JP4334085B2 - レンズシャッタ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラに組み込まれるレンズシャッタ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から知られているレンズ駆動装置としては、特開平６−２５８５６４号公報に記載されているものがある。この公報に記載された装置は、支持部材の内壁面に形成された雌ヘリコイドとレンズブロックの外壁面に形成された雄ヘリコイドとの螺合によって、レンズブロックが螺旋状に回転しながら、レンズを光軸方向に進退させる構成になっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来のレンズ駆動装置には、次のような課題が存在している。すなわち、固定して利用される支持部材に対し、可動側のレンズブロックは螺旋運動をしながら進退するが、このとき、レンズブロックは、駆動部材と接する端部が支持部材から飛び出した状態で進退するので、レンズブロックの進退によって、螺合領域が変化する。その結果、突出している端部を回避する逃げ部分の影響で、レンズ支持部（雌ヘリコイド）が部分的に切り欠きされるため後退するレンズを安定して保持することが困難であった。
【０００４】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、特に、レンズ枠が螺旋移動する際においてレンズを安定して進退させるようにしたレンズシャッタ装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る本発明のレンズシャッタ装置は、地板に対して遥動自在に取付けられていて露光開口を開閉するシャッタ羽根と、地板に固定されていて光軸方向に筒状に延在しており内周部には雌ヘリコイドネジを有している支持枠と、レンズを保持していると共に外周部には前記雌ヘリコイドネジに螺合させた雄ヘリコイドネジを有しており支持枠内に収容され常に該雄ヘリコイドネジが前記雌ヘリコイドネジに完全に螺合している状態で光軸方向に螺旋移動するレンズ枠と、支持枠内でレンズ枠と地板との間に配置されていてレンズ枠を光軸方向に付勢しているスプリングと、地板上において露光開口の周囲で回転自在となるように支持されており凸片を支持枠内でレンズ枠に係合させているレンズ駆動リングとを備えたことを特徴とする。
【０００６】
この結果、前述した課題に記載したレンズ支持部（雌ヘリコイド）を切り欠きを設けることなく構成し、レンズを保持するレンズ枠を支持枠内に収容させることとした。これによって、レンズの径方向に対する光軸ブレを可能な限り抑えることができ、カメラの品質が向上する。
【０００７】
請求項２記載のレンズシャッタ装置において、地板には、レンズ枠の側方に位置するロータの回転を、レンズ駆動リングのラックに伝達させるギア列が設けられると好ましい。この場合、レンズ枠の側方にモータのロータを配置させる構成を採用するので、光軸方向において、装置自体の薄型化が達成され、カメラへの組み込み易さの一助をなす。
【０００８】
請求項３記載のレンズシャッタ装置において、支持枠には、地板とは反対側の端部に、レンズの光軸と同心をなす固定レンズを嵌め込むことが好ましい。このような構成を採用した場合、レンズ枠は支持枠内に収容させるように配置されるので、支持枠の前端側を光軸方向に延ばすことができ、その結果、その部分を利用して、ここに固定レンズを嵌め込むことができ、装置自体に、可動側のレンズと固定レンズとからなるレンズ群を組み込むことが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明によるレンズシャッタ装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１０】
図１は本発明に係るレンズシャッタ装置のレンズ駆動を原理的に示すブロック図であり、１は被写体像を所定の像面に結像させるための撮影用レンズ、２は撮影用レンズを駆動するための例えばカム部材等のレンズ駆動手段、３は駆動源となるステップモータ、４はステップモータ３の回転をレンズ駆動手段２に対して伝達する連結手段であり、一般的にはギア列等が想定される。５はシャッタボタン等の操作に連動して測距動作及び合焦動作を実行させるためのスイッチ、６はアクティブ測距その他公知の手法で被写体距離を測定する測距装置を各々示す。
【００１１】
