JP4181955B2 - 光量調節装置及びカメラ - Google Patents

Description

本発明は、絞り装置等の光量調節装置や該光量調節装置を具備したカメラに関するものである。

従来、ビデオカメラなどに用いられている光量調節装置は、駆動コイルへの通電量により２枚の絞り羽根を開閉動作させるガルバノ式アクチュエータと、絞りの位置検知用のホール素子と、絞り位置の制御信号を出力する回路とを備えたものが公知である。しかしながらこのシステムにおいては、１）位置検知用センサ（ホール素子）やその検出回路、調整回路など部品点数も多く複雑である、２）シャッタ機能を加味するために駆動コイルの抵抗値を下げる必要があるため絞り動作の消費電力も低下してしまう、といった欠点がある。これらを改善する目的で、近年ではステッピングモータを用いた絞り装置が発案されている。

例えば特許文献１では、ステッピングモータを用いた絞り装置において、リセットセンサを絞り切った位置に設け、電源ＯＦＦ時にはこのリセットセンサよりもさらにクローズ側に羽根を動かして停止させている。従って、次に電源をＯＮする際にはオープン側に羽根を動作させることで確実に短時間でリセット検知することが可能となる。また、リセットセンサよりもクローズ側に羽根が位置しているか、オープン側に位置しているかを判断する手段を設け、リセット動作時に羽根が動作すべき方向を判定して確実に短時間でリセット動作を行うこととしている。

さらに、特許文献２では、ステッピングモータを用いて絞り羽根を駆動し、機械的（メカ的）な突き当てにより初期位置基準を決定し、さらにロータ回動機械角が電気角１回転以内となるように構成することで、リセットセンサを廃止し、かつ羽根の位置を確実に検知できるものとしている。

しかし上記特許文献２では、機械動作角が電気角により制限されるので１ステップ当たりの羽根の動き量が大きくなり、細かな絞り動作ができない、という欠点があった。一方、機械動作角を電気角によって制限されない範囲で大きくとるとリセット動作が必要となる。そこで、リセットセンサを追加せずに確実に絞り量を把握するためにはいずれかのストッパー等の機械端（メカ端）に駆動ユニットを当接させ、その位置をリセット位置として絞り量を把握する方法が考えられる。
特開平７−１１１６１７号公報 特開２００２−１０７７９２号公報

しかしながら、上記のようにリセットを機械的な突き当てとした場合には、リセットされたか否かを電気信号などで確認する手段を持たない。したがって、クローズとオープン間のフルストローク以上のストロークを駆動させて羽根を機械端に突き当て、停止した位置がリセット位置だと判定することになる。この構成では突き当たった際の衝撃により不快な音が発生するばかりでなく、リセットを繰り返すうちに破損を生じて絞り装置としての機能に影響を与えることになりかねない。

上記特許文献１のように、電源ＯＦＦ時などにリセット位置近傍に羽根を停止させ、さらに上記特許文献２のようにリセットを機械的な突き当てとすると、リセット時に機械端に突き当たったまま無意味に駆動する範囲が増えて上述の不快音が長くなり、機能破壊の原因にもなる。

上記課題を解決するために、本発明は、光量調節部材と、光学系を通過する光量を調節するために駆動力伝達部を介して前記光量調節部材を駆動するステッピングモータとを有し、前記光量調節部材が光量調節用として機能する駆動範囲として、前記ステッピングモータの電気角３６０°を超える範囲が設定され、前記ステッピングモータの初期位置のリセットは、前記光量調節部材が光量調節用として機能する駆動範囲の外に設けられた機械的突当部に前記光量調節部材の一部を当接させることで行う光量調節装置において、前記光量調節部材の光量調節用としての機能を停止させる際には、前記光量調節部材を、前記機械的突当部に対して、光量調節用として機能する際における駆動範囲の中間位置よりも離れた位置に位置させるようにしたことを特徴とするものである。

本発明によれば、リセット動作時に光量調節部材の一部を機械的突当部に突き当てる際の衝撃音を低減するとともに、その突き当てが繰り返されることによる破損を防止することのできる光量調節装置及びカメラを提供できるものである。

また、ステッピングモータが脱調しても確実にリセット動作を行うことのできる光量調節装置及びカメラを提供できるものである。

以下の実施例１及び実施例２に示す通りである。

図１は本発明の実施例１に係わる絞り装置において羽根を駆動するためのステッピングモータとその制御回路およびステッピングモータの動作を示す概略図である。

同図において、１は外周面に４極着磁された円筒形状のロータマグネット、２はロータマグネット１に固着された回転軸、３は回転軸２に固着されロータマグネット１と共に旋回する駆動力伝達部であるところのレバー、４は電磁石の一方の磁極となるステータ、５はステータ４を励磁して磁力を発生させるＡ励磁コイル、６はもう一方の電磁石の磁極となるステータ、７はステータ６を励磁して磁力を発生させるＢ励磁コイルである。８はＡ励磁コイル５及びＢ励磁コイル７の通電制御を行う制御回路である。

