JP3988091B2 - 露光制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は露光制御装置に係り、特に、先幕と後幕との揺動走行を調節して露光を制御するフォーカルプレン方式の露光制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、バイオ・イメージングアナライザーの分野においては、ラジオ・アイソトープ（ＲＩ）を標識物質として用いるＲＩ方式が主流であったが、近年、化学発光を生じさせる標識物質を用い、標識された高分子を化学発光物質と接触させて化学発光を生じさせ、この化学発光を検出する化学発光法や、蛍光物質を標識物質として用い、励起光を照射して蛍光を生じさせ、この蛍光を検出する蛍光法などの非ＲＩ法が知られてきた。この非ＲＩ法においては、微弱な発光を検出する装置としてＣＣＤカメラが使用される。
【０００３】
ＣＣＤカメラは、暗所でも長時間露光により暗電流が増大することから、かかる暗電流を抑えるため、ＣＣＤは不活性ガスが封入されたチャンバーに収納され、−３０°Ｃ程度に冷却されている。また、撮影レンズには可能な限り明るいレンズが用いられる。
一方、撮影準備は室内光での中で作業するため非常に明るく、ＣＣＤカメラに要求される露出時間は１／１００秒から１時間程度という具合にその制御範囲は非常に広い。また、ＣＣＤの読出ノイズを低減すべく、ＣＣＤの駆動周波数を小さくする結果、電荷転送速度に時間がかかり、電荷転送中の多重露出による画質劣化が生じるという問題がある。かかる問題を解決するため、ＣＣＤの手前にシャッター機構（露光制御装置）が設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のバイオ・イメージングアナライザーのＣＣＤ周辺にはチャンバーや大口径のレンズが配置されているため、シャッター羽根以外の駆動機構をＣＣＤ近傍に設けることは困難である。従来のカメラ用のシャッターを大型化したのでは、全体に重く、大きなトルクを必要とするため、耐久性が問題となり、また、高価であるという欠点がある。
【０００５】
一方、従来のスライド式、又はギロチン式と呼ばれるシャッター機構は、小型で安価に製作することが可能であるが、シェーディング、露光ムラという性能上の欠点がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、簡単な機構で、全体的に軽量化を図るとともに、低トルク動作が可能で耐久性に優れる安価なフォーカルプレン方式の露光制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、共通の回転中心に回動自在に支持された先幕部材及び後幕部材をそれぞれ第１、第２のモータにより回転駆動される第１、第２のクランク部材とすべり連結し、前記先幕部材及び後幕部材を揺動スライダクランク機構によって揺動走行させ、露光開口の開閉を行うフォーカルプレン方式の露光制御装置において、前記先幕部材及び後幕部材が露光開口の範囲内で揺動する際の揺動角速度が略一定となるように前記第１、第２のモータを加減速制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記第１、第２のモータを定速駆動した後、前記先幕部材及び後幕部材が露光開口の周辺部から中央位置に向かって揺動する間に前記第１、第２のモータを減速駆動し、露光開口の中央位置から他方の周辺部に向かって揺動する間に前記第１、第２のモータを加速駆動することを特徴としている。
【０００７】
本発明によれば、先幕部材と後幕部材とを共通の回転中心に回動自在に支持し、それぞれの部材を揺動スライダクランク機構によってモータ駆動するようにしたので軽量化が可能で、かつ低トルク動作が可能である。従って、耐久性にも優れるという利点がある。
かかる揺動スライダクランク式の露光制御装置において、先幕部材及び後幕部材が露光開口の範囲で揺動する場合に、その揺動範囲内でモータの角速度を微妙に減速又は加速駆動させることにより、該揺動範囲内においてモータを一定の定速駆動した場合に生じる揺動角速度の変化を低減することができる。
【０００８】
このように、モータの駆動速度を微少加減速制御することで、シャッターの幕速を定速駆動又は近似定速駆動するようにしたので、第１、第２のモータを含む揺動スライダクランク機構で構成される先幕及び後幕の両駆動部の相対位置関係にズレが生じた場合でも露出精度に影響しないという利点がある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係る露光制御装置の実施の形態について詳説する。
図１は本発明の実施の形態に係る露光制御装置の構成を示す斜視図である。この露光制御装置１０は、先幕及び後幕を構成する一対のシャッター羽根１２、１４と、前記シャッター羽根１２、１４を駆動するモータ１６、１８と、モータ１６、１８の回転力を前記シャッター羽根１２、１４に伝えるアーム部材２０、２２とを有している。
【００１０】
先幕に相当するシャッター羽根１２（以下、先幕部材１２という）と、後幕に相当するシャッター羽根１４（以下、後幕部材１４という）とは、同一形状に形成され、同じ２つの部材どうしを表裏重ね合わせて一対の走行幕として用いられる。
前記先幕部材１２及び後幕部材１４には、それぞれ回転中心の孔１２Ａ、１４Ａを基端とする略扇状の遮光部１２Ｂ、１４Ｂとレバー部１２Ｃ、１４Ｃとが形成され、レバー部１２Ｃ、１４Ｃには直線状の長穴１２Ｄ、１４Ｄが形成されている。
【００１１】
前記先幕部材１２及び後幕部材１４は、地板２４と地板２６との間の空間に配置され、前記孔１２Ａ、１４Ａを介して回転軸２８を中心に回動自在に支持される。
前記地板２４、２６には露光開口３０、３０が形成され、前記先幕部材１２及び後幕部材１４が回転軸２８を中心に回動走行することによって前記露光開口３０が開閉され、露光量が制御される。露光開口３０は、例えば、後述するＣＣＤ７０の露出範囲に対応した大きさに形成される。
【００１２】
図１中手前側の地板２４には、スペーサ部材３６、３６を介して電子回路基板（ＳＨＣ基板）４０が取り付けられている。ＳＨＣ基板４０については後述するが（図２）、このＳＨＣ基板４０にはモータ駆動回路や中央演算処理装置（ＣＰＵ）等のシャッター駆動制御に関する各種回路（シャッター回路）が形成されている。
【００１３】
また、ＳＨＣ基板４０には、モータ１６、１８の軸が挿入される切欠溝４０Ａ、４０Ｂが形成されている。
モータ１６、１８は、同じ仕様のステッピングモータが用いられ、各モータ１６、１８の軸にはアーム部材２０、２２が圧入されている。アーム部材２０、２２は、両者同一形状の部材が用いられ、各アーム部材２０、２２の先端にはピン４２、４４が形成されている。
【００１４】
モータ１６、１８の軸は、前記ＳＨＣ基板４０の切欠溝４０Ａ、４０Ｂに沿って図中下側から挿入され、アーム部材２０、２２のピン４２、４４は地板２４に形成された丸孔３２、３４を介して先幕部材１２の長穴１２Ｄ、後幕部材１４の長穴１４Ｄにそれぞれ遊挿される。尚、モータ１６、１８は地板２４上にビスで固定される。こうして、アーム部材２０と先幕部材１２とがピン４２を介して長穴１２Ｄの範囲で移動可能に連結され、アーム部材２２と後幕部材１４とがピン４４を介して長穴１４Ｄの範囲で移動可能に連結される。
【００１５】
前記ＳＨＣ基板４０の上部両隅部には、アーム部材２０、２２の回転の基準位置（ホームポジション）を検出するフォトインタラプタ４６、４８が設けられる。アーム部材２０、２２のＬ字状の遮光片部２０Ａ、２２Ａがそれぞれフォトインタラプタ４６、４８の検出部を通過するときに、アーム部材２０、２２のホームポジションが検出される。
【００１６】
前記先幕部材１２、モータ１６、フォトインタラプタ４６等から成る先幕の構成と、前記後幕部材１４、モータ１８、フォトインタラプタ４８等から成る後幕の構成とは、対応する部材が全て同一のものが使用され、対応する各部材は露光開口３０に対して対称に配置されている。
従って、同じ部材を２個使用することにより、先幕と後幕とを構成することができ、部品の統一化を図ることができ低コスト化を図ることができる。
【００１７】
図２には、シャッター回路の構成を示すブロック図が示されている。
シャッター回路は、ＣＰＵ５０、モータ駆動回路５２、５４、前述したフォトインタラプタ４６、４８に相当するホームポジションセンサ５６、５８、ＥＥＰＲＯＭ６０等から成り、これらは図１に示したＳＨＣ基板４０に設けられる。ＳＨＣ基板４０部は、制御コネクタ６２を介して図示しないカメラの制御部（コントローラ）と接続されるとともに、コネクター６４、６６を介してモータ１６、１８と接続される。
【００１８】
モータ駆動回路５２は前記コネクター６４を介して先幕駆動用のモータ１６と電気的に接続され、ＣＰＵ５０から出力される信号に基づいて該モータ１６を駆動する。同様に、モータ駆動回路５４は前記コネクター６６を介して後幕駆動用のモータ１８と電気的に接続され、ＣＰＵ５０から出力される信号に基づいて該モータ１８を駆動する。
【００１９】
ホームポジションセンサ５６、５８は、アーム部材２０、２２のホームポジションを検出し、その検出信号をＣＰＵ５０に通知する。ＣＰＵ５０は、前記検出信号を基準にモータ１６、１８の駆動パルス信号を制御することで先幕部材１２及び後幕部材１４の回動位置を把握する。
ＥＥＰＲＯＭ６０には、モータ１６、１８の駆動を制御する制御プログラム等が記録されている。ＣＰＵ５０は、このプログラムに従って、カメラ側から入力する制御信号やホームポジションセンサ５６、６８からの検出信号等に基づいてモータ駆動回路５２、５４を制御する。
【００２０】
尚、制御コネクタ６２とＣＰＵ５０の間にはリセット手段６８が設けられ、制御コネクタ６２からＣＰＵ５０に供給される電源電圧が所定の電圧を下回った場合にＣＰＵ５０にリセットがかかるようになっている。
図１に示した露光制御装置の先幕及び後幕の駆動機構には、図３に示すように揺動スライダクランク機構が採用されている。即ち、モータ駆動により回転するアーム部材２０、２２をクランクＡＢ、このアーム部材２０、２２とピン４２、４４を介してすべり連結されるシャッター羽根１２、１４のレバー部１２Ｃ、１４ＣをリンクＣＥとする揺動スライダクランク機構が採用されている。
【００２１】
クランクＡＢの回転角θとリンクＣＥの揺動角φとの間には、次式（１）、
【００２２】
【数１】
φ＝tan -1（λ／１＋λcos θ） …（１）
但し、λ＝ＡＢ／ＣＥ
に示す関係がある。従って、モータ駆動によって、アーム部材２０が一回転すると、この回転動作に応じて先幕部材１２は図４に示す揺動角の範囲Ｒで一往復揺動することになる。尚、図４において後幕部材１４については図示されていないが、先幕部材１２と同じ回転中心（回転軸２８）に支持され、露光開口３０に対して先幕部材１２と対称に配置されており、アーム部材２２の一回転に対する後幕部材１４の往復揺動範囲は先幕部材１２と同等である。