次に、７はプログラム制御でステップモータ３に対して供給する駆動パルスを制御するモータ制御手段であり、８は各種制御データを記憶したメモリ手段である。制御手段７は、初期位置に停止しているステップモータに対して自起動領域内の周波数帯にある正転パルスを供給してステップモータ３を正転起動させる起動制御手段７ａと、起動制御手段７ａにより正転状態に置かれたステップモータ３に対して正転パルス周波数をスルー領域まで増大せしめる加速制御手段７ｂと、加速制御手段７ｂによりスルー領域で正転状態に置かれたステップモータ３に対して加える正転パルス周波数を所望の合焦位置の近傍まで維持せしめる定速駆動制御手段７ｃと、定速駆動制御手段７ｃにより合焦位置の近傍まで駆動されたステップモータ３に対して加える正転パルスを再度自起動領域内の周波数帯域まで減少せしめる減速制御手段７ｄと、減速制御手段７ｄにより所望の合焦位置まで駆動されたステップモータ３を停止させる停止制御手段７ｅと、合焦位置から初期位置に向うステップモータ３に対して自起動領域内の周波数帯にある逆転パルスを供給してステップモータ３を初期位置に復帰させる逆転制御手段７ｆを具備し、これらの各制御手段はメモリ手段８内に予め用意された制御データにしたがって作動する。
【００１２】
図２はステップモータのパルス周波数トルク特性を示すものであり、スターティング特性曲線よりも下の領域が自起動領域(入力パルスに同期して起動停止逆転が出来る領域)を示し、スターティング特性曲線よりも上でスルーイング特性曲線よりも下の領域がスルー領域（自起動領域を越えてパルス周波数を増加させ、或いは負荷トルクを増大させても同期を失わずに応答できる出来る領域）を示す。そして図２からも明らかなように自起動領域やスルー領域は同一のステップモータでも負荷トルクの変動に伴なって変動する。又、スチルカメラ用のレンズの駆動源としてステップモータを使用した場合、レンズの繰り出し位置などによってステップモータに対して加わる負荷トルクも変動する。そこで、メモリ手段８にはこれらの制御データが目的となる合焦位置毎に用意されており、測距装置６から被写体距離が入力されると、被写体距離に応じてメモリ手段８から各種制御データを読み出して起動制御手段７ａ以下の各制御手段が作動する。
【００１３】
【実施例】
次に、図３はステップモータ３の具体的な構成例を示しており、１０は中央に露出開口１０ａが形成された地板である。３ａは、レンズ枠３１の側方に位置して、９０度間隔でＳ極Ｎ極が交互に配置されたロータであり、３ｂ、３ｃはロータ３ａに対して磁極を向けて左右対称配置されたステータである。各ステータは基本的には馬蹄形状であるが、全体の収まりを良くするために露出開口１０ａを中心として概ね同心円弧状に形成されておりその磁極先端はロータ３ａの回転軸を中心として４５度−９０度−１３５−９０度の度間隔で配置されている。各々のステータ３ｂ、３ｃには各々コイル３ｄ、３ｅが捲着されており、各コイル３ｄ、３ｅに対して位相のずれたパルス信号を加えるとロータ３ａはパルス信号の位相順序に応じた方向にステップ回転する。
【００１４】
ロータ３ａの回転は図４及び図５に示す連結手段の一例であるギア列を介して伝達される。尚、図４は被写体側から見た平面図、図５は断面図である。先ず、１１はロータ３ａと同軸の出力ピニオンである。又、１２ａと１２ｂ、１３ａと１３ｂ、１４ａと１４ｂは各々大径車及び小径車を示しており、各々２段歯車を構成している。出力ピニオン１１の回転は大径車１２ａに伝達され、小径車１２ｂを同軸回転させる。小径車１２ｂの回転は大径車１３ａに伝達され、小径車１３ｂを回転させる。小径車１３ｂの回転は小径車１３ｂに伝達され、大径車１４ａを回転させる。又、１５は概ね全周にわたってラック１５ａが形成されたレンズ駆動手段の一例たるレンズ駆動リングであり、レンズ駆動リング１５は露出開口１０ａを中心に回転可能に支持されており、ラック１５ａが大径車１４ａと噛合している。レンズ駆動リング１５に形成された凸片１５ｂには後述のレンズ枠が連結されており、レンズ駆動リング１５が露出開口１０ａを中心に図４に示す状態から右旋する時にレンズ枠は無限遠から近接撮影位置に向けて繰り出される。又、１６はレンズ駆動リング１５の初期位置規制用のストッパである。又、１７は繰り出しギアであり、繰り出しギア１７はラック１５ａと噛合するとともにスプリング１８によって左旋習性を与えられている。尚、図面上ではスプリング１８は矢印によって付勢方向のみを示しているが、この方向の付勢力を与えることが出来る限りスプリングの具体的な構成は限定されない。したがって、繰り出しギア１７はレンズ駆動リング１５に対して右旋方向の付勢力を及ぼし、レンズ繰り出し時にステップモータ３に対して加わる負荷トルクを減少させ、自起動領域やスルー領域を高速側にすることを可能とする。尚、スプリング１８によって与えられる付勢力は、非通電状態でステップモータを回転させない限度のものである。