上記２組みの電磁石は電気角で９０°の位相差をもって配置されている。すなわち、Ａ励磁コイル５とＢ励磁コイル７へ９０°の位相差のある交番電流を流す事により発生する回転磁界にロータマグネット１が同期して回転する、２相のＰＭ型ステッピングモータを構成している。

図１（A）において、Ａ励磁コイル５に対して矢印方向に電流ｉを流すと、ステータ４が図示のごとく励磁され、ロータマグネット１が磁気的に釣り合う位置で停止する。次に、Ｂ励磁コイル７に対して図１（B）の矢印で示す方向に電流ｉを流し、Ａ励磁コイル５への電流ｉを停止させると、ステータ６が図示のごとく励磁され、ロータマグネット１が磁気的に釣り合う位置まで回転する。

次に、Ａ励磁コイル５に対して図１（C）の矢印で示す方向に電流ｉを流し、Ｂ励磁コイル７への電流ｉを停止させると、ステータ４が図示のごとく励磁され、ロータマグネット１が磁気的に釣り合う位置まで回転する。さらに、Ｂ励磁コイル５に対して図１（D）の矢印で示す方向に電流ｉを流し、Ａ励磁コイル５への電流ｉを停止させると、ステータ６が図示のごとく励磁され、ロータマグネット１が磁気的に釣り合う位置まで回転する。さらに、Ａ励磁コイル５及びＢ励磁コイル７への電流値を、図１（A）→（B）→（C）→（D）……で示すように設定することで、ロータマグネット１は回転を続けることになる。

レバー３は不図示の光量調節部材の一例である絞り用の羽根と係合しており、このレバー３の回転に伴って開放から小絞りまで駆動されている。

ここで、上記特許文献２のように、機械回転角を（２×３６０°／Ｐ）以下（ここではＰは４極）とすれば、Ａ励磁コイル５及びＢ励磁コイル７に流す電流の状態によって一義的にロータマグネット１の回転方向の位相が決定されるが、ここでは羽根の１パルス当たりの移動量を細かくするために機械回転角を（２×３６０°／Ｐ）以上（１８０°）としている。すなわち、図２に示すように機械的な羽根回動可能範囲を広くとり、各々開放側、クローズ側に羽根の回動範囲を規制するための機械的ストッパーを設けている。なお、図２はＡ励磁コイル５およびＢ励磁コイル７に流す電流の様子を示す図であり、縦軸が電流量、横軸がロータマグネットの回転位相である。

図１に示す構成では、１パルス当たりのロータマグネットの回転角度は４５°となるので、図２においては開放側の機械端からクローズ側の機械端までの回転角は４５°×７ステップ＝３１５°となる。

図１（A）〜（D）では、いわゆる１相励磁での駆動方法にてステッピングモータを駆動する例を示したが、Ａ励磁コイル５，Ｂ励磁コイル７に同時に通電する相も設けるいわゆる１−２相励磁駆動、あるいはマイクロステップ駆動にてステッピングモータを駆動することで、さらに細かな分解能で羽根を駆動することが可能となる。

図２において、羽根はリセット端からクローズ端まで回動可能である。そして、デジタルカメラやビデオカメラなどのカメラ製品において、実際に開口径を決定するための動作として使用する範囲はそれよりもさらに狭い範囲となる。図２では羽根の回動可能範囲を７パルス（３１５°）とし、製品使用範囲（光量調節用として機能する駆動範囲）を４．５パルスとして説明を続ける。勿論、本発明を説明する上においてこの構成に限定するものではない。なお、羽根の製品使用範囲は、図２のようにステッピングモータの電気角３６０°を超える範囲に設定されている。これは言うまでもなく、リセット動作を必要とする構成を前提にしている為である（電気角３６０°以内で使用するシステムではステッピングモータの励磁位置により一義的に絞り値（レバー３の角度）が決まり、そもそもリセット動作が不要である）。