【００２３】
このように、露光制御装置１０は、揺動スライダクランク機構によってモータ１６、１８の回転力を先幕部材１２、後幕部材１４の揺動運動に変換し、先幕部材１２と後幕部材１４を露光開口３０の上で揺動走行させている。
続いて、図５乃至図７を参照しながら、揺動スライダクランク機構が採用されたシャッターの動作を説明する。
【００２４】
シャッター始動時、先幕部材１２は露光開口３０を完全に遮光し、後幕部材１４は、露光開口３０を完全に開口する位置に待機にある（図５参照）。
シャッターレリーズ信号が入力すると、先ず先幕駆動用のモータ１６が駆動され、アーム部材２０は図５中反時計方向に回転する。この回転により、先幕部材１２は図中反時計方向に回動し、図６に示すように露光開口３０を完全に開口する状態まで移動する。
【００２５】
次いで、露出時間に相当する時間分遅れて後幕駆動用のモータ１８が駆動され、アーム部材２２は図６中反時計方向に回転する。この回転により後幕部材１４は図６中反時計方向に回動し、図７に示すように露光開口３０を遮光する位置に移動する。
先幕部材１２の退避（開口）、及び後幕部材１４の進出（遮光）という一連の動作によってシャッター動作が完了する。その後、後幕部材１４で露光開口３０を遮光した状態で、先幕駆動用のモータ１６を同方向に駆動し、先幕部材１２を図７中時計方向に回動させ、先幕部材１２を先幕スタート位置（露光開口を完全に遮光する位置）に戻す。そして、先幕部材１２で露光開口３０の遮光状態を確保してから、後幕駆動用のモータ１８を同方向に駆動し、後幕部材１４を図７中時計方向に回動させ、後幕スタート位置（露光開口３０から完全に退避した位置）にセットする。尚、先幕、後幕のスタート位置へのセット期間中、露光開口３０の遮光状態が維持されるのであれば、両モータ１６、１８を同時に駆動して先幕、後幕をスタート位置に復帰させてもよい。
【００２６】
図５乃至図７で示したように、シャッター動作時に先幕を露光開口３０から退避させる際には、アーム部材２０が先幕部材１２の回転中心から遠い軌道（外回り）を描く回転動作によって先幕部材１２を揺動させており、シャッター動作完了後のスタート位置へのセットの際には、アーム部材２０が先幕部材１２の回転中心に近い軌道（内回り）を描く回転動作によって先幕部材１２を揺動させている。
【００２７】
同様に、シャッター動作時に後幕を露光開口３０上に進入させる際には、アーム部材２２が先幕部材１４の回転中心から遠い軌道（外回り）を描く回転動作によって後幕部材１４を揺動させており、シャッター動作完了後のスタート位置へのセットの際には、アーム部材２２が後幕部材１４の回転中心に近い軌道（内回り）を描く回転動作によって先幕部材１４を揺動させている。
【００２８】
このように、上記露光制御装置１０は、揺動スライダクランク機構を利用したことにより、先幕、後幕を低トルクで走行させることができるという利点がある。これにより、モータ１６、１８の省力化を図ることができるとともに、耐久性を高めることができる。
続いて、先幕及び後幕の動作について図８乃至図１０を参照しながら制御の手順に従って説明する。
【００２９】
図８には、シャッター幕の待機位置（スタート位置）が示されている。シャッター動作を指令する信号（シャッターレリーズ信号）がＣＰＵ５０に入力するまでの期間、先幕部材１２は図中実線で示したように、露光開口３０を完全に遮光する位置（Ａ0 ）で停止している。この先幕スタート位置Ａ0 は、同図中一点鎖線で示した最大揺動位置Ａ1 よりも小さい揺動角であって、先幕部材１２の遮光部１２Ｂの下側の縁が露光開口３０の左下隅部の縁に接する位置である。
【００３０】
他方、後幕部材１４は、露光開口３０から完全に退避した状態、即ち、完全開口の位置（Ｂ0 ）で停止している。この後幕スタート位置Ｂ0 は、同図中一点鎖線で示した最大揺動位置Ｂ1 よりも小さい揺動角であって、後幕部材１４の遮光部１４Ｂの上側の縁が露光開口３０の左下隅部の縁に接するようになっている。
シャッターレリーズ信号が入力すると、先幕駆動用のモータ１６が一定の回転方向に駆動される。このモータ駆動により、先幕部材１２は前記先幕スタート位置Ａ0 から図中時計方向に回動され、最大揺動位置Ａ1 に達した後、回動方向が反転し、図中反時計方向に回動する。
【００３１】
前記先幕部材１２が露光開口３０を完全に遮光した状態で揺動可能な範囲、即ち、先幕スタート位置Ａ0 と最大揺動位置Ａ1 とで規定される揺動範囲を先幕遮光範囲と呼ぶことにすると、この先幕遮光範囲内において先幕スタート位置Ａ0 から始動して最大揺動位置Ａ1 を経由する往復揺動の間にモータ１６が加速駆動される。そして、先幕部材１２が先幕遮光範囲を通過し、露光開口３０を開口し始める時点でモータ１６は所定の設定角速度に達する。先幕部材１２の遮光部１２Ｂが露光開口３０の開口領域を広げながら走行し、やがて図９に示すように露光開口３０が完全に開口される。
【００３２】
この期間、即ち、前記先幕部材１２が露光開口３０の一部を閉ざして揺動する範囲を先幕通過範囲と呼ぶことにすると、先幕部材１２が先幕通過範囲（露光開口の範囲に相当）を走行中は先幕の揺動角速度が略一定となるように、モータ１６が駆動制御される。先幕通過範囲を走行中の先幕の揺動角速度の変動を小さくする為のモータ１６の駆動制御ついては後述する（図１５）。
【００３３】
図９に示したように、先幕部材１２の遮光部１２Ｂの下側の縁が露光開口３０の左上隅部の縁を通過した時点（Ａ2 ）でモータ１６が減速駆動され、同図中一点鎖線で示した最大揺動位置Ａ3 に達した後、先幕部材１２の回動方向が反転し、先幕部材１２の遮光部１２Ｂの下側の縁が露光開口３０の左上隅部の縁に接する位置Ａ2 で先幕部材１２が停止される。この停止位置を先幕停止位置とよぶ。
【００３４】
前記先幕部材１２が露光開口３０を完全に開口した状態で揺動可能な範囲、即ち、先幕停止位置Ａ2 と最大揺動位置Ａ3 とで規定される揺動範囲を先幕開口範囲と呼ぶことにすると、この先幕開口範囲内で、先幕部材１２が露光開口３０を完全に開口し始めた位置（Ａ2 ）から最大揺動位置Ａ3 を経由して先幕停止位置Ａ2 に至るまでの往復揺動の間にモータ１６が減速駆動される。
【００３５】
続いて、先幕の停止後、露光時間（シャッター秒時）に応じて後幕駆動用のモータ１８の駆動が開始される。該モータ１８が駆動されると、後幕部材１４は後幕スタート位置Ｂ0 から図９中時計方向に回動し、同図中の最大揺動位置Ｂ1 に達した後、後幕部材１４の回動方向が反転し、図中反時計方向に回動する。
前記後幕部材１４が露光開口３０を完全に開口した状態で揺動可能な範囲、即ち、後幕スタート位置Ｂ0 と最大揺動位置Ｂ1 とで規定される揺動範囲を後幕開口範囲と呼ぶことにすると、この後幕開口範囲内において後幕スタート位置Ｂ0 から始動して最大揺動位置Ｂ1 を経由する往復揺動の間にモータ１８が加速駆動される。そして後幕部材１４が後幕開口範囲を通過し、後幕部材１４が露光開口３０を遮光し始める時点でモータ１８は所定の設定角速度に達する。
【００３６】
後幕部材１４の遮光部１４Ｂが露光開口３０の開口領域を徐々に狭めながら走行し、やがて図１０に示すように露光開口１０が完全に遮光される。この期間、即ち、前記後幕部材１４が露光開口３０の一部を閉ざして揺動する範囲を後幕通過範囲と呼ぶことにすると、後幕部材１４が後幕通過範囲（露光開口の範囲に相当）を走行中は後幕の揺動角速度が略一定となるように、モータ１８が駆動制御される。後幕通過範囲を走行中の後幕の揺動角速度の変動を小さくする為のモータ１８の駆動制御ついては後述する（図１５）。
【００３７】
図１０に示したように、後幕部材１４の遮光部１４Ｂの上側の縁が露光開口３０の左上隅部の縁を通過した時点（Ｂ2 ）でモータ１８が減速駆動が行われ、同図の一点鎖線で示した最大揺動位置Ｂ3 に達した後、後幕部材１４の回動方向が反転し、後幕部材１４の遮光部１４Ｂの下側の縁が露光開口３０の左上隅部の縁に接する位置Ｂ2 で後幕部材１４が停止される。この停止位置を後幕停止位置Ｂ2 とよぶ。
【００３８】
図１１には、上記構成の露光制御装置が適用されたＣＣＤカメラの処理の流れを示すフローチャートである。
電源投入後、メインルーチンの処理が開始されると、先ず初期設定が行われる（ステップＳ１０、以下ステップ番号のみを示す）。この初期設定ではシャッター状態フラグ（シャター初期化フラグ）がセットされる他、各種のパラメータの初期設定が行われる。
【００３９】
次いで、シャッター状態フラグの判別が行われる（Ｓ１２）。シャッター状態フラグは、７種類存在し、詳しくは後述するが、シャッターレリーズフラグ、シャッター初期化フラグ、先幕ホームポジション（ＨＰ）サーチフラグ、後幕ＨＰサーチフラグ、先幕位置送り駆動フラグ、後幕位置送り駆動フラグ、シャッター許可モードフラグがある。Ｓ１２では、シャッター状態フラグが上記７種類の状態のうち何れのフラグがセットされているかを判別し、フラグのセット状態に応じて処理経路を選択する。
【００４０】
メインルーチン処理の開始直後は、初期設定（Ｓ１０）によってシャッター初期化フラグがセットされているので、シャッター初期化処理に移行し、処理はＳ１４に進む。
Ｓ１４においてシャッター動作が完了しているか否かが確認される。初期設定（Ｓ１０）直後にはシャッター動作は行われていないので処理はＳ１６に進み、先幕ＨＰサーチフラグがセットされる。その後、先幕駆動用のモータ１６が駆動され、先幕のホームポジション検出が開始され（Ｓ１８）、処理はＳ１２に戻る。
【００４１】
Ｓ１２においてシャッター動作フラグの状態が確認されるが、Ｓ１６において先幕ＨＰサーチフラグがセットされているので先幕ＨＰサーチ処理に移行し、処理はＳ２０に進む。Ｓ２０において、先幕のホームポジション（ＨＰ1 ）が検出されたか否かが判別され、未だ検出されていない場合、処理はＳ１２に戻り、ＨＰ1 が検出されるまで処理（Ｓ１２、Ｓ２０）がループする。
【００４２】
Ｓ２０において、アーム部材２０の遮光片部がフォトインタラプタ４６の検出部に進入しＨＰ1 が検出されると、先幕スタート位置送りフラグがセットされ（Ｓ２２）、先幕のスタート位置送り駆動が開始される（Ｓ２４）。先幕スタート位置は、ＨＰ1 から所定のパルス数送った位置に定められており、ＨＰ1 位置から所定のパルス数分だけ先幕駆動用のモータ１６が駆動される。そして、処理はＳ１２に戻る。
【００４３】
Ｓ１２のフラグ判別では、Ｓ２２において先幕スタート位置送り駆動フラグがセットされているので、先幕位置送り駆動処理に移行し、処理はＳ２６に進む。そして、Ｓ２６において、先幕のスタート位置送りが完了したか否かが判別される。
