JP4908741B2 - 絞り装置およびこれを用いたデジタルカメラ - Google Patents

Description

本発明は、デジタルカメラ等で使用される絞り装置に関する。より詳細には、駆動時での駆動音の発生を抑制して動画（ムービ）モード撮影に最適な絞り装置に関する。

近年、デジタルカメラが広く普及し、その機能が多機能化している。そして、静止画専用であったデジタルスチルカメラに、動画撮影機能が付加されるようになっている。一般にスチルカメラで静止画の撮影をする場合には、先にセクタ（絞り羽根）が移動して所定の絞り状態を形成する。そして、セクタをその位置で停止させた状態で撮影が行われる。ところが、動画撮影を行う場合には周囲の明るさが刻々と変化するので、これに対応して絞りを調整することが必要となる。よって、動画モードではセクタを移動させながら撮影が行われることになる。

上記の動画モードでは音声も同時に録音できる。ところが、デジタルカメラで動画撮影を行うと絞り制御のための駆動音が発生する。この駆動音がカメラに付属したマイクで拾われ、録画を再生したときに騒音となって再生されるという問題がある。

そこで、例えば特許文献１は絞りの駆動音の影響を低減するデジタルカメラを提案している。このデジタルカメラは、録音するアナログ音声信号のサンプリング周期の間に絞り機構の駆動音が入るようにモータを制御する制御手段を設けている。このようなデジタルスチルカメラであれば、あるサンプリング時点と次のサンプリング時点との間に絞り機構の駆動音が発生するようにモータ駆動が制御される。よって、絞り駆動機構の駆動音が同時に収録されるのを防止できる。

特開２００４−２３５０２号 公報

しかしながら、特許文献１で開示する技術は音声信号のサンプリング周期の間に駆動音が入るようにモータを駆動するという複雑な制御を行っている。この制御はサンプリング周期の間にモータを駆動するのではなく、モータを駆動させたときに発生する駆動音がサンプリング周期の間に入るようにする制御であるので制御ロジックが複雑なものとなる。また、特許文献１の技術では、動画モードで絞り機構を駆動させることが必要であるタイミングと音声信号のサンプリング周期とが一致した場合には、駆動音が入るのを抑制するためモータを駆動させないことになる。よって、特許文献１で提案する技術では周囲の明るさ変化に対応して絞り機構を駆動できない場合がある。

そこで、本発明の目的は、撮影時にセクタを移動させても駆動音の発生を抑制できる絞り装置を提供することである。

上記目的は、基板に形成した開口を開閉するセクタと、前記セクタを駆動する電磁アクチュエータと、前記電磁アクチュエータの駆動を制御する制御手段とを備えた絞り装置であって、前記制御手段が、目的の絞り状態を形成する位置まで前記セクタを移動させる途中で、前記電磁アクチュエータによる前記セクタの駆動を一時的に停止する休止ステップを含んだ駆動制御を実行する絞り装置によって達成できる。本発明によると、制御手段が実行する駆動制御に電磁アクチュエータによるセクタの駆動を一時的に停止する休止ステップを含むという簡単な構成で、連続して電磁アクチュエータを駆動した場合と比較し発生する騒音を抑制できる。

また、前記休止ステップは、前記電磁アクチュエータへの通電を一時的に遮断するようにしてもよい。このようにすると、コイルの発熱や消費電力を抑えることができる。
また、前記駆動制御は、前記電磁アクチュエータへ通電を行う駆動ステップと、前記休止ステップとを交互に繰り返す間欠駆動制御を含むことができる。すなわち、駆動と休止のステップを交互に実行する間欠駆動でセクタを移動して、目的の絞り状態を形成することができる。

また、前記制御手段は、前記電磁アクチュエータへの通電を遮断させたときに、初期設定を行ってから該電磁アクチュエータを再駆動することが好ましい。このように再駆動時に初期設定を行えば、電磁アクチュエータを停止させたことによる位置のずれが発生したとしても、これを除去できる。上記のような絞り装置を備えたデジタルカメラであれば、電磁アクチュエータの駆動音の影響を抑制して動画撮影が行える。