【００１５】
次に、１９は後述のシャッタ羽根を開閉駆動するための羽根開閉レバーであり、羽根開閉レバー１９は軸１９ａによって回動自在に支持されるとともにスプリング２０によって右旋習性を与えられている。尚、スプリング２０も矢印で付勢方向のみを示している。羽根開閉レバー１９の先端部裏面のピン１９ｂは後述のシャッタ羽根を係合しており、羽根開閉レバー１９が図示の状態から右旋すると後述のシャッタ羽根は露出開口１０ａを開口する。２１は、羽根開閉レバーを駆動するための羽根駆動モータであり、その駆動ピン２１ａはモータ２１に対する通電により所定の角度範囲内で揺動する。この出力ピン２１ａには羽根開閉レバー１９の他の一端のアーム１９ｃが係合しており出力ピン２１ａが左旋すると羽根開閉レバー１９はスプリング２０の付勢力によって右旋する。尚、２２及び２３は出力ピン２１ａの揺動範囲を規制するためのストッパである。
【００１６】
次にシャッタ羽根周辺の構成を図６に示す。２５，２６は各々基本的には左右対称形状のシャッタ羽根であり、シャッタ羽根２５，２６は各々地板１０の裏面に設けられた軸２５ａ，２６ａに揺動自在に支持されるとともにシャッタ羽根２５，２６に形成された長孔２５ｂ、２６ｂに羽根開閉レバー１９の先端裏面に植設されたピン１９ｂが地板１０を貫通して係合している。尚、地板１０の貫通孔は図面の煩雑化を避けるため省略している。したがって、図示する状態から羽根開閉レバー１９を右旋させるとシャッタ羽根２５が軸２５ａを中心に左旋し、シャッタ羽根２６が軸２６ａを中心に左旋して露出開口１０ａを開口する。尚、２７はシャッタ羽根２５の初期位置規制用のストッパ、２８は羽根位置検出用のフォトリフレクタである。
【００１７】
次に、図７から明らかなように、レンズシャッタ装置Ａにおいて、地板１０には、これと協働してシャッタ羽根２５，２６を収容させる支持枠３５が固定され、光軸方向に延在する支持枠３５内にレンズ枠３１を収容させている。撮影用レンズ３０を保持したレンズ枠３１はスプリング３２によってガタ寄せされているが、このスプリング３２は、レンズ枠３１と地板１０との間に配置させ、レンズ枠３１を光軸方向に付勢させている。地板１０上に露出開口１０ａを中心に回転自在に支持されたレンズ駆動リング１５から立ち曲げ形成された凸片１５ｂはレンズ枠３１と係合しており、このレンズ枠３１の外周部はヘリコイドネジ３３と螺合している。従って、レンズ駆動リング１５を回転させてレンズ枠３１を回転させると、支持枠３５内でレンズ枠３１はヘリコイドネジに沿って光軸方向に螺旋移動する。そして、前述したように、レンズ枠３１を支持枠３５内に収容させるよう構成させた結果、図示したように支持枠３５の前端部３５ａを光軸方向に延ばすことができる。従って、その前端部３５ａを利用して、この部分に、図示しない固定レンズを嵌め込むことができ、装置Ａ自体に可動側のレンズ３０と固定側のレンズとからなるレンズ群を組み込むことが可能となる。
【００１８】
次に、上記事項及び図８，図９の状態変化を示す図並びに図１１のタイムチャートを参照して上記実施例の動作を説明する。モータ制御手段はスイッチ５がオンすると測距装置６から被写体までの距離を示すデータを読み込み、読み込んだ距離データに基づいてメモリ手段８から各種の制御データを読み込み、この制御データに基づいて起動制御手段７ａ、加速制御手段７ｂ、定速走行制御手段７ｃ、減速制御手段７ｄ、停止制御手段７ｅ及び逆転制御手段７ｆの各々に必要な制御データを設定する。初期状態においてレンズ駆動リング１５は図４に示す位置にあり、モータ制御手段７はその起動制御手段７ａが自起動領域にある周波数帯の正転パルス(パルスＡの位相がパルスＢの位相よりも９０度進んだパルス)をステップモータ３に対して供給する。より具体的にはタイムチャートの「１」地点でパルスＡ及びパルスＢの双方を例えば１０ｍｓ（ミリセコンド）Hレベルに維持してステップモータ３の安定化を図った後、タイムチャートの「２」のタイミングから自起動領域にある周波数帯の例えば２.５ｍｓ周期のパルスをステップモータに加え、この４パルス目のパルスを例えば１０ｍｓ維持する。
【００１９】