先幕スタート位置送り未了の場合、処理はＳ１２に戻り、先幕スタート位置送りの完了が確認されるまで処理（Ｓ１２、Ｓ２６）がループする。Ｓ２６において先幕スタート位置送りが完了すると、先幕駆動用のモータ１６の駆動が停止され（Ｓ２８）、次いで後幕ＨＰサーチフラグがセットされる（Ｓ３０）。次いで、後幕動用のモータ１８が駆動されるとともに後幕のホームポジション検出が開始され（Ｓ３２）、処理はＳ１２に戻る。
【００４４】
Ｓ３０において後幕ＨＰサーチフラグがセットされているので、Ｓ１２から後幕ＨＰサーチ処理に移行し、処理はＳ３４に進む。Ｓ３４において後幕のホームポジションＨＰ2 が検出されたか否かが判別され、未だ検出されていなければ処理はＳ１２に戻り、ＨＰ2 が検出されるまで処理（Ｓ３４、Ｓ１２）がループする。
Ｓ３４においてアーム部材２２の遮光片部がフォトインタラプタ４８の検出部に進入しＨＰ2 が検出されると、後幕スタート位置送りフラグがセットされる（Ｓ３６）。そして、後幕駆動用のモータ１８が駆動され、後幕のスタート位置送り駆動が開始される（Ｓ３８）。そして、処理はＳ１２に戻る。
【００４５】
Ｓ１２においてシャッター動作フラグの状態が確認されるが、後幕スタート位置送り駆動フラグがセットされているので、後幕位置送り駆動処理に移行し、処理はＳ４０に進む。Ｓ４０において、後幕のスタート位置送りが完了したか否かが判別される。
後幕スタート位置は、ＨＰ2 から所定のパルス数送った位置に定められており、後幕スタート位置送り未了の場合、処理はＳ１２に戻り、後幕スタート位置送りの完了が検出されるまで処理（Ｓ４０、Ｓ１２）がループする。Ｓ４０において後幕スタート位置送り完了が検出されると、レリーズ信号割り込みが許容され（Ｓ４２）、後幕駆動用モータ１８の駆動が停止される（Ｓ４４）。次いでシャッター許可フラグがセットされ（Ｓ４６）、処理はＳ１２に戻る。
【００４６】
Ｓ１２のフラグ判別では、Ｓ４６においてシャッター許可モードフラグがセットされているので、シャッター許可モード処理に移行し、処理はＳ４８に進む。そして、Ｓ４８においてシャッター駆動中であるか否かが判別される。レリーズ信号の入力がなく、シャッターが未動作の場合、処理はＳ１２に戻り、シャッターレリーズ信号の割り込み（ＩＮＴ割り込み）があるまで、処理（Ｓ４８、Ｓ１２）はループする。レリーズ信号の割り込み（ＩＮＴ割り込み）があると、図１２に示すＩＮＴ割り込みサブルーチンに移行する。
【００４７】
ＩＮＴ割り込み処理が開始されると（Ｓ５０）、先ず露光時間を規定するシャッター秒時データの読み込みが行われ（Ｓ５２）、次いで先幕のモータ駆動が開始される（Ｓ５４）。そして、後幕駆動のタイミングを規定するシャッター秒時タイマーをスタートさせ（Ｓ５６）、タイマー割り込みを許可する（Ｓ５８）。
その後、図１１に示したメインルーチンに戻る。
【００４８】
ＩＮＴ割り込みがあると、Ｓ４８においてシャッター駆動中であると判別され、レリーズ信号割り込みが禁止される（Ｓ６０）。その後、シャッターレリーズフラグがセットされ（Ｓ６２）、処理はＳ１２に戻る。
Ｓ６２において、シャッターレリーズフラグがセットされているので、Ｓ１２ではシャッターレリーズ処理に移行し、処理はＳ６４に進む。Ｓ６４において先幕が所定の位置（図９で示した先幕停止位置Ａ2 ）に位置したか否かが判別され、未だ、先幕停止位置Ａ2 に到達しない場合には、処理はＳ６８に進む。Ｓ６８では後幕がシャッター動作によって所定の位置（図１０で示した後幕停止位置Ｂ2 ）に達したか否かが判別されるが、先幕動作が未了の場合、Ｓ６８においても後幕が後幕停止位置Ｂ2 に位置していることは無く、処理はＳ１４に進む。
【００４９】
Ｓ１４においてシャッター動作は完了していないので、処理はＳ１２に戻り、先幕のシャッター動作が完了して先幕停止位置Ａ2 に位置することが確認されるまで、処理（Ｓ６４、Ｓ６８、Ｓ１４、Ｓ１２）はループする。
Ｓ６４において先幕シャッターが先幕停止位置Ａ2 に位置したことが確認されたのち、先幕駆動用のモータ１６が停止される（Ｓ６６）。
【００５０】
一方、後幕は、前述したタイマー割り込みを契機として動作が開始されるので、タイマー割り込みが無い間、後幕部材１４は後幕スタート位置Ｂ0 で待機している。従って、この待機期間中は、Ｓ６８において後幕が後幕停止位置Ｂ2 に位置することはなく、Ｓ１４においてシャッター動作も完了しないので処理はＳ１２に戻り、タイマー割り込みがあるまで処理（Ｓ６８、Ｓ１４、Ｓ１２）はループする。
【００５１】
タイマー割り込みがあると、図１３に示すサブルーチンに移行する。タイマー割り込み処理が開始されると（Ｓ７０）、後幕駆動が行われるとともに（Ｓ７２）、秒時タイマーを停止してタイマー割り込みを禁止する（Ｓ７４）。そして図１１に示したメインルーチンに戻る。
Ｓ６８において後幕が後幕停止位置Ｂ2 に達したことが確認されると、後幕駆動用のモータ１８が停止される（Ｓ７６）。
【００５２】
次いで、Ｓ１４においてシャッター動作が完了したか否かが確認された後、先幕ＨＰサーチフラグがセットされ（Ｓ１６）、先幕サーチ駆動が開始される（Ｓ１８）。以後、処理はＳ１２に戻り、上述した処理が繰り返される。
図１４には、シャッター動作タイミングのダイアグラムが示されている。図中（Ａ）は先幕駆動モータの回転角、（Ｂ）は後幕駆動モータの回転角、（Ｃ）は、ホームポジションセンサの信号、（Ｄ）はシャッター幕の動作、（Ｅ）は、入出力（Ｉ／Ｏ）ポートの出力ポートの信号、（Ｆ）は入力ポートの信号を示している。
【００５３】
図１１で説明したメインルーチンの処理が開始され、先幕ＨＰサーチ駆動が開始されると（Ｓ１８）、先幕駆動用のモータ１６は一定の回転方向に駆動される（（Ａ）参照）。モータ１６の回転角が１８０度になった時に、フォトインタラプタ４６が先幕のホームポジション（ＨＰ1 ）を検出し、その検出信号を出力する（（Ｃ）参照）。先幕のホームポジション（ＨＰ1 ）検出後、所定パルス数分だけモータ１６を回転させ、例えば、回転角１５３度で停止させる。この位置が図８で示した先幕スタート位置（Ａ0 ）に相当する。
【００５４】
先幕スタート位置のセットが完了した後、後幕のＨＰサーチ駆動が開始され（Ｓ３２）、後幕駆動用のモータ１８が一定の方向に駆動される（（Ｂ）参照）。
モータ１８の回転角が１８０度に達した時に、フォトインタラプタ４８が後幕のホームポジション（ＨＰ2 ）を検出し、その検出信号を出力する（（Ｃ）参照）。後幕のホームポジション（ＨＰ2 ）検出後、所定パルス数分モータ１８を回転させ、例えば、回転角１５３度で停止させる。この位置が図８で示した後幕スタート位置（Ｂ0 ）に対応している。
【００５５】
両幕がスタート位置にセットされると、シャッターレーリーズ信号の入力待機状態となる。
その後、（Ｆ）に示したように入力ポート（SSS)からシャッター割込信号が加わると、その立ち上がりに同期してデータバス(Data-BUS)からシャッタースピード等のデータ読み込みが行われ、シャッター割込信号の立ち下がり後にシャッター動作、即ち、先幕駆動用のモータ１６の駆動が開始される。
【００５６】
モータ１６は所定の回転角（例えば−４５度）まで加速駆動される。この加速領域が、図８で説明した先幕遮光範囲の往復揺動に相当する。
加速領域（回転角：−１５３度〜−４５度）を過ぎ、−４５度から＋４５度までの間は後述する微少加減速駆動される。この微少加減速領域が図８で説明した先幕通過範囲の走行に相当する。
【００５７】
そして、先幕が露光開口３０を完全に開口した状態（回転角＋４５度）に達すると減速駆動に転じ、＋１５３度の回転角でモータ１６が停止される。この減速領域が図９で説明した先幕開口範囲の往復揺動に相当する。
他方、後幕部材１４は、先幕が動作を開始した後、露光時間を規定するシャッター秒時データに応じて駆動が開始される（（Ｂ）参照）。
【００５８】
後幕駆動用のモータ１８は、上述の先幕駆動用のモータ１６と同様に、所定の回転角（例えば−４５度）まで加速駆動される。この加速領域が、図１０に示した後幕遮光範囲の往復揺動に相当する。
その後＋４５度までの間、後述する微少加減速駆動され、後幕が露光開口３０を完全に遮光した状態（回転角＋４５度）に達すると減速駆動に切替えられ、＋１５３度の位置で停止する。
【００５９】
両幕のシャッター動作が完了すると、所定の待ち時間後にシャッターセット動作に移行する。即ち、先幕駆動用のモータ１６が駆動され、先幕のホームポジションサーチが行われる。モータ１６の回転角１８０度の時に先幕ホームホジション（ＨＰ1 ）が検出され、ＨＰ1 検出後、更に所定のパルス数分だけモータ１６が駆動され、先幕部材１２は図８に示した先幕スタート位置Ａ0 （回転角１５３度）で停止する。
【００６０】
先幕スタート位置セット完了後、後幕駆動用のモータ１８が駆動され、後幕のホームポジションサーチが行われる。モータ１８の回転角１８０度の時に後幕ホームポジション（ＨＰ2 ）が検出され、ＨＰ2 検出後、更に所定のパルス数分だけモータ１８が駆動され、後幕部材１４は図８に示した後幕スタート位置Ｂ0 （回転角１５３度）で停止する。先幕及び後幕が共にスタート位置にセットされた状態で、次なるシャッターレリーズ信号の入力を待機する。
【００６１】
次に、モータ１６、１８の駆動制御について説明する。
図３で説明したように、揺動スライダクランク機構においては、クランクＡＢの回転角θとリンクＣＥの揺動角φとの間に上記式（１）なる関係がある。
式（１）を時間ｔで微分するとリンクＣＥの角速度とクランクＡＢの角速度の関係式（２）が得られる。
【００６２】
【数２】
dφ／dt ＝λ（λ＋cos θ）ω／（１＋λ2 ＋２λcos θ）…（２）
但し、λ＝ＡＢ／ＣＥ、ω＝ dθ／dt
この関係式（２）が示すように、クランクＡＢの角速度を一定に動かしても、クランク機構のリンクＣＥの角速度は一定にならない。
【００６３】
即ち、露光制御装置１０において、モータ１６、１８の角速度を一定に駆動してもクランク機構後のシャッター羽根１２、１４の揺動角速度（幕速）は一定にならず加減速する。
露光制御装置１０では、先幕及び後幕が露光開口３０の範囲を走行中の揺動角速度を略一定にするために、例えば、図１５に示すような制御を行う。図１５（ａ）にはモータの角速度の変化が示され、（ｂ）にはモータの角速度に対応する幕部材の揺動角速度の変化が示されている。
【００６４】
尚、先幕部材１２と後幕部材１４とは同等の制御を行うので、以下、先幕の駆動を例に説明する。
先幕スタート位置（Ａ0 ）で待機中レリーズ信号が入力すると、モータ１６の駆動が開始され、加速域（▲１▼）の間にモータ１６の角速度が初期速度Ｖｓから設定速度Ｖｃまで加速される。この加速領域▲１▼では、先幕の揺動角速度は最大揺動位置（Ａ1 ）のときゼロになり、以後ｖｃまで増大する。
【００６５】