以上説明したように、本発明による、電磁アクチュエータによるセクタの駆動を一時的に停止する休止ステップを含むという簡単な駆動制御で駆動音の発生を抑制した絞り装置を提供できる。また、休止ステップとして電磁アクチュエータへの通電を一時的に遮断した場合は、コイルの発熱防止、低消費電力化を図れる。

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態に係る絞り装置について説明する。図１は、絞り開口を全開とした状態での絞り装置１の主要部構成を示した図である。また、図２は絞り開口を最小の絞りＭＮとしたときの絞り装置１を示した図である。また、図３は絞り装置１に含む１枚のセクタ（絞り羽根）を取出して示した図である。

図１において、絞り装置１は円形の絞り開口２ＨＬが形成された基板２を備えている。矢印ＲＭ方向へ回動可能な絞りリング５が基板２の面と平行となるように配設されている。ただし、図１で示す状態は絞りリング５の位置が時計方向へ回転した端部に位置しているので、図１の状態からは反時計方向へ回転される。この絞りリング５は、中央部にリング開口５ＨＬを有している。このリング開口５ＨＬと基板２の絞り開口２ＨＬとは略同一の形状であり、絞りリング５は開口同士が重なるようにして基板２上に配置される。

本絞り装置１は、５枚のセクタ１０−１〜１０−５を備えており、上記絞りリング５の回動動作に伴って揺動して絞り開口２ＨＬの開度を変更する。５枚のセクタ１０−１〜１０−５のそれぞれは、絞り開口２ＨＬの中心点ＣＰに対して互いに点対称の姿勢をとっており、絞りリング５によって同じ様に揺動され協働して所定の絞りを形成する。

基板２上には、周方向で等間隔に５本の固定軸３−１〜３−５が立設されている。上記５枚のセクタ１０のそれぞれは、この固定軸３−１〜３−５を支軸として揺動する。一方、絞りリング５にも周方向で等間隔に係合ピン６−１〜６−５が立設されている。これら係合ピン６−１〜６−５は、セクタ１０−１〜１０−５に形成した所定形状のカム溝１１−１〜１１−５に係合している。よって、絞りリング５が回動することにより各係合ピン６が移動して、各カム溝１１内で摺動するので各セクタ１０が所定軌跡を描いて揺動する。

図２は、図１で示している全開状態の絞りから絞りリング５を反時計方向へ回転させて最も小さい絞り状態とした場合を示した図である。図２では、絞り込まれた開口を確認し易いように、ハッチングを入れて小さな絞り開口２ＭＮの位置を示している。また、図３は、本絞り装置１に含まれている一枚のセクタ１０−１を取出し、絞りリング５が図１の状態から図２の状態へと回転したときに揺動する様子を示した図である。この図３によって絞りリング５の回転で係合ピン６−１が反時計方向へ移動すると、固定軸３−1を中心にセクタ１０−１が時計方向へと揺動することが確認できる。他のセクタ１０−２〜１０−５も同様に動作するので図２に示すように絞り開口２ＨＬを絞ることができる。

再度、図１を参照して本絞り装置１の駆動系の構成を説明する。上記のように絞りを変更する際には絞りリング５が回動される。絞りリング５は半径方向へ突出させた突出部５ＰＲを備えている。この突出部５ＰＲの先端には歯列５ＧＡが形成されている。この歯列５ＧＡは電磁アクチュエータとしてのステップモータ２０のロータカナ２１によって駆動される輪列１５と噛合している。ステップモータ２０は、制御手段となる制御部２５により駆動が制御されている。よって、本絞り装置１がカメラに組込まれて使用した場合、制御部２５がカメラ側から所定の絞り信号を受け、これに基づいてステップモータ２０を制御することで絞りリング５が回動され、各セクタ１０が目的の絞りを形成すべく所定位置へと移動される。なお、図１に示すように、上記制御部２５はステップモータ２０内に配置されているステータに巻回した２個の駆動コイルＣＡ、ＣＢへ供給する電流を切換えることによりステップモータ２０の駆動制御を行う。