この様にして正転パルスが供給されることによりステップモータ３のロータ３ａは時計廻りに回転し、この回転が図４に示すギア１１乃至１４を介してレンズ駆動リング１５のラック１５ａに伝達され、レンズ駆動リング１５は４ステップ右旋する。尚、この時スプリング１８の付勢力がレンズ繰り出しギア１７を介してレンズ駆動リング１５のラック１５ａに伝達されるので、レンズ駆動リング１５を右旋させるのに必要なステップモータ３の負荷トルクが軽減され、より高速な自起動周波数を設定することが出来る。このようにしてレンズ駆動リング１５が４ステップ右旋する間にレンズ駆動リング１５の凸片１５ｃは羽根開閉レバー１９の先端部を押し下げ、羽根開閉レバー１５を若干右旋させる。その結果図６に示すシャッタ羽根２５は軸２５ａを中心にして若干左旋し、シャッタ羽根２５の先端付近の凸片２５ｃはフォトリフレクタ２８の検出窓２８ａを遮蔽する。従って、タイムチャートのタイミング「３」でフォトリフレクタ２８の出力は反転しており、この出力反転が認められない場合には、何等かのエラーが発生したものとしてエラー処理を行う。
【００２０】
一方、タイムチャートのタイミング「３」でフォトリフレクタ２８の出力反転が確認された場合にはモータ制御手段７はタイムチャートのタイミング「４」からタイミング「５」にかけて加速制御手段７ｂによる制御動作に移行する。より具体的には加速制御手段７ａは自起動領域にある例えば２.５ｍｓのパルス幅からスルー領域にある例えば１.２ｍｓのパルス幅までパルス周波数を徐々に加速した正転パルスをステップモータ３に供給し、ステップモータ３は徐々に加速されながら右旋していく。従って、レンズ駆動リング１５も徐々に加速さながら右旋動作を行い、その凸片１５ｂはレンズ枠３１を回転させ、撮影用レンズを近距離方向に繰り出して行く。尚、この時にもスプリング１８はステップモータ３に対する負荷トルクを減少せしめるので、より高速な自起動周波数やスルー周波数を設定することに貢献する。
【００２１】
タイムチャートのタイミング「５」ではステップモータはスルー領域にある周波数帯の正転パルスで正転をしており、モータ制御手段７はタイムチャートのタイミング「５」からタイムチャートのタイミング「６」にかけて定速走行制御手段による制御動作に移行する。より具体的には定速走行制御手段７ｃはスルー領域にある例えば１.２ｍｓのパルス幅のパルスをステップモータ３に供給しつづけるので、ステップモータ３は定速で正転し、レンズ駆動リング１５も定速で右旋する。そしてタイムチャートのタイミング「６」に到達するとモータ制御手段７はタイムチャートのタイミング「７」までの間減速制御手段７ｄに制御動作を委ねる。より具体的には減速制御手段７ｄはスルー領域にある例えば１．２ｍｓのパルス幅から自起動領域にある例えば２.５ｍｓのパルス幅までパルス周波数を徐々に減速した正転パルスをステップモータ３に供給し、ステップモータ３は徐々に減速されながら右旋していく。従って、レンズ駆動リング１５も徐々に減速さながら右旋動作を行い、撮影用レンズを目的の合焦位置まで繰り出す。
【００２２】
そして、タイムチャートのタイミング「７」になるとモータ制御手段７は停止制御手段７ｅに制御を委ねる。具体的には、停止制御手段７ｅはタイミング「７」でのパルス状態を例えば１０ｍｓ維持し、ステップモータ７の安定化を図った後にタイミング「８」でステップモータ７に対する通電をオフする。従って、撮影用レンズはその位置で停止する。図８はこの様にしてレンズ駆動リング１５が最大限右旋した状態を示している。
【００２３】
そして、タイミング「８」でステップモータ７に対する通電がオフにするのと同時に羽根駆動モータ２１に対して正方向の通電を行い、その出力ピン２１ａを左旋させる。従って、羽根開閉レバー１９はスプリング２０の付勢カによって右旋し、図９に示す様にシャッタ羽根２５は軸２５ａを中心に左旋し、シャッタ羽根２６は軸２６ａを中心に右旋して露出開口１０ａを開口する。又、この様にしてシャッタ羽根２５が作動する過程でシャッタ羽根２５に形成された凸片２５ｃがフォトリフレクタ２８の検出窓２８ａを通過するときにフォトリフレクタ２８はパルスを発生する。このタイミング「９」のパルスアップエッジやタイミング「１０」のパルスダウンエッジは例えば自動露出制御用のディレィタイミングストロボ同調用のディレィタイミングとして使用することが出来る。その後タイムチャートのタイミング「１１」で羽根駆動モータ２１に逆方向通電を行って出力ピン２１ａを初期位置に向けて右旋させれば、羽根開閉レバー１９はスプリング２０に抗して左旋し、露出開口１０ａは閉鎖される。
【００２４】