モータ１６の角速度が設定速度Ｖｃに達してから、所定時間定速駆動される。その後、先幕が露光開口３０の範囲に進入すると、先幕が露光開口３０の中央位置に達するまでの期間モータ１６を微少減速駆動する。そして、先幕が中央位置に到達した時点で、微少加速駆動に切り替える。そして、先幕が露光開口３０の範囲の終点に位置した時に設定速度Ｖｃとなるように制御する（図中▲２▼の領域）。
【００６６】
このように、露光開口３０の中央位置の前後で微少加減速することで、露光開口３０の範囲内における幕の揺動角速度の変化量Δｖ1 を小さくすることができ、揺動角速度を略一定に保つことができる。
先幕が露光開口３０を通過した後は、モータ１６を減速駆動し、最大揺動位置Ａ3 を経由して先幕停止位置Ａ2 で停止させる（図中▲３▼の領域）。尚、幕の揺動角速度がゼロになる点が最大揺動位置Ａ3 に相当する。
【００６７】
シャッター動作後のシャッターセット動作（図中▲４▼の領域）では、幕速度の変化による露光量のバラツキという問題が生じないので、幕速度の安定化制御の必要性はない。従って、シャッターセット動作時には、モータ１６を定速駆動させる。
仮に、上述した微少加減速域▲２▼を図１６（ａ）のように一定速度制御したとすると、図１６（ｂ）に示すように、幕の揺動角速度は露光開口３０の中央位置で最大となり、露光開口３０範囲内で揺動角速度の変化量Δｖ2 も前述のΔｖ1 に比べて大きい。従って、場所による速度の変化が無視できなくなる。
【００６８】
図１６（ａ）に示すように上述の微少加減速域に代えて定速域とした場合、幕位置の変化は図１６（ｃ）のようになる。この定速域では、幕位置は概ね直線的に変化するが、実際には曲線となっている（図１７参照）。
先幕の駆動系と後幕の駆動系が完全に対称な関係にある場合、図１７（ａ）に示すように露光開口３０の周辺位置Ｐ1 、中央位置Ｐ2 、及び他の周辺位置Ｐ3 でそれぞれの露光時間ｔ1 、ｔ2 、ｔ3 は等しくなる（ｔ1 、ｔ2 、ｔ3 ）ので、露光ムラという問題は生じないが、先幕の駆動系と後幕の駆動系の相対位置がずれた場合、図１７（ｂ）に示すように露光開口３０の周辺位置Ｐ1 、中央位置Ｐ2 、及び他の周辺位置Ｐ3 でそれぞれの露光時間ｔ1 ′、ｔ2 ′、ｔ3 ′は不均一になり（ｔ1 ′≠ｔ2 ′≠ｔ3 ′）、露光ムラが生じる。
【００６９】
これに対して、図１７（ｃ）に示すように、揺動角速度を定速化し、幕位置を時間に対して直線的変化に近づければ、先幕の駆動系と後幕の駆動系の相対位置がずれた場合でも、露光開口の周辺位置Ｐ1 、中央位置Ｐ2 、周辺位置Ｐ3 でそれぞれの露光時間ｔ1 ″ｔ2 ″、ｔ3 ″は略等しくなくなり（ｔ1 ″≒ｔ2 ″≒ｔ3 ″）、露光ムラの発生を抑制することができる。
【００７０】
本実施の形態では、露光開口３０の中心位置の前後で微少加減速駆動することによって、定速駆動の場合に比べての幕速度の変化量を小さくし（Δｖ1 ＜Δｖ2 ）、先幕、後幕の両駆動部の相対位置関係にズレが生じても、露出精度に影響を及ぼさないようにしている。
図１８には、微少加減速制御の第２の制御例が示されている。
【００７１】
図１８では、図１５で説明した微少加減速制御に代えて、微少減速駆動から微少加速駆動に切り替える間に、定速駆動領域を設けたことを特徴としている。
即ち、露光開口３０の手前で微少減速駆動を中止し、その時点の角速度Ｖｃ−ΔＶで露光開口３０の中央付近を一定速度駆動する（図中▲５▼で示す領域）。その後、微少加速駆動に切り替え、幕が露光開口３０の範囲の終点に位置した時に設定速度Ｖｃとなるように制御する。
【００７２】
かかる制御によれば、図１８（ｂ）に示すように幕角速度の速度変化Δｖ3 を一層小さく抑えることができる。
図１９には、微少加減速制御の第３の制御例が示されている。
図１９では、図１６で示したように微少加減速度制御を行わずに一定速度駆動した場合における幕の揺動角加速度に反比例して、モータ１６の角速度を加減速度制御する。
【００７３】
即ち、上記関係式（２）を時間ｔで微分するとリンクＣＥの角加速度とクランクＡＢの角速度の関係式（３）が得られる。
【００７４】
【数３】
d2 φ／dt2 ＝−λ（１−λ2 ）sin θ・ω2 ／（１＋λ2 ＋２λcos θ）2 …（３）
但し、λ＝ＡＢ／ＣＥ、ω＝ dθ／dt
この関係式（３）より、モータ１６を一定角速度（ω＝一定）で駆動した場合の幕の揺動角加速度を求めることができる。こうして求めた揺動角速度に反比例してモータ１５の角速度を制御する。
【００７５】
定性的に言えば、モータ１６を定速駆動した場合における幕の揺動角速度は図１６（ｂ）で説明したように露光開口３０の中心位置の手前では単調的に増加し、中心位置で最大となり、以後単調的に減速する。
したがって、揺動角速度が増加する領域（前半）では、かかる速度変化分（増分）を相殺するように、モータ１６を減速駆動する。また、中央位置を通過した後は、速度変化分（減少分）を相殺するようにモータ１６を加速駆動する。
【００７６】
このような制御によって、図１９（ｂ）に示すように、幕の揺動角速度を略一定にすることができる。
図１に示した露光制御装置装置１０は、例えば図２０に示すようにバイオ・イメージングアナライザーの撮像部に適用される。
バイオ・イメージングアナライザーのＣＣＤ７０は、窒素ガス等の不活性ガスが封入されたチャンバー７２内に収納されている。ＣＣＤ７０の背面には冷却用のペルチエ素子７４が設けられ、約−３０°Ｃ程度に冷却されている。ＣＣＤ７０とペルチエ素子７４の各電極はシャンバー７２の外部の回路基板７８に接続されている。
【００７７】
ＣＣＤ７０の受光面が面するチャンバー７２の底面にはガラス板７６が設けられ、ガラス板７６の下方に上述した露光制御装置１０のシャッター羽根１２、１４が揺動走行するように配置される。尚、図中シャッター羽根１２、１４の下側に図示しない撮影レンズが組み付けられる。
そして、シャッター羽根１２、１４の揺動走行によって、前記ＣＣＤ７０の受光面が露光の露出範囲と露光制御装置１０の露光開口３０とを合致させて、このように、上述した露光制御装置によれば、モータ１６、１８を含むシャッターの駆動部８０をＣＣＤ７０の光軸から離れた場所に配置することが可能であり、しかも揺動スライダクランク機構によって低トルクの動作が可能で、耐久性にも優れるという効果を奏する。
【００７８】
本発明に係る露光制御装置は図２０に示したバイオ・イメージングアナライザーに好適であるが、これに限らず、一般的なカメラ等、フォーカルプレンシャッターが適用される種々の機器に広く適用が可能である。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る露光制御装置によれば、先幕部材と後幕部材とを共通の回転中心に回動自在に支持し、それぞれの部材を揺動スライダクランク機構によってモータ駆動するようにしたので、軽量化が可能で、かつ低トルク動作が可能である。従って、耐久性に優れるという利点がある。
【００８０】
かかる揺動スライダクランク式の露光制御装置において、先幕部材及び後幕部材が露光開口の範囲で揺動する場合に、その揺動範囲内でモータの角速度を微妙に減速又は加速駆動させることにより、シャッターの幕速を定速駆動又は近似定速駆動するようにしたので、先幕、後幕の駆動部の相対位置関係のズレが生じても露出精度に影響しないという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の形態に係る露光制御装置の構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、シャッター回路の構成を示すブロック図である。
【図３】揺動スライダクランク機構を説明するために用いた説明図である。
【図４】先幕の揺動範囲を説明する為に用いた平面図である。
【図５】図１に示した露光制御装置の動作を示す平面図であり、先幕による遮光状態を示す図である。
【図６】図１に示した露光制御装置の動作を示す平面図であり、全開状態を示す図である。
【図７】図１に示した露光制御装置の動作を示す平面図であり、後幕による遮光状態を示す図である。
【図８】先幕部材及び後幕部材の待機位置（スタート位置）を示す平面図である。
【図９】先幕部材の動作停止位置及び後幕部材の始動時の様子を示す平面図である。
【図１０】先幕部材の動作停止位置及び後幕部材の動作停止位置を示す平面図である。
【図１１】露光制御装置が適用されたＣＣＤカメラの処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】レリーズ信号割り込み（ＩＮＴ割り込み）サブルーチン処理を示すフローチャートである。
【図１３】タイマー割り込みサブルーチン処理を示すフローチャートである。
【図１４】シャッター動作タイミングのダイアグラムである。
【図１５】モータの駆動制御と幕の揺動角速度の関係を示す図であり、（ａ）はモータの角速度の変化を示す図、（ｂ）は、モータの角速度に対応する幕の揺動角速度の変化を示す図である。
【図１６】モータの角速度制御と幕の角速度及び幕位置の関係を示す図であり、（ａ）はモータの角速度の変化を示す図、（ｂ）は、モータの角速度に対応する幕の揺動角速度の変化を示す図、（ｃ）はモータの角速度に対応する幕位置の変化を示す図である。
【図１７】図１６に示した定速域における先幕及び後幕の幕位置の変化を示す曲線の部分拡大図である。
【図１８】微少加減速制御の第２の制御例を示す図である。
【図１９】微少加減速制御の第３の制御例を示す図である。
【図２０】図１に示した露光制御装置をバイオ・イメージングアナライザーに適用した様子を示す要部側面断面図である。
【符号の説明】
１０…露光制御装置
１２…シャッター羽根（先幕部材）
１４…シャッター羽根（後幕部材）
１２Ｃ、１４Ｃ…レバー部
１６…先幕駆動用のモータ
１８…後幕駆動用のモータ
２０…アーム部材（第１のクランク部材）
２２…アーム部材（第２のクランク部材）
２４、２６…地板
３０…露光開口
４２、４４…ピン
４６…フォトインタラプタ
４８…フォトインタラプタ
５０…中央演算処理装置（ＣＰＵ）
７０…ＣＣＤ
７２…チャンバー
【発明の属する技術分野】
本発明は露光制御装置に係り、特に、先幕と後幕との揺動走行を調節して露光を制御するフォーカルプレン方式の露光制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、バイオ・イメージングアナライザーの分野においては、ラジオ・アイソトープ（ＲＩ）を標識物質として用いるＲＩ方式が主流であったが、近年、化学発光を生じさせる標識物質を用い、標識された高分子を化学発光物質と接触させて化学発光を生じさせ、この化学発光を検出する化学発光法や、蛍光物質を標識物質として用い、励起光を照射して蛍光を生じさせ、この蛍光を検出する蛍光法などの非ＲＩ法が知られてきた。この非ＲＩ法においては、微弱な発光を検出する装置としてＣＣＤカメラが使用される。
【０００３】