羽根の開放側の機械端は開放絞り位置よりもさらに０．５パルス開放側に、またクローズ側の機械端は最小絞り位置よりもさらに２パルスだけ小絞り側に設定してある。

ここで、初期位置リセットを開放側の機械端（図２の左側の機械的突当部であるリセット機械端）に当接させて行うこととすると、リセット動作（電源ＯＮに伴って羽根を最小絞り位置から開放絞り位置へ設定する為の動作）のためには羽根回動範囲以上のステップ数、すなわち最低７パルス以上駆動させる必要がある。通常デジタルカメラなどのカメラでは、電源を停止させた場合などには停止状態の記憶をメモリさせておくことはしないので、羽根がいずれの位置にあってもリセット動作（機械端への突き当て）できるように製品使用範囲以上のステップ数の駆動が必要となる。

本実施例では、電源ＯＦＦ時にステッピングモータの電源をそのまま切るのではなく、最小絞り近傍に位置させて停止させている。

図３はその動作を示すフローチャートであり、この動作は図１の制御回路８により実行される。

図３において、通常カメラの電源がＯＮされた状態では、一定のタイマ周期にて電源スイッチがＯＦＦされたか否かを判定し（＃３１）、カメラの電源がＯＦＦされたことを判定すると、最小絞り位置（図２の５パルス位置）に羽根を駆動する（＃３２）。そして、ステッピングモータへの通電をＯＦＦする（＃３３）。

例えば、リセット動作のためのステップ数を８パルスに設定したと仮定する。もしもカメラの電源ＯＦＦ時に絞りが開放位置に位置していたとすると、次にカメラの電源をＯＮする際には７．５パルス分、リセット機械端に余計に突き当てることになる。同じくもしもカメラの電源ＯＦＦ時に絞りが中間絞りの位置（図２の２．５パルス位置）に位置していたとすると、次にカメラの電源をＯＮする際には５．５パルス分リセット機械端に余計に突き当てることになる。

これに対し本実施例１のように、電源ＯＦＦ時に常に羽根を最小絞りに位置させることで、余計に突き当たるパルス数を３パルスと最小にとどめることが可能となる。羽根停止位置は最小絞り位置に限ることはなく、最小絞り近傍であればあるほど余計に突き当たるパルス数を少なく設定することができる。少なくとも製品状態での使用範囲、つまり光量調節用として機能する駆動範囲の中間位置よりも小絞り側に停止位置を設定することで、十分に本発明の効果は発揮できるものである。

先に述べたように、リセットのための駆動パルス数や機械端から使用範囲までのステップ数、ステッピングモータの極数などは本実施例１の数値にこだわるものではない。また、クローズ側機械端をリセット端として電源ＯＦＦ時に開放位置（図２の０．５ステップ位置）あるいはその近傍に停止させてもよい。

また、本実施例１においては、電源をＯＦＦする際の羽根の停止位置について説明してきたが、カメラのモード切換え等によりレンズを使用しない時にステッピングモータへの通電をＯＦＦする際全てにあてはまるものである。このモード切換え例としては、カメラ撮影モードからカメラ画像再生モードへの切換え、カメラ撮影モード中に光学ファインダー使用モードから電子ファインダー使用モードへの切換え、といったものが考えられる。

上記実施例１の説明に使用した図２と、図４のフローチャートを用いて本発明の実施例２について説明する。

実施例１では、カメラとして使用する範囲の端部となる最小絞り位置に羽根を停止させて電源をＯＦＦしたが、本発明の実施例２では、羽根回動範囲の端部（クローズ機械端）に羽根を停止させる場合を想定している。図４はその動作を示すフローチャートである。
図４において、まず、カメラの電源がＯＦＦされたか否かを判定し（＃４１）、ＯＦＦされたことを判定すると、クローズ機械端（図２の７パルス位置）に羽根を駆動する（＃４２）。この際、クローズ機械端に羽根を当接させてからさらに何パルスか羽根を駆動して確実に機械端に羽根を当接させる。こうすることで何らかの原因でステッピングモータが脱調した際にも、次回電源ＯＮする際に確実にリセット動作を行うことが可能である。その後、ステッピングモータへの通電をＯＦＦにする（＃４３）。

上記実施例１と同様に、リセット動作のためのステップ数を８パルスに設定したと仮定する。すると本実施例２のごとく羽根回動範囲端（クローズ機械端）に羽根を停止させているので、電源ＯＮ時のリセット動作にて開放機械端に突き当てる余計なパルス数は１パルスと実施例１よりも少なく設定できる。

また、ステッピングモータの脱調による位置制御不良を防ぐことが可能となる。

なお、実施例１で述べたのと同じく、リセットのための駆動パルス数や機械端から使用範囲までのステップ数、ステッピングモータの極数などは本実施例の数値にこだわるものではない。また、クローズ側機械端をリセット端として電源ＯＦＦ時に開放側機械端位置（図２の０．０ステップ位置）に停止させてもよい。