このようにして露光動作が終了した後のタイミング「１２」からモータ制御手段７は逆転制御手段７ｆが作動し、逆転制御手段７ｆは自起動領域内にある逆転パルス（パルスＡとパルスＢの位相順序が逆転したパルス）をステップモータ７に対して供給し、レンズ駆動リング１５は初期位置に向って逆転し、レンズ駆動リング１５が初期位置に到達することにより一回の撮影動作が完了する。尚、レンズの初期復帰時には自起動領域のパルスでの駆動を行うのは、時間的に余裕があるためであり、逆転時にも加速減速を行う様にしてもよい。又、上記ではモータ制御手段を複数の制御手段に分けて説明をしたが、これらの各制御手段は実際には単一のマイクロプロセッサを使用して実現されるものである。更に、上記では、レンズが最大限繰り出される場合に関しての説明を行ったが遠距離撮影で繰り出し量が僅かな場合には加速定速減速を順次行わずに、合焦位置まで自起動領域のパルスで駆動することが可能であり、又、この様に自起動領域での駆動を行っても遠距離撮影のように繰り出し量が少ない場合には合焦に要する時間も少なくてすむ。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によるレンズシャッタ装置は、以上のように構成されているため、次のような効果を得る。すなわち、地板に取付けられた開閉自在なシャッタ羽根と、地板に固定されて、光軸方向に延在する支持枠と、レンズを保持すると共に、支持枠内に収容させた状態で光軸方向に螺旋移動するレンズ枠と、レンズ枠と地板との間に配置され、レンズ枠を光軸方向に付勢するスプリングと、地板上においてその開口の周囲で回転自在に支持されると共に、レンズ枠と係合する凸片をもったレンズ駆動リングとを備えたことにより、レンズ枠が螺旋移動する際においてレンズを安定して進退させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るレンズシャッタ装置のレンズ駆動を原理的に示すブロック図である。
【図２】ステップモータのパルス周波数トルク特性を示す特性図である。
【図３】レンズ駆動装置に使用されるステップモータの構成例を示す平面図である。
【図４】レンズ駆動装置に使用される動力伝達経路の初期状態の一例を示す平面図である。
【図５】図４に示す動力伝達経路の断面図である。
【図６】羽根開閉機構の初期状態における平面図である。
【図７】本発明に係るレンズシャッタ装置の一実施形態を示す断面図である。
【図８】図４に示す動力伝達経路が最大限動作した状態を示す平面図である。
【図９】図６に示す羽根開閉機構が全開位置まで到達した状態を示す平面図である。
【図１０】制御動作例を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
Ａ…レンズシャッタ装置、
３…ステップモータ、 ３ａ…ロータ、
４…連結手段
６…測距装置
７…制御手段
８…メモリ手段
１０…地板、１０ａ…開口、
１５…レンズ駆動リング、１５ｂ…凸片、
１６…ストッパ
１９…羽根開閉レバー
２１…モータ
２５，２６…シャッタ羽根、
３０…レンズ、
３１…レンズ枠、
３２…スプリング、
３５…支持枠。

Claims (3)

1. 地板に対して遥動自在に取付けられていて露光開口を開閉するシャッタ羽根と、
   前記地板に固定されていて光軸方向に筒状に延在しており内周部には雌ヘリコイドネジを有している支持枠と、
   レンズを保持していると共に外周部には前記雌ヘリコイドネジに螺合させた雄ヘリコイドネジを有しており前記支持枠内に収容され常に該雄ヘリコイドネジが前記雌ヘリコイドネジに完全に螺合している状態で光軸方向に螺旋移動するレンズ枠と、
   前記支持枠内で前記レンズ枠と前記地板との間に配置されていて前記レンズ枠を光軸方向に付勢しているスプリングと、
   前記地板上において前記露光開口の周囲で回転自在となるように支持されており凸片を前記支持枠内で前記レンズ枠に係合させているレンズ駆動リングとを備えたことを特徴とするレンズシャッタ装置。
2. 前記地板には、前記レンズ枠の側方に位置するロータの回転を、前記レンズ駆動リングのラックに伝達させるギア列が設けられたことを特徴とする請求項１記載のレンズシャッタ装置。
3. 前記支持枠には、前記地板とは反対側の端部に、前記レンズの光軸と同心をなす固定レンズを嵌め込んだことを特徴とする請求項１又は２記載のレンズシャッタ装置。

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