ＣＣＤカメラは、暗所でも長時間露光により暗電流が増大することから、かかる暗電流を抑えるため、ＣＣＤは不活性ガスが封入されたチャンバーに収納され、−３０°Ｃ程度に冷却されている。また、撮影レンズには可能な限り明るいレンズが用いられる。
一方、撮影準備は室内光での中で作業するため非常に明るく、ＣＣＤカメラに要求される露出時間は１／１００秒から１時間程度という具合にその制御範囲は非常に広い。また、ＣＣＤの読出ノイズを低減すべく、ＣＣＤの駆動周波数を小さくする結果、電荷転送速度に時間がかかり、電荷転送中の多重露出による画質劣化が生じるという問題がある。かかる問題を解決するため、ＣＣＤの手前にシャッター機構（露光制御装置）が設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のバイオ・イメージングアナライザーのＣＣＤ周辺にはチャンバーや大口径のレンズが配置されているため、シャッター羽根以外の駆動機構をＣＣＤ近傍に設けることは困難である。従来のカメラ用のシャッターを大型化したのでは、全体に重く、大きなトルクを必要とするため、耐久性が問題となり、また、高価であるという欠点がある。
【０００５】
一方、従来のスライド式、又はギロチン式と呼ばれるシャッター機構は、小型で安価に製作することが可能であるが、シェーディング、露光ムラという性能上の欠点がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、簡単な機構で、全体的に軽量化を図るとともに、低トルク動作が可能で耐久性に優れる安価なフォーカルプレン方式の露光制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、共通の回転中心に回動自在に支持された先幕部材及び後幕部材をそれぞれ第１、第２のモータにより回転駆動される第１、第２のクランク部材とすべり連結し、前記先幕部材及び後幕部材を揺動スライダクランク機構によって揺動走行させ、露光開口の開閉を行うフォーカルプレン方式の露光制御装置において、前記先幕部材及び後幕部材が露光開口の範囲内で揺動する際の揺動角速度が略一定となるように前記第１、第２のモータを加減速制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記第１、第２のモータを定速駆動した後、前記先幕部材及び後幕部材が露光開口の周辺部から中央位置に向かって揺動する間に前記第１、第２のモータを減速駆動し、露光開口の中央位置から他方の周辺部に向かって揺動する間に前記第１、第２のモータを加速駆動することを特徴としている。
【０００７】
本発明によれば、先幕部材と後幕部材とを共通の回転中心に回動自在に支持し、それぞれの部材を揺動スライダクランク機構によってモータ駆動するようにしたので軽量化が可能で、かつ低トルク動作が可能である。従って、耐久性にも優れるという利点がある。
かかる揺動スライダクランク式の露光制御装置において、先幕部材及び後幕部材が露光開口の範囲で揺動する場合に、その揺動範囲内でモータの角速度を微妙に減速又は加速駆動させることにより、該揺動範囲内においてモータを一定の定速駆動した場合に生じる揺動角速度の変化を低減することができる。
【０００８】
このように、モータの駆動速度を微少加減速制御することで、シャッターの幕速を定速駆動又は近似定速駆動するようにしたので、第１、第２のモータを含む揺動スライダクランク機構で構成される先幕及び後幕の両駆動部の相対位置関係にズレが生じた場合でも露出精度に影響しないという利点がある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係る露光制御装置の実施の形態について詳説する。
図１は本発明の実施の形態に係る露光制御装置の構成を示す斜視図である。この露光制御装置１０は、先幕及び後幕を構成する一対のシャッター羽根１２、１４と、前記シャッター羽根１２、１４を駆動するモータ１６、１８と、モータ１６、１８の回転力を前記シャッター羽根１２、１４に伝えるアーム部材２０、２２とを有している。
【００１０】
先幕に相当するシャッター羽根１２（以下、先幕部材１２という）と、後幕に相当するシャッター羽根１４（以下、後幕部材１４という）とは、同一形状に形成され、同じ２つの部材どうしを表裏重ね合わせて一対の走行幕として用いられる。
前記先幕部材１２及び後幕部材１４には、それぞれ回転中心の孔１２Ａ、１４Ａを基端とする略扇状の遮光部１２Ｂ、１４Ｂとレバー部１２Ｃ、１４Ｃとが形成され、レバー部１２Ｃ、１４Ｃには直線状の長穴１２Ｄ、１４Ｄが形成されている。
【００１１】
前記先幕部材１２及び後幕部材１４は、地板２４と地板２６との間の空間に配置され、前記孔１２Ａ、１４Ａを介して回転軸２８を中心に回動自在に支持される。
前記地板２４、２６には露光開口３０、３０が形成され、前記先幕部材１２及び後幕部材１４が回転軸２８を中心に回動走行することによって前記露光開口３０が開閉され、露光量が制御される。露光開口３０は、例えば、後述するＣＣＤ７０の露出範囲に対応した大きさに形成される。
【００１２】
図１中手前側の地板２４には、スペーサ部材３６、３６を介して電子回路基板（ＳＨＣ基板）４０が取り付けられている。ＳＨＣ基板４０については後述するが（図２）、このＳＨＣ基板４０にはモータ駆動回路や中央演算処理装置（ＣＰＵ）等のシャッター駆動制御に関する各種回路（シャッター回路）が形成されている。
【００１３】
また、ＳＨＣ基板４０には、モータ１６、１８の軸が挿入される切欠溝４０Ａ、４０Ｂが形成されている。
モータ１６、１８は、同じ仕様のステッピングモータが用いられ、各モータ１６、１８の軸にはアーム部材２０、２２が圧入されている。アーム部材２０、２２は、両者同一形状の部材が用いられ、各アーム部材２０、２２の先端にはピン４２、４４が形成されている。
【００１４】
モータ１６、１８の軸は、前記ＳＨＣ基板４０の切欠溝４０Ａ、４０Ｂに沿って図中下側から挿入され、アーム部材２０、２２のピン４２、４４は地板２４に形成された丸孔３２、３４を介して先幕部材１２の長穴１２Ｄ、後幕部材１４の長穴１４Ｄにそれぞれ遊挿される。尚、モータ１６、１８は地板２４上にビスで固定される。こうして、アーム部材２０と先幕部材１２とがピン４２を介して長穴１２Ｄの範囲で移動可能に連結され、アーム部材２２と後幕部材１４とがピン４４を介して長穴１４Ｄの範囲で移動可能に連結される。
【００１５】
前記ＳＨＣ基板４０の上部両隅部には、アーム部材２０、２２の回転の基準位置（ホームポジション）を検出するフォトインタラプタ４６、４８が設けられる。アーム部材２０、２２のＬ字状の遮光片部２０Ａ、２２Ａがそれぞれフォトインタラプタ４６、４８の検出部を通過するときに、アーム部材２０、２２のホームポジションが検出される。
【００１６】
前記先幕部材１２、モータ１６、フォトインタラプタ４６等から成る先幕の構成と、前記後幕部材１４、モータ１８、フォトインタラプタ４８等から成る後幕の構成とは、対応する部材が全て同一のものが使用され、対応する各部材は露光開口３０に対して対称に配置されている。
従って、同じ部材を２個使用することにより、先幕と後幕とを構成することができ、部品の統一化を図ることができ低コスト化を図ることができる。
【００１７】
図２には、シャッター回路の構成を示すブロック図が示されている。
シャッター回路は、ＣＰＵ５０、モータ駆動回路５２、５４、前述したフォトインタラプタ４６、４８に相当するホームポジションセンサ５６、５８、ＥＥＰＲＯＭ６０等から成り、これらは図１に示したＳＨＣ基板４０に設けられる。ＳＨＣ基板４０部は、制御コネクタ６２を介して図示しないカメラの制御部（コントローラ）と接続されるとともに、コネクター６４、６６を介してモータ１６、１８と接続される。
【００１８】
モータ駆動回路５２は前記コネクター６４を介して先幕駆動用のモータ１６と電気的に接続され、ＣＰＵ５０から出力される信号に基づいて該モータ１６を駆動する。同様に、モータ駆動回路５４は前記コネクター６６を介して後幕駆動用のモータ１８と電気的に接続され、ＣＰＵ５０から出力される信号に基づいて該モータ１８を駆動する。
【００１９】
ホームポジションセンサ５６、５８は、アーム部材２０、２２のホームポジションを検出し、その検出信号をＣＰＵ５０に通知する。ＣＰＵ５０は、前記検出信号を基準にモータ１６、１８の駆動パルス信号を制御することで先幕部材１２及び後幕部材１４の回動位置を把握する。
ＥＥＰＲＯＭ６０には、モータ１６、１８の駆動を制御する制御プログラム等が記録されている。ＣＰＵ５０は、このプログラムに従って、カメラ側から入力する制御信号やホームポジションセンサ５６、６８からの検出信号等に基づいてモータ駆動回路５２、５４を制御する。
【００２０】
尚、制御コネクタ６２とＣＰＵ５０の間にはリセット手段６８が設けられ、制御コネクタ６２からＣＰＵ５０に供給される電源電圧が所定の電圧を下回った場合にＣＰＵ５０にリセットがかかるようになっている。
図１に示した露光制御装置の先幕及び後幕の駆動機構には、図３に示すように揺動スライダクランク機構が採用されている。即ち、モータ駆動により回転するアーム部材２０、２２をクランクＡＢ、このアーム部材２０、２２とピン４２、４４を介してすべり連結されるシャッター羽根１２、１４のレバー部１２Ｃ、１４ＣをリンクＣＥとする揺動スライダクランク機構が採用されている。
【００２１】
クランクＡＢの回転角θとリンクＣＥの揺動角φとの間には、次式（１）、
【００２２】
【数１】
φ＝tan -1（λ／１＋λcos θ） …（１）
但し、λ＝ＡＢ／ＣＥ
に示す関係がある。従って、モータ駆動によって、アーム部材２０が一回転すると、この回転動作に応じて先幕部材１２は図４に示す揺動角の範囲Ｒで一往復揺動することになる。尚、図４において後幕部材１４については図示されていないが、先幕部材１２と同じ回転中心（回転軸２８）に支持され、露光開口３０に対して先幕部材１２と対称に配置されており、アーム部材２２の一回転に対する後幕部材１４の往復揺動範囲は先幕部材１２と同等である。
【００２３】
このように、露光制御装置１０は、揺動スライダクランク機構によってモータ１６、１８の回転力を先幕部材１２、後幕部材１４の揺動運動に変換し、先幕部材１２と後幕部材１４を露光開口３０の上で揺動走行させている。
続いて、図５乃至図７を参照しながら、揺動スライダクランク機構が採用されたシャッターの動作を説明する。
【００２４】
シャッター始動時、先幕部材１２は露光開口３０を完全に遮光し、後幕部材１４は、露光開口３０を完全に開口する位置に待機にある（図５参照）。
シャッターレリーズ信号が入力すると、先ず先幕駆動用のモータ１６が駆動され、アーム部材２０は図５中反時計方向に回転する。この回転により、先幕部材１２は図中反時計方向に回動し、図６に示すように露光開口３０を完全に開口する状態まで移動する。
【００２５】