また、本実施例２においては、実施例１と同様に電源をＯＦＦする際に羽根の位置を最小絞り近傍に位置させるとしたが、カメラのモード切換え等によりレンズを使用しない時にステッピングモータへの通電をＯＦＦする際全てにあてはまるものである。

以上の実施例１及び実施例２によれば、電源ＯＦＦ時に羽根をリセット端より遠ざけて停止させる、具体的にはリセット端を開放側とすると、少なくとも製品状態での使用範囲の中の半分よりも小絞り側に停止位置を設定することによって、電源ＯＮ時のリセット音を低減させることができるとともに、羽根駆動機構の破損を防止する効果を得ることができる。

また、電源ＯＦＦ時には、クローズ機械端に羽根を当接させてからさらに何パルスか羽根を駆動する構成にすることにより、ステッピングモータが脱調しても確実にリセットを行うことができ、羽根の位置を検出することが可能となった。

なお、上記実施例１，２においては、絞り装置を例にしているが、シャッタ羽根を駆動するシャッタ装置にも適用できる。

また、羽根でなくとも、光量調節する為の開閉可能な光量調節部材であれば良い。そして、光量調節部材には、ＮＤフィルタも含まれるものである。この場合、開状態とは、ＮＤフィルタが光路より退避した状態をいい、閉状態とは、ＮＤフィルタが光路に進入した状態をいうものとする。

また、ステッピングモータの脱調を防止するために、初期リセット時において、機械的突当部に光量調節部材の一部を当接させた後も、所定のステップ数分、ステッピングモータを同方向へ駆動する構成にしても、同様の効果を得ることができる。

リセット動作時における光量調節部材の一部が機械的突当部に突き当てられる構造をもつ、光量調節装置や該光量調節装置を具備するカメラを代表する光学装置（焦点調節装置等）への適用が可能である。

本発明の実施例１に係わる絞り装置において羽根を駆動するためのステッピングモータとその制御回路およびステッピングモータの動作を示す概略図である。 図１のステッピングモータの構成要素であるコイルへの通電波形を示す図である。 本発明の実施例１に係わる主要部分の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例２に係わる主要部分の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ ロータマグネット
２ 回転軸
３ レバー
４ ステータ
５ 励磁コイル
６ ステータ
７ 励磁コイル
８ 制御回路

Claims (7)

1. 光量調節部材と、光学系を通過する光量を調節するために駆動力伝達部を介して前記光量調節部材を駆動するステッピングモータとを有し、前記光量調節部材が光量調節用として機能する駆動範囲として、前記ステッピングモータの電気角３６０°を超える範囲が設定され、前記ステッピングモータの初期位置のリセットは、前記光量調節部材が光量調節用として機能する駆動範囲の外に設けられた機械的突当部に前記光量調節部材の一部を当接させることで行う光量調節装置において、
   前記光量調節部材の光量調節用としての機能を停止させる際には、前記光量調節部材を、前記機械的突当部に対して、光量調節用として機能する際における駆動範囲の中間位置よりも離れた位置に位置させるようにしたことを特徴とする光量調節装置。
2. 前記光量調節部材の駆動範囲の外の、前記初期位置のリセットを行うための前記機械的突当部とは反対側に第２の機械的突当部を設け、
   前記光量調節部材の光量調節用としての機能を停止させる際には、前記光量調節部材の一部を前記第２の機械的突当部に当接させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の光量調節装置。
3. 前記光量調節部材の光量調節用としての機能を停止させることとは、光量調節装置の電源をオフすることであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光量調節装置。
4. 前記光量調節部材の光量調節用としての機能を停止させる際には、前記第２の機械的突当部に前記光量調節部材の一部を当接させた後も、所定のステップ数分、前記ステッピングモータを同方向へ駆動することを特徴とする請求項２に記載の光量調節装置。
5. 前記初期位置のリセット時には、前記機械的突当部に前記光量調節部材の一部を当接させた後も、所定のステップ数分、前記ステッピングモータを同方向へ駆動することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光量調節装置。
6. 請求項１ないし請求項５に記載の光量調節装置を具備するカメラであって、
   前記光量調節部材の光量調節用としての機能を停止させることとは、前記カメラの電源をオフすること、および、前記カメラのモードを切り換えることのうちの少なくとも一方であることを特徴とするカメラ。
7. 前記カメラのモードを切り換えることとは、カメラ撮影モードからカメラ画像再生モードへ切り換えること、および、光学ファインダ使用モードから電子ファインダ使用モードへ切り換えることのうちの少なくとも一方であることを特徴とする請求項６に記載のカメラ。