャッター羽根2枚が配置されているから、絞り板が中間板の役目をなし、互いに反対方向に移動するシャッター羽根同士が直接接触することがないので、接触摩擦が低減され、シャッター動作のばらつきがなく、高露出精度の可変絞り付きシャッターを達成することができる。
請求項15に記載の発明に係るシャッター装置によれば、光学系により取り込まれた光学像を電気信号に変換する撮像素子、前記撮像素子で得られる前記電気信号に所定の信号処理を施す信号処理手段、および前記撮像素子への入射光束および電荷蓄積時間を制御することにより露光時間の調節を行う絞り機能を有するシャッター装置を備えた光学像入力システムを具備するディジタルカメラの前記シャッター装置において、
複数個の絞り開口を有する絞り板と、
前記絞り板とは別部材である遮光用のシャッター羽根と、
前記絞り板を一方向に回転させる爪部材と、
前記爪部材を保持する回転リングと、
前記回転リングを回転駆動させる回転駆動手段と、
前記絞り板を絞り開口位置で係止する位置決め機構を具備し、
前記回転リングは、一定回転角内にて、一方向への回転の初期の領域で前記シャッター羽根を開放状態に設定し、さらに続く後半の領域で、前記爪部材により前記絞り板を回転させ前記位置決め機構で前記絞り板を係止して絞り設定を行い、他方向の回転で前記シャッター羽根の閉成を行うように構成したから、絞り開口の設定と同一の回転リングにて、しかも絞り開口の設定とは別途にシャッターの開閉を制御するので、少ない部材で多機能、省スぺース、および低コストを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一つの実施の形態に係るシャッタ装置の要部の構成を示す分解斜視図である。
【図2】図1のシャッタ装置の初期状態における各部の配置および動作状態を示す模式図である。
【図3】図1のシャッタ装置のシャッタ羽根がセットされたチャージ状態における各部の配置および動作状態を示す模式図である。
【図4】図1のシャッタ装置の絞り開口を変更している状態における各部の配置および動作状態を示す模式図である。
【図5】図1のシャッタ装置の絞り開口の変更が完了した状態における各部の配置および動作状態を示す模式図である。
【図6】図1のシャッタ装置の回転リングが逆転して初期位置へ戻る途中の状態における各部の配置および動作状態を示す模式図である。
【図7】図1のシャッタ装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図8】図1のシャッタ装置の要部の配置構成を説明するための部分詳細図である。
【図9】 図1のシャッタ装置の露出制御動作を説明するためのフローチャートである。
【図10】図1のシャッタ装置の露出制御動作を説明するためのプログラム線図である。
【図11】図1のシャッタ装置を搭載した電子カメラの概略構成を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
1 シャッター基板
2 ステッピングモーター
4 アイドラギヤ
5 回転リング
6 爪部材
9,14 付勢ばね
10 開閉レバー
11,13,16 ばね
12 係止レバー
15 位置決めレバー
17 フォトインタラプタ
18 絞り板
19,20 シャッター羽根
21 支持板
22 押え板
101,103 レンズ群
102 絞り/シャッター
104 CCD固体撮像素子
105 信号処理回路
106 出力回路
111 中央処理装置(CPU)
112 ズーム制御回路
113 絞り/シャッター制御回路
114 CCD制御回路
115 測光回路
116 オートフォーカス(AF)回路
Claims (17)
- 光学系により取り込まれた光学像を電気信号に変換する撮像素子、前記撮像素子で得られる前記電気信号に所定の信号処理を施す信号処理手段および前記撮像素子への入射光束および電荷蓄積時間を制御することにより露光時間の調節を行う絞り装置を備えた光学像入力システムを具備するディジタルカメラの前記絞り装置において、
前記光学系の撮影光軸に対して平行に設定された回転中心軸を中心として回転可能に設けられ、且つ該回転中心から前記撮影光軸までの距離を半径とする基準円上にターレット型に配設された径の異なる複数個の絞り開口を有する絞り板と、