次いで、露出時間に相当する時間分遅れて後幕駆動用のモータ１８が駆動され、アーム部材２２は図６中反時計方向に回転する。この回転により後幕部材１４は図６中反時計方向に回動し、図７に示すように露光開口３０を遮光する位置に移動する。
先幕部材１２の退避（開口）、及び後幕部材１４の進出（遮光）という一連の動作によってシャッター動作が完了する。その後、後幕部材１４で露光開口３０を遮光した状態で、先幕駆動用のモータ１６を同方向に駆動し、先幕部材１２を図７中時計方向に回動させ、先幕部材１２を先幕スタート位置（露光開口を完全に遮光する位置）に戻す。そして、先幕部材１２で露光開口３０の遮光状態を確保してから、後幕駆動用のモータ１８を同方向に駆動し、後幕部材１４を図７中時計方向に回動させ、後幕スタート位置（露光開口３０から完全に退避した位置）にセットする。尚、先幕、後幕のスタート位置へのセット期間中、露光開口３０の遮光状態が維持されるのであれば、両モータ１６、１８を同時に駆動して先幕、後幕をスタート位置に復帰させてもよい。
【００２６】
図５乃至図７で示したように、シャッター動作時に先幕を露光開口３０から退避させる際には、アーム部材２０が先幕部材１２の回転中心から遠い軌道（外回り）を描く回転動作によって先幕部材１２を揺動させており、シャッター動作完了後のスタート位置へのセットの際には、アーム部材２０が先幕部材１２の回転中心に近い軌道（内回り）を描く回転動作によって先幕部材１２を揺動させている。
【００２７】
同様に、シャッター動作時に後幕を露光開口３０上に進入させる際には、アーム部材２２が先幕部材１４の回転中心から遠い軌道（外回り）を描く回転動作によって後幕部材１４を揺動させており、シャッター動作完了後のスタート位置へのセットの際には、アーム部材２２が後幕部材１４の回転中心に近い軌道（内回り）を描く回転動作によって先幕部材１４を揺動させている。
【００２８】
このように、上記露光制御装置１０は、揺動スライダクランク機構を利用したことにより、先幕、後幕を低トルクで走行させることができるという利点がある。これにより、モータ１６、１８の省力化を図ることができるとともに、耐久性を高めることができる。
続いて、先幕及び後幕の動作について図８乃至図１０を参照しながら制御の手順に従って説明する。
【００２９】
図８には、シャッター幕の待機位置（スタート位置）が示されている。シャッター動作を指令する信号（シャッターレリーズ信号）がＣＰＵ５０に入力するまでの期間、先幕部材１２は図中実線で示したように、露光開口３０を完全に遮光する位置（Ａ0 ）で停止している。この先幕スタート位置Ａ0 は、同図中一点鎖線で示した最大揺動位置Ａ1 よりも小さい揺動角であって、先幕部材１２の遮光部１２Ｂの下側の縁が露光開口３０の左下隅部の縁に接する位置である。
【００３０】
他方、後幕部材１４は、露光開口３０から完全に退避した状態、即ち、完全開口の位置（Ｂ0 ）で停止している。この後幕スタート位置Ｂ0 は、同図中一点鎖線で示した最大揺動位置Ｂ1 よりも小さい揺動角であって、後幕部材１４の遮光部１４Ｂの上側の縁が露光開口３０の左下隅部の縁に接するようになっている。
シャッターレリーズ信号が入力すると、先幕駆動用のモータ１６が一定の回転方向に駆動される。このモータ駆動により、先幕部材１２は前記先幕スタート位置Ａ0 から図中時計方向に回動され、最大揺動位置Ａ1 に達した後、回動方向が反転し、図中反時計方向に回動する。
【００３１】
前記先幕部材１２が露光開口３０を完全に遮光した状態で揺動可能な範囲、即ち、先幕スタート位置Ａ0 と最大揺動位置Ａ1 とで規定される揺動範囲を先幕遮光範囲と呼ぶことにすると、この先幕遮光範囲内において先幕スタート位置Ａ0 から始動して最大揺動位置Ａ1 を経由する往復揺動の間にモータ１６が加速駆動される。そして、先幕部材１２が先幕遮光範囲を通過し、露光開口３０を開口し始める時点でモータ１６は所定の設定角速度に達する。先幕部材１２の遮光部１２Ｂが露光開口３０の開口領域を広げながら走行し、やがて図９に示すように露光開口３０が完全に開口される。
【００３２】
この期間、即ち、前記先幕部材１２が露光開口３０の一部を閉ざして揺動する範囲を先幕通過範囲と呼ぶことにすると、先幕部材１２が先幕通過範囲（露光開口の範囲に相当）を走行中は先幕の揺動角速度が略一定となるように、モータ１６が駆動制御される。先幕通過範囲を走行中の先幕の揺動角速度の変動を小さくする為のモータ１６の駆動制御ついては後述する（図１５）。
【００３３】
図９に示したように、先幕部材１２の遮光部１２Ｂの下側の縁が露光開口３０の左上隅部の縁を通過した時点（Ａ2 ）でモータ１６が減速駆動され、同図中一点鎖線で示した最大揺動位置Ａ3 に達した後、先幕部材１２の回動方向が反転し、先幕部材１２の遮光部１２Ｂの下側の縁が露光開口３０の左上隅部の縁に接する位置Ａ2 で先幕部材１２が停止される。この停止位置を先幕停止位置とよぶ。
【００３４】
前記先幕部材１２が露光開口３０を完全に開口した状態で揺動可能な範囲、即ち、先幕停止位置Ａ2 と最大揺動位置Ａ3 とで規定される揺動範囲を先幕開口範囲と呼ぶことにすると、この先幕開口範囲内で、先幕部材１２が露光開口３０を完全に開口し始めた位置（Ａ2 ）から最大揺動位置Ａ3 を経由して先幕停止位置Ａ2 に至るまでの往復揺動の間にモータ１６が減速駆動される。
【００３５】
続いて、先幕の停止後、露光時間（シャッター秒時）に応じて後幕駆動用のモータ１８の駆動が開始される。該モータ１８が駆動されると、後幕部材１４は後幕スタート位置Ｂ0 から図９中時計方向に回動し、同図中の最大揺動位置Ｂ1 に達した後、後幕部材１４の回動方向が反転し、図中反時計方向に回動する。
前記後幕部材１４が露光開口３０を完全に開口した状態で揺動可能な範囲、即ち、後幕スタート位置Ｂ0 と最大揺動位置Ｂ1 とで規定される揺動範囲を後幕開口範囲と呼ぶことにすると、この後幕開口範囲内において後幕スタート位置Ｂ0 から始動して最大揺動位置Ｂ1 を経由する往復揺動の間にモータ１８が加速駆動される。そして後幕部材１４が後幕開口範囲を通過し、後幕部材１４が露光開口３０を遮光し始める時点でモータ１８は所定の設定角速度に達する。
【００３６】
後幕部材１４の遮光部１４Ｂが露光開口３０の開口領域を徐々に狭めながら走行し、やがて図１０に示すように露光開口１０が完全に遮光される。この期間、即ち、前記後幕部材１４が露光開口３０の一部を閉ざして揺動する範囲を後幕通過範囲と呼ぶことにすると、後幕部材１４が後幕通過範囲（露光開口の範囲に相当）を走行中は後幕の揺動角速度が略一定となるように、モータ１８が駆動制御される。後幕通過範囲を走行中の後幕の揺動角速度の変動を小さくする為のモータ１８の駆動制御ついては後述する（図１５）。
【００３７】
図１０に示したように、後幕部材１４の遮光部１４Ｂの上側の縁が露光開口３０の左上隅部の縁を通過した時点（Ｂ2 ）でモータ１８が減速駆動が行われ、同図の一点鎖線で示した最大揺動位置Ｂ3 に達した後、後幕部材１４の回動方向が反転し、後幕部材１４の遮光部１４Ｂの下側の縁が露光開口３０の左上隅部の縁に接する位置Ｂ2 で後幕部材１４が停止される。この停止位置を後幕停止位置Ｂ2 とよぶ。
【００３８】
図１１には、上記構成の露光制御装置が適用されたＣＣＤカメラの処理の流れを示すフローチャートである。
電源投入後、メインルーチンの処理が開始されると、先ず初期設定が行われる（ステップＳ１０、以下ステップ番号のみを示す）。この初期設定ではシャッター状態フラグ（シャター初期化フラグ）がセットされる他、各種のパラメータの初期設定が行われる。
【００３９】
次いで、シャッター状態フラグの判別が行われる（Ｓ１２）。シャッター状態フラグは、７種類存在し、詳しくは後述するが、シャッターレリーズフラグ、シャッター初期化フラグ、先幕ホームポジション（ＨＰ）サーチフラグ、後幕ＨＰサーチフラグ、先幕位置送り駆動フラグ、後幕位置送り駆動フラグ、シャッター許可モードフラグがある。Ｓ１２では、シャッター状態フラグが上記７種類の状態のうち何れのフラグがセットされているかを判別し、フラグのセット状態に応じて処理経路を選択する。
【００４０】
メインルーチン処理の開始直後は、初期設定（Ｓ１０）によってシャッター初期化フラグがセットされているので、シャッター初期化処理に移行し、処理はＳ１４に進む。
Ｓ１４においてシャッター動作が完了しているか否かが確認される。初期設定（Ｓ１０）直後にはシャッター動作は行われていないので処理はＳ１６に進み、先幕ＨＰサーチフラグがセットされる。その後、先幕駆動用のモータ１６が駆動され、先幕のホームポジション検出が開始され（Ｓ１８）、処理はＳ１２に戻る。
【００４１】
Ｓ１２においてシャッター動作フラグの状態が確認されるが、Ｓ１６において先幕ＨＰサーチフラグがセットされているので先幕ＨＰサーチ処理に移行し、処理はＳ２０に進む。Ｓ２０において、先幕のホームポジション（ＨＰ1 ）が検出されたか否かが判別され、未だ検出されていない場合、処理はＳ１２に戻り、ＨＰ1 が検出されるまで処理（Ｓ１２、Ｓ２０）がループする。
【００４２】
Ｓ２０において、アーム部材２０の遮光片部がフォトインタラプタ４６の検出部に進入しＨＰ1 が検出されると、先幕スタート位置送りフラグがセットされ（Ｓ２２）、先幕のスタート位置送り駆動が開始される（Ｓ２４）。先幕スタート位置は、ＨＰ1 から所定のパルス数送った位置に定められており、ＨＰ1 位置から所定のパルス数分だけ先幕駆動用のモータ１６が駆動される。そして、処理はＳ１２に戻る。
【００４３】
Ｓ１２のフラグ判別では、Ｓ２２において先幕スタート位置送り駆動フラグがセットされているので、先幕位置送り駆動処理に移行し、処理はＳ２６に進む。そして、Ｓ２６において、先幕のスタート位置送りが完了したか否かが判別される。
先幕スタート位置送り未了の場合、処理はＳ１２に戻り、先幕スタート位置送りの完了が確認されるまで処理（Ｓ１２、Ｓ２６）がループする。Ｓ２６において先幕スタート位置送りが完了すると、先幕駆動用のモータ１６の駆動が停止され（Ｓ２８）、次いで後幕ＨＰサーチフラグがセットされる（Ｓ３０）。次いで、後幕動用のモータ１８が駆動されるとともに後幕のホームポジション検出が開始され（Ｓ３２）、処理はＳ１２に戻る。
【００４４】
Ｓ３０において後幕ＨＰサーチフラグがセットされているので、Ｓ１２から後幕ＨＰサーチ処理に移行し、処理はＳ３４に進む。Ｓ３４において後幕のホームポジションＨＰ2 が検出されたか否かが判別され、未だ検出されていなければ処理はＳ１２に戻り、ＨＰ2 が検出されるまで処理（Ｓ３４、Ｓ１２）がループする。
Ｓ３４においてアーム部材２２の遮光片部がフォトインタラプタ４８の検出部に進入しＨＰ2 が検出されると、後幕スタート位置送りフラグがセットされる（Ｓ３６）。そして、後幕駆動用のモータ１８が駆動され、後幕のスタート位置送り駆動が開始される（Ｓ３８）。そして、処理はＳ１２に戻る。
【００４５】