そして、特に本絞り装置１が備える制御部２５は、動画モードでセクタを移動させるとき、駆動音の発生を抑制するようにステップモータ２０を駆動するという優れた特徴を含んでいる。以下、この制御部２５によるステップモータ２０の制御について説明する。動画モードでは、撮影する画像が刻々と変化する。これに応じて絞りの状態、すなわちセクタ１０の位置を変更させることが必要である。例えば、撮影中に画像が暗くなった場合には絞りを大きくする側へセクタ１０を移動させることが必要である。更に、その後、撮影画像が明るくなったときには、逆に絞りを小さくする側へセクタ１０を移動させることが必要となる。このように動画モードでは刻々と目的の絞り（撮影に好ましい絞り）の状態が変化する。そして、このように変化する好ましい絞り状態を次々に形成するように、セクタ１０が連続的に移動される。そのため従来においては先に指摘したように駆動騒音が発生していた。

図４は、ある位置にあったセクタ１０を目的の絞り状態を形成するため移動させるとき、ステップモータ２０のコイルＣＡ、ＣＢを励磁するパターン例を示した図である。すなわち、この図４は、制御部２５がコイルＣＡ，ＣＢへ供給する電流の制御パターン例を示していると見ることができる。なお、この図４で示すＡｖは所定の絞り値を表している。具体的には、絞りを１Ａｖ開くと開口面積が約２倍となり、逆に絞りを１Ａｖ絞り込むと開口面積が約１／２倍となるように設定されている。

図４では、上段に絞りを小口径へ変更する（絞り値を小さくする）場合、すなわち図１の状態から図２の状態へ向けて各セクタ１０を移動させる場合の励磁パターン例を示している。また、下段ではこれとは逆に、絞りを大口径へ変更する（絞り値を大きくする）場合、すなわち図２の状態から図１の状態へ向けて各セクタ１０を移動する場合の励磁パターン例を示している。図４で示した上下段は、どちらも目的の絞り状態を元の状態から２／３Ａｖ変更する場合の例を示している。

この図４で着目すべきは、最初に１／３Ａｖの絞り値を変更する動作（駆動ステップ）と、次に１／３Ａｖ値を変更させる動作との間に、休止ステップＳＴが挿入されている点である。この休止ステップＳＴでは、両コイルＣＡ，ＣＢへの通電が遮断されている。すなわち、この休止ステップＳＴではステップモータ２０の駆動が停止されている。図４で示すような休止ステップＳＴを少なくとも１回含む励磁パターンで、コイルＣＡ，ＣＢを駆動して各セクタ１０を移動させると騒音の発生を大幅に抑制できる。

図５は、従来のように連続通電して、図４と同じ範囲で各セクタ１０を移動させたときのコイルＣＡ、ＣＢの励磁パターンを示した図である。すなわち、この図５は図４の休止ステップＳＴを含んでおらず、２／３Ａｖの絞り値が連続して変更するようにセクタ１０が移動される。ただし、図５では各１／３Ａｖの絞り値に相当する範囲及び休止ステップＳＴが挿入される箇所に符号ＳＰを付し、図４との相違を確認できるように図示している。

本願発明者等は、図４のように休止ステップＳＴを設けると、従来のように連続通電してセクタ１０を移動させた場合（図５参照）と比較して、約５デシベルも駆動騒音を軽減できることを確認した。図６にグラフを示す。横軸は休止ステップＳＴの休止時間を、縦軸は騒音減少値を示している。グラフに示されるように休止ステップＳＴを長い時間取ればそれだけ騒音値は下がるが、休止ステップＳＴを長い時間取り過ぎるとセクタの移動の時間がかかり過ぎてしまう。本実施の形態では、休止ステップＳＴとして約８０〜９０ｍｓの休止時間を設けている。このようにすると、従来の絞り装置の絞りの駆動時間と大差ない時間で絞り羽根を駆動させることができ、騒音も小さなものとなる。すなわち、本絞り装置１では絞りを変更するときにステップモータ２０の駆動を一時的に停止させる休止ステップを介挿するという簡単な制御で従来と比較して約３５％も騒音発生を抑制できる。また、休止ステップ中は通電されていないため、コイルの発熱を抑えることができる。また、消費電力も低くなる。