前記絞り板を一方向に回転させる爪部材と、
撮影光軸に対し正逆回転可能に設けられ、前記爪部材を一方向のみに回転可能として保持する回転リングと、
1個以上のギヤからなる連結ギヤ群およびモーターからなり、前記回転リングを回転駆動させる回転駆動手段と、
前記絞り板を選択された絞り開口位置で係止する位置決め機構と、
を具備し、
前記回転リングに設けられた前記爪部材が前記絞り板の張り出し位置に係合することで絞り設定を行い、前記絞り板に設けられた凹部に向けて付勢された前記位置決め機構が前記凹部を押圧係止することで前記絞り板を位置決めするように構成したことを特徴とする絞り装置。 - 前記回転リングに保持された爪部材は、
前記回転リングの所定方向への回転については、その先端部が該絞り板の張り出し部に係合するように、第1の方向の回転が前記回転リングにより規制され、最大回転位置において絞り設定を完了した後の該回転リングの前記所定方向とは逆方向の回転時には、前記第1の回転方向とは異なる第2の回転方向に回転し、前記絞り板の外周を乗り越えて、該絞り板を設定絞り位置に置き去りにする一方向ラチェット機構を構成することを特徴とする請求項1に記載の絞り装置。 - 前記位置決め機構は、
前記絞り板の外周に前記各絞り開口位置に対応して形成された凹部と、
前記絞り板の略中心方向に向けて付勢され、前記凹部を押圧係止して位置決めする位置決め部材と
を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の絞り装置。 - 前記位置決め部材は、
前記撮影光軸に対して平行に設定された回転中心軸を中心として回転可能な位置決めレバーにより構成し、且つ前記位置決めレバーは、該位置決めレバーの回転軸から放射方向へ延設され前記絞り板を係止するボスを有する第1の張り出し部および前記絞り板の位置検出用の第2の張り出し部が設けられることを特徴とする請求項3に記載の絞り装置。 - 前記絞り板は、各絞り開口位置に対応して外周に形成される凹部のうちの1個所の特定凹部の形状を他の個所と異ならしめ、前記位置決めレバーの前記ボスが該特定凹部に係合した際における回転角を位置検出用の前記第2の張り出し部の移動量により他の凹部と弁別し得るように設定して、前記複数の絞り開口のうちの特定の1個所を基準位置として検出可能としたことを特徴とする請求項4記載のディジタルカメラ用絞り装置。
- 前記絞り板の第2の張り出し部による基準位置の検出に、光学センサを用いることを特徴とする請求項5に記載の絞り装置。
- 前記絞り板の外周の凹部は、任意の絞り設定位置直前において、前記位置決めレバーの前記ボスが該絞り板の最外周から中心に向かって落下し、且つ該絞り板の所定の回転方向とは逆方向の回転に対して、それを阻止するような形状とするとともに、該凹部の最も中心寄り部分は前記ボスの該絞り板の中心に向かう付勢力のバランスを取るため、前記絞り板の中心と前記ボスの中心を結ぶ直線に対して対称に且つ前記絞り板の中心からほぼ放射方向に広がる形状として形成することを特徴とする請求項4〜6のうちのいずれか1項に記載の絞り装置。
- 光学系により取り込まれた光学像を電気信号に変換する撮像素子、前記撮像素子で得られる前記電気信号に所定の信号処理を施す信号処理手段および前記撮像素子への入射光束および電荷蓄積時間を制御することにより露光時間の調節を行う絞り機能を有するシャッター装置を備えた光学像入力システムを具備するディジタルカメラの前記シャッター装置において、
前記光学系の撮影光軸に対して平行に設定された回転中心軸を中心として回転可能に設けられ、且つ該回転中心から前記撮影光軸までの距離を半径とする基準円上にターレット型に配設された径の異なる複数個の絞り開口を有する絞り板と、
前記絞り板を一方向に回転させる爪部材と、
撮影光軸に対し正逆回転可能に設けられ、前記爪部材を一方向のみに回転可能として保持する回転リングと、
1個以上のギヤからなる連結ギヤ群およびモーターからなり、前記回転リングを回転駆動させる回転駆動手段と、
前記絞り板を選択された絞り開口位置で係止する位置決め機構と、