Ｓ１２においてシャッター動作フラグの状態が確認されるが、後幕スタート位置送り駆動フラグがセットされているので、後幕位置送り駆動処理に移行し、処理はＳ４０に進む。Ｓ４０において、後幕のスタート位置送りが完了したか否かが判別される。
後幕スタート位置は、ＨＰ2 から所定のパルス数送った位置に定められており、後幕スタート位置送り未了の場合、処理はＳ１２に戻り、後幕スタート位置送りの完了が検出されるまで処理（Ｓ４０、Ｓ１２）がループする。Ｓ４０において後幕スタート位置送り完了が検出されると、レリーズ信号割り込みが許容され（Ｓ４２）、後幕駆動用モータ１８の駆動が停止される（Ｓ４４）。次いでシャッター許可フラグがセットされ（Ｓ４６）、処理はＳ１２に戻る。
【００４６】
Ｓ１２のフラグ判別では、Ｓ４６においてシャッター許可モードフラグがセットされているので、シャッター許可モード処理に移行し、処理はＳ４８に進む。そして、Ｓ４８においてシャッター駆動中であるか否かが判別される。レリーズ信号の入力がなく、シャッターが未動作の場合、処理はＳ１２に戻り、シャッターレリーズ信号の割り込み（ＩＮＴ割り込み）があるまで、処理（Ｓ４８、Ｓ１２）はループする。レリーズ信号の割り込み（ＩＮＴ割り込み）があると、図１２に示すＩＮＴ割り込みサブルーチンに移行する。
【００４７】
ＩＮＴ割り込み処理が開始されると（Ｓ５０）、先ず露光時間を規定するシャッター秒時データの読み込みが行われ（Ｓ５２）、次いで先幕のモータ駆動が開始される（Ｓ５４）。そして、後幕駆動のタイミングを規定するシャッター秒時タイマーをスタートさせ（Ｓ５６）、タイマー割り込みを許可する（Ｓ５８）。
その後、図１１に示したメインルーチンに戻る。
【００４８】
ＩＮＴ割り込みがあると、Ｓ４８においてシャッター駆動中であると判別され、レリーズ信号割り込みが禁止される（Ｓ６０）。その後、シャッターレリーズフラグがセットされ（Ｓ６２）、処理はＳ１２に戻る。
Ｓ６２において、シャッターレリーズフラグがセットされているので、Ｓ１２ではシャッターレリーズ処理に移行し、処理はＳ６４に進む。Ｓ６４において先幕が所定の位置（図９で示した先幕停止位置Ａ2 ）に位置したか否かが判別され、未だ、先幕停止位置Ａ2 に到達しない場合には、処理はＳ６８に進む。Ｓ６８では後幕がシャッター動作によって所定の位置（図１０で示した後幕停止位置Ｂ2 ）に達したか否かが判別されるが、先幕動作が未了の場合、Ｓ６８においても後幕が後幕停止位置Ｂ2 に位置していることは無く、処理はＳ１４に進む。
【００４９】
Ｓ１４においてシャッター動作は完了していないので、処理はＳ１２に戻り、先幕のシャッター動作が完了して先幕停止位置Ａ2 に位置することが確認されるまで、処理（Ｓ６４、Ｓ６８、Ｓ１４、Ｓ１２）はループする。
Ｓ６４において先幕シャッターが先幕停止位置Ａ2 に位置したことが確認されたのち、先幕駆動用のモータ１６が停止される（Ｓ６６）。
【００５０】
一方、後幕は、前述したタイマー割り込みを契機として動作が開始されるので、タイマー割り込みが無い間、後幕部材１４は後幕スタート位置Ｂ0 で待機している。従って、この待機期間中は、Ｓ６８において後幕が後幕停止位置Ｂ2 に位置することはなく、Ｓ１４においてシャッター動作も完了しないので処理はＳ１２に戻り、タイマー割り込みがあるまで処理（Ｓ６８、Ｓ１４、Ｓ１２）はループする。
【００５１】
タイマー割り込みがあると、図１３に示すサブルーチンに移行する。タイマー割り込み処理が開始されると（Ｓ７０）、後幕駆動が行われるとともに（Ｓ７２）、秒時タイマーを停止してタイマー割り込みを禁止する（Ｓ７４）。そして図１１に示したメインルーチンに戻る。
Ｓ６８において後幕が後幕停止位置Ｂ2 に達したことが確認されると、後幕駆動用のモータ１８が停止される（Ｓ７６）。
【００５２】
次いで、Ｓ１４においてシャッター動作が完了したか否かが確認された後、先幕ＨＰサーチフラグがセットされ（Ｓ１６）、先幕サーチ駆動が開始される（Ｓ１８）。以後、処理はＳ１２に戻り、上述した処理が繰り返される。
図１４には、シャッター動作タイミングのダイアグラムが示されている。図中（Ａ）は先幕駆動モータの回転角、（Ｂ）は後幕駆動モータの回転角、（Ｃ）は、ホームポジションセンサの信号、（Ｄ）はシャッター幕の動作、（Ｅ）は、入出力（Ｉ／Ｏ）ポートの出力ポートの信号、（Ｆ）は入力ポートの信号を示している。
【００５３】
図１１で説明したメインルーチンの処理が開始され、先幕ＨＰサーチ駆動が開始されると（Ｓ１８）、先幕駆動用のモータ１６は一定の回転方向に駆動される（（Ａ）参照）。モータ１６の回転角が１８０度になった時に、フォトインタラプタ４６が先幕のホームポジション（ＨＰ1 ）を検出し、その検出信号を出力する（（Ｃ）参照）。先幕のホームポジション（ＨＰ1 ）検出後、所定パルス数分だけモータ１６を回転させ、例えば、回転角１５３度で停止させる。この位置が図８で示した先幕スタート位置（Ａ0 ）に相当する。
【００５４】
先幕スタート位置のセットが完了した後、後幕のＨＰサーチ駆動が開始され（Ｓ３２）、後幕駆動用のモータ１８が一定の方向に駆動される（（Ｂ）参照）。
モータ１８の回転角が１８０度に達した時に、フォトインタラプタ４８が後幕のホームポジション（ＨＰ2 ）を検出し、その検出信号を出力する（（Ｃ）参照）。後幕のホームポジション（ＨＰ2 ）検出後、所定パルス数分モータ１８を回転させ、例えば、回転角１５３度で停止させる。この位置が図８で示した後幕スタート位置（Ｂ0 ）に対応している。
【００５５】
両幕がスタート位置にセットされると、シャッターレーリーズ信号の入力待機状態となる。
その後、（Ｆ）に示したように入力ポート（SSS)からシャッター割込信号が加わると、その立ち上がりに同期してデータバス(Data-BUS)からシャッタースピード等のデータ読み込みが行われ、シャッター割込信号の立ち下がり後にシャッター動作、即ち、先幕駆動用のモータ１６の駆動が開始される。
【００５６】
モータ１６は所定の回転角（例えば−４５度）まで加速駆動される。この加速領域が、図８で説明した先幕遮光範囲の往復揺動に相当する。
加速領域（回転角：−１５３度〜−４５度）を過ぎ、−４５度から＋４５度までの間は後述する微少加減速駆動される。この微少加減速領域が図８で説明した先幕通過範囲の走行に相当する。
【００５７】
そして、先幕が露光開口３０を完全に開口した状態（回転角＋４５度）に達すると減速駆動に転じ、＋１５３度の回転角でモータ１６が停止される。この減速領域が図９で説明した先幕開口範囲の往復揺動に相当する。
他方、後幕部材１４は、先幕が動作を開始した後、露光時間を規定するシャッター秒時データに応じて駆動が開始される（（Ｂ）参照）。
【００５８】
後幕駆動用のモータ１８は、上述の先幕駆動用のモータ１６と同様に、所定の回転角（例えば−４５度）まで加速駆動される。この加速領域が、図１０に示した後幕遮光範囲の往復揺動に相当する。
その後＋４５度までの間、後述する微少加減速駆動され、後幕が露光開口３０を完全に遮光した状態（回転角＋４５度）に達すると減速駆動に切替えられ、＋１５３度の位置で停止する。
【００５９】
両幕のシャッター動作が完了すると、所定の待ち時間後にシャッターセット動作に移行する。即ち、先幕駆動用のモータ１６が駆動され、先幕のホームポジションサーチが行われる。モータ１６の回転角１８０度の時に先幕ホームホジション（ＨＰ1 ）が検出され、ＨＰ1 検出後、更に所定のパルス数分だけモータ１６が駆動され、先幕部材１２は図８に示した先幕スタート位置Ａ0 （回転角１５３度）で停止する。
【００６０】
先幕スタート位置セット完了後、後幕駆動用のモータ１８が駆動され、後幕のホームポジションサーチが行われる。モータ１８の回転角１８０度の時に後幕ホームポジション（ＨＰ2 ）が検出され、ＨＰ2 検出後、更に所定のパルス数分だけモータ１８が駆動され、後幕部材１４は図８に示した後幕スタート位置Ｂ0 （回転角１５３度）で停止する。先幕及び後幕が共にスタート位置にセットされた状態で、次なるシャッターレリーズ信号の入力を待機する。
【００６１】
次に、モータ１６、１８の駆動制御について説明する。
図３で説明したように、揺動スライダクランク機構においては、クランクＡＢの回転角θとリンクＣＥの揺動角φとの間に上記式（１）なる関係がある。
式（１）を時間ｔで微分するとリンクＣＥの角速度とクランクＡＢの角速度の関係式（２）が得られる。
【００６２】
【数２】
dφ／dt ＝λ（λ＋cos θ）ω／（１＋λ2 ＋２λcos θ）…（２）
但し、λ＝ＡＢ／ＣＥ、ω＝ dθ／dt
この関係式（２）が示すように、クランクＡＢの角速度を一定に動かしても、クランク機構のリンクＣＥの角速度は一定にならない。
【００６３】
即ち、露光制御装置１０において、モータ１６、１８の角速度を一定に駆動してもクランク機構後のシャッター羽根１２、１４の揺動角速度（幕速）は一定にならず加減速する。
露光制御装置１０では、先幕及び後幕が露光開口３０の範囲を走行中の揺動角速度を略一定にするために、例えば、図１５に示すような制御を行う。図１５（ａ）にはモータの角速度の変化が示され、（ｂ）にはモータの角速度に対応する幕部材の揺動角速度の変化が示されている。
【００６４】
尚、先幕部材１２と後幕部材１４とは同等の制御を行うので、以下、先幕の駆動を例に説明する。
先幕スタート位置（Ａ0 ）で待機中レリーズ信号が入力すると、モータ１６の駆動が開始され、加速域（▲１▼）の間にモータ１６の角速度が初期速度Ｖｓから設定速度Ｖｃまで加速される。この加速領域▲１▼では、先幕の揺動角速度は最大揺動位置（Ａ1 ）のときゼロになり、以後ｖｃまで増大する。
【００６５】
モータ１６の角速度が設定速度Ｖｃに達してから、所定時間定速駆動される。その後、先幕が露光開口３０の範囲に進入すると、先幕が露光開口３０の中央位置に達するまでの期間モータ１６を微少減速駆動する。そして、先幕が中央位置に到達した時点で、微少加速駆動に切り替える。そして、先幕が露光開口３０の範囲の終点に位置した時に設定速度Ｖｃとなるように制御する（図中▲２▼の領域）。
【００６６】
このように、露光開口３０の中央位置の前後で微少加減速することで、露光開口３０の範囲内における幕の揺動角速度の変化量Δｖ1 を小さくすることができ、揺動角速度を略一定に保つことができる。
先幕が露光開口３０を通過した後は、モータ１６を減速駆動し、最大揺動位置Ａ3 を経由して先幕停止位置Ａ2 で停止させる（図中▲３▼の領域）。尚、幕の揺動角速度がゼロになる点が最大揺動位置Ａ3 に相当する。
【００６７】
シャッター動作後のシャッターセット動作（図中▲４▼の領域）では、幕速度の変化による露光量のバラツキという問題が生じないので、幕速度の安定化制御の必要性はない。従って、シャッターセット動作時には、モータ１６を定速駆動させる。
仮に、上述した微少加減速域▲２▼を図１６（ａ）のように一定速度制御したとすると、図１６（ｂ）に示すように、幕の揺動角速度は露光開口３０の中央位置で最大となり、露光開口３０範囲内で揺動角速度の変化量Δｖ2 も前述のΔｖ1 に比べて大きい。従って、場所による速度の変化が無視できなくなる。
【００６８】
図１６（ａ）に示すように上述の微少加減速域に代えて定速域とした場合、幕位置の変化は図１６（ｃ）のようになる。この定速域では、幕位置は概ね直線的に変化するが、実際には曲線となっている（図１７参照）。
先幕の駆動系と後幕の駆動系が完全に対称な関係にある場合、図１７（ａ）に示すように露光開口３０の周辺位置Ｐ1 、中央位置Ｐ2 、及び他の周辺位置Ｐ3 でそれぞれの露光時間ｔ1 、ｔ2 、ｔ3 は等しくなる（ｔ1 、ｔ2 、ｔ3 ）ので、露光ムラという問題は生じないが、先幕の駆動系と後幕の駆動系の相対位置がずれた場合、図１７（ｂ）に示すように露光開口３０の周辺位置Ｐ1 、中央位置Ｐ2 、及び他の周辺位置Ｐ3 でそれぞれの露光時間ｔ1 ′、ｔ2 ′、ｔ3 ′は不均一になり（ｔ1 ′≠ｔ2 ′≠ｔ3 ′）、露光ムラが生じる。
【００６９】
これに対して、図１７（ｃ）に示すように、揺動角速度を定速化し、幕位置を時間に対して直線的変化に近づければ、先幕の駆動系と後幕の駆動系の相対位置がずれた場合でも、露光開口の周辺位置Ｐ1 、中央位置Ｐ2 、周辺位置Ｐ3 でそれぞれの露光時間ｔ1 ″ｔ2 ″、ｔ3 ″は略等しくなくなり（ｔ1 ″≒ｔ2 ″≒ｔ3 ″）、露光ムラの発生を抑制することができる。
【００７０】
本実施の形態では、露光開口３０の中心位置の前後で微少加減速駆動することによって、定速駆動の場合に比べての幕速度の変化量を小さくし（Δｖ1 ＜Δｖ2 ）、先幕、後幕の両駆動部の相対位置関係にズレが生じても、露出精度に影響を及ぼさないようにしている。
図１８には、微少加減速制御の第２の制御例が示されている。
【００７１】
図１８では、図１５で説明した微少加減速制御に代えて、微少減速駆動から微少加速駆動に切り替える間に、定速駆動領域を設けたことを特徴としている。
即ち、露光開口３０の手前で微少減速駆動を中止し、その時点の角速度Ｖｃ−ΔＶで露光開口３０の中央付近を一定速度駆動する（図中▲５▼で示す領域）。その後、微少加速駆動に切り替え、幕が露光開口３０の範囲の終点に位置した時に設定速度Ｖｃとなるように制御する。
【００７２】
かかる制御によれば、図１８（ｂ）に示すように幕角速度の速度変化Δｖ3 を一層小さく抑えることができる。
図１９には、微少加減速制御の第３の制御例が示されている。
図１９では、図１６で示したように微少加減速度制御を行わずに一定速度駆動した場合における幕の揺動角加速度に反比例して、モータ１６の角速度を加減速度制御する。
【００７３】
即ち、上記関係式（２）を時間ｔで微分するとリンクＣＥの角加速度とクランクＡＢの角速度の関係式（３）が得られる。
【００７４】
【数３】
d2 φ／dt2 ＝−λ（１−λ2 ）sin θ・ω2 ／（１＋λ2 ＋２λcos θ）2 …（３）
但し、λ＝ＡＢ／ＣＥ、ω＝ dθ／dt
この関係式（３）より、モータ１６を一定角速度（ω＝一定）で駆動した場合の幕の揺動角加速度を求めることができる。こうして求めた揺動角速度に反比例してモータ１５の角速度を制御する。
【００７５】
定性的に言えば、モータ１６を定速駆動した場合における幕の揺動角速度は図１６（ｂ）で説明したように露光開口３０の中心位置の手前では単調的に増加し、中心位置で最大となり、以後単調的に減速する。
したがって、揺動角速度が増加する領域（前半）では、かかる速度変化分（増分）を相殺するように、モータ１６を減速駆動する。また、中央位置を通過した後は、速度変化分（減少分）を相殺するようにモータ１６を加速駆動する。
【００７６】
このような制御によって、図１９（ｂ）に示すように、幕の揺動角速度を略一定にすることができる。
図１に示した露光制御装置装置１０は、例えば図２０に示すようにバイオ・イメージングアナライザーの撮像部に適用される。
バイオ・イメージングアナライザーのＣＣＤ７０は、窒素ガス等の不活性ガスが封入されたチャンバー７２内に収納されている。ＣＣＤ７０の背面には冷却用のペルチエ素子７４が設けられ、約−３０°Ｃ程度に冷却されている。ＣＣＤ７０とペルチエ素子７４の各電極はシャンバー７２の外部の回路基板７８に接続されている。
【００７７】
ＣＣＤ７０の受光面が面するチャンバー７２の底面にはガラス板７６が設けられ、ガラス板７６の下方に上述した露光制御装置１０のシャッター羽根１２、１４が揺動走行するように配置される。尚、図中シャッター羽根１２、１４の下側に図示しない撮影レンズが組み付けられる。
そして、シャッター羽根１２、１４の揺動走行によって、前記ＣＣＤ７０の受光面が露光の露出範囲と露光制御装置１０の露光開口３０とを合致させて、このように、上述した露光制御装置によれば、モータ１６、１８を含むシャッターの駆動部８０をＣＣＤ７０の光軸から離れた場所に配置することが可能であり、しかも揺動スライダクランク機構によって低トルクの動作が可能で、耐久性にも優れるという効果を奏する。
【００７８】
本発明に係る露光制御装置は図２０に示したバイオ・イメージングアナライザーに好適であるが、これに限らず、一般的なカメラ等、フォーカルプレンシャッターが適用される種々の機器に広く適用が可能である。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る露光制御装置によれば、先幕部材と後幕部材とを共通の回転中心に回動自在に支持し、それぞれの部材を揺動スライダクランク機構によってモータ駆動するようにしたので、軽量化が可能で、かつ低トルク動作が可能である。従って、耐久性に優れるという利点がある。
【００８０】
かかる揺動スライダクランク式の露光制御装置において、先幕部材及び後幕部材が露光開口の範囲で揺動する場合に、その揺動範囲内でモータの角速度を微妙に減速又は加速駆動させることにより、シャッターの幕速を定速駆動又は近似定速駆動するようにしたので、先幕、後幕の駆動部の相対位置関係のズレが生じても露出精度に影響しないという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の形態に係る露光制御装置の構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、シャッター回路の構成を示すブロック図である。
【図３】揺動スライダクランク機構を説明するために用いた説明図である。
【図４】先幕の揺動範囲を説明する為に用いた平面図である。
【図５】図１に示した露光制御装置の動作を示す平面図であり、先幕による遮光状態を示す図である。
【図６】図１に示した露光制御装置の動作を示す平面図であり、全開状態を示す図である。
【図７】図１に示した露光制御装置の動作を示す平面図であり、後幕による遮光状態を示す図である。
【図８】先幕部材及び後幕部材の待機位置（スタート位置）を示す平面図である。
【図９】先幕部材の動作停止位置及び後幕部材の始動時の様子を示す平面図である。
【図１０】先幕部材の動作停止位置及び後幕部材の動作停止位置を示す平面図である。
【図１１】露光制御装置が適用されたＣＣＤカメラの処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】レリーズ信号割り込み（ＩＮＴ割り込み）サブルーチン処理を示すフローチャートである。
【図１３】タイマー割り込みサブルーチン処理を示すフローチャートである。
【図１４】シャッター動作タイミングのダイアグラムである。
【図１５】モータの駆動制御と幕の揺動角速度の関係を示す図であり、（ａ）はモータの角速度の変化を示す図、（ｂ）は、モータの角速度に対応する幕の揺動角速度の変化を示す図である。
【図１６】モータの角速度制御と幕の角速度及び幕位置の関係を示す図であり、（ａ）はモータの角速度の変化を示す図、（ｂ）は、モータの角速度に対応する幕の揺動角速度の変化を示す図、（ｃ）はモータの角速度に対応する幕位置の変化を示す図である。
【図１７】図１６に示した定速域における先幕及び後幕の幕位置の変化を示す曲線の部分拡大図である。
【図１８】微少加減速制御の第２の制御例を示す図である。
【図１９】微少加減速制御の第３の制御例を示す図である。
【図２０】図１に示した露光制御装置をバイオ・イメージングアナライザーに適用した様子を示す要部側面断面図である。
【符号の説明】
１０…露光制御装置
１２…シャッター羽根（先幕部材）
１４…シャッター羽根（後幕部材）
１２Ｃ、１４Ｃ…レバー部
１６…先幕駆動用のモータ
１８…後幕駆動用のモータ
２０…アーム部材（第１のクランク部材）
２２…アーム部材（第２のクランク部材）
２４、２６…地板
３０…露光開口
４２、４４…ピン
４６…フォトインタラプタ
４８…フォトインタラプタ
５０…中央演算処理装置（ＣＰＵ）
７０…ＣＣＤ
７２…チャンバー
Claims (3)
- 共通の回転中心に回動自在に支持された先幕部材及び後幕部材をそれぞれ第１、第２のモータにより回転駆動される第１、第２のクランク部材とすべり連結し、前記先幕部材及び後幕部材を揺動スライダクランク機構によって揺動走行させ、露光開口の開閉を行うフォーカルプレン方式の露光制御装置において、
前記先幕部材及び後幕部材が露光開口の範囲内で揺動する際の揺動角速度が略一定となるように前記第１、第２のモータを加減速制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記第１、第２のモータを定速駆動した後、前記先幕部材及び後幕部材が露光開口の周辺部から中央位置に向かって揺動する間に前記第１、第２のモータを減速駆動し、露光開口の中央位置から他方の周辺部に向かって揺動する間に前記第１、第２のモータを加速駆動することを特徴とする露光制御装置。 - 前記減速駆動から前記加速駆動に切り替える間に前記第１、第２のモータを定速駆動する定速駆動領域を設けたことを特徴とする請求項１の露光制御装置。
- 共通の回転中心に回動自在に支持された先幕部材及び後幕部材をそれぞれ第１、第２のモータにより回転駆動される第１、第２のクランク部材とすべり連結し、前記先幕部材及び後幕部材を揺動スライダクランク機構によって揺動走行させ、露光開口の開閉を行うフォーカルプレン方式の露光制御装置において、
前記先幕部材及び後幕部材が露光開口の範囲内で揺動する際の揺動角速度が略一定となるように前記第１、第２のモータを加減速制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記第１又は第２のモータを定速駆動して前記先幕部材又は後幕部材を前記露光開口の範囲内で揺動させた場合の揺動角加速度に反比例して前記第１、第２のモータの角速度を加減速制御することを特徴とする露光制御装置。
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