遮光用のシャッター羽根を有し、前記回転リングの初期状態からの前記絞り板を設定する方向への回転途中にて、前記遮光用のシャッター羽根を閉成状態から開放状態に設定し、且つ前記絞り開口の設定完了後、前記初期状態位置に戻る逆方向の回転の途中にて、該遮光用のシャッター羽根を閉成せしめるシャッター機構と、
を具備し、
前記回転リングに設けられた前記爪部材が前記絞り板の張り出し位置に係合することで絞り設定を行い、前記絞り板に設けられた凹部に向けて付勢された前記位置決め機構が前記凹部を押圧係止することで前記絞り板を位置決めするように構成したことを特徴とするシャッター装置。 - 前記回転リングは、前記爪部材を保持する部材と、前記シャッター機構の前記シャッター羽根の開閉を制御する部材とを一体的に形成していることを特徴とする請求項8に記載のシャッター装置。
- 前記シャッター機構は、
前記シャッター羽根を閉成方向に駆動させるように付勢された開閉レバーと、 前記開閉レバーを開放状態で係止するように付勢された係止レバーとを含み、且つ
前記回転リングの初期位置からの回転により、前記回転リングによる前記開閉レバーの押し上げ−前記シャッター羽根の開放−前記係止レバーの落ち込み−前記回転リングの離脱−前記係止レバーによる前記開閉レバーの係止の一連の動作を行い、
また、初期位置ヘ戻る方向での回転により、前記回転リングによる前記係止レバーの蹴飛ばし−前記係止レバーによる前記開閉レバーの係止解除−前記開閉レバーの回転による前記シャッター羽根の閉成の一連の動作を行うことを特徴とする請求項8または9に記載のシャッター装置。 - 前記回転リングは、前記初期位置から前記最大回転位置までの間において、前半の領域に前記シャッター機構によるシャッター開閉動作を行うシャッター動作領域を設定し、後半の領域に絞り設定を行う絞り設定領域を設定しており、各領域においては互いに干渉のない動作をなすことを特徴とする請求項8〜10のうちのいずれか1項に記載のシャッター装置。
- 前記シャッター動作領域内においてシャッター開閉動作を繰り返すべく、前記回転リングを駆動して、高速連写撮影を行う手段をさらに含むことを特徴とする請求項11に記載のシャッター装置。
- モニタリング時に、前記絞り設定動作領域内において絞り口径の大きさを可変させるべく、前記回転リングを駆動して、モニタリング時の光量の調整を行う手段をさらに含むことを特徴とする請求項11または12に記載のシャッター装置。
- 前記シャッター機構は、前記シャッター羽根を2枚含み、該2枚のシャッター羽根は、撮影光軸方向について前記絞り板を挟んで配置されることを特徴とする請求項8〜13のうちのいずれか1項に記載のシャッター装置。
- 光学系により取り込まれた光学像を電気信号に変換する撮像素子、前記撮像素子で得られる前記電気信号に所定の信号処理を施す信号処理手段および前記撮像素子への入射光束および電荷蓄積時間を制御することにより露光時間の調節を行う絞り機能を有するシャッター装置を備えた光学像入力システムを具備するディジタルカメラの前記シャッター装置において、
複数個の絞り開口を有する絞り板と、
前記絞り板とは別部材である遮光用のシャッター羽根と、
前記絞り板を一方向に回転させる爪部材と、
前記爪部材を保持する回転リングと、
前記回転リングを回転駆動させる回転駆動手段と、
前記絞り板を絞り開口位置で係止する位置決め機構を具備し、
前記回転リングは、一定回転角内にて、一方向への回転の初期の領域で前記シャッター羽根を開放状態に設定し、さらに続く後半の領域で、前記爪部材により前記絞り板を回転させ前記位置決め機構で前記絞り板を係止して絞り設定を行い、他方向の回転で前記シャッター羽根の閉成を行うように構成したことを特徴とするシャッター装置。 - 前記絞り設定を撮影者が意図した絞り値に設定後、当該絞り値、外界輝度、撮像素子のISO感度に応じたシャッター速度で適正露出が得られるように構成したことを特徴とする請求項8〜15のうちいずれか1項に記載のシャッター装置。
- 前記シャッター動作のシャッター速度を撮影者が意図したシャッター速度に設定後、当該シャッター速度、外界輝度、撮像素子のISO感度に応じた絞り設定値で適正露出が得られるように構成したことを特徴とする請求項8〜16のうちいずれか1項に記載のシャッター装置。
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