なお、図４では絞り値を２／３Ａｖ変更する場合に関して、１回の休止ステップＳＴを１／３Ａｖ値の絞り動作の間に入れる例を示しているが、これは一例である。変更する絞り値が大きいような場合には、休止ステップＳＴを２回以上設定し繰り返しで間欠駆動してもよい。また、１回の動作で変更する絞り値は適宜に変更してよく、さらに目的の絞り値を等分に分割せず異なる値で設定してもよい。また、休止ステップＳＴではステップモータ２０への通電が遮断されるので、当初の初期励磁で調整された初期設定からステップモータ２０の位置が変化する場合がある。そこで、図４で示すように次の１／３Ａｖ動作に入るとき（再駆動するとき）には再度の初期励磁ＰＲを行ってからステップモータ２０を実質的に駆動するようにすることが望ましい。また、図４では、休止ステップは通電をＯＦＦにした例を示しているが、休止ステップ中、ホールドパルスを通電し続けてステップモータ２０を一時的に停止させてもよい。

また、図４は１−２相励磁でステップモータ２０を駆動する場合を一例として示しているが、２相励磁でステップモータ２０を駆動する場合も同様に駆動音の発生を抑制できることは言うまでもない。以上説明した絞り装置１はステップモータ２０を簡単に制御するだけでセクタ１０が連続的に移動するような場合でも駆動音の発生を抑制できる。よって、このような絞り装置１を組込んだデジタルカメラであれば動画モードで騒音発生を抑制して、動画を撮影できる。

以上、本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

絞り開口を全開とした状態での絞り装置の主要部構成を示した図である。 絞り開口を最小の絞りＭＮとしたときの絞り装置を示した図である。 絞り装置に含む１枚のセクタを取出して示した図である。 絞り装置に含むステップモータのコイルを励磁するパターン例を示した図である。 従来のように連続通電してセクタを図４と同じ範囲でセクタを移動させたときのコイルの励磁パターンを示した図である。 休止ステップＳＴの休止時間と騒音減少値との関係を表した図である。

符号の説明

１ 絞り装置
２ 基板
２ＨＬ 絞り開口
５ 絞りリング
１０ セクタ
２０ ステップモータ
２５ 制御部
ＳＴ 休止ステップ
ＰＲ 初期励磁

Claims (2)

1. 基板に形成した開口を開閉するセクタと、前記セクタを駆動する電磁アクチュエータと、前記電磁アクチュエータの駆動を制御する制御手段とを備えた絞り装置であって、
   前記絞り装置は、動画撮影と同時に録音可能なデジタルカメラに採用されるものであって、
   前記制御手段が、目的の絞り状態を形成する位置まで前記セクタを移動させる途中で、前記電磁アクチュエータによる前記セクタの駆動を一時的に停止する休止ステップを含んだ駆動制御を実行し、
   前記休止ステップは、前記電磁アクチュエータへの通電を一時的に遮断するものであり、
   前記駆動制御は、前記電磁アクチュエータへ通電を行う駆動ステップと、前記休止ステップとを交互に繰り返す間欠駆動制御を含み、
   前記制御手段は、前記休止ステップの後、前記休止ステップ中における前記電磁アクチュエータの位置ずれを戻すための初期励磁を行ってから前記駆動ステップを行うことにより該電磁アクチュエータを再駆動し、
   前記休止ステップは、８０〜９０ミリ秒であることを特徴とする絞り装置。
2. 請求項１に記載の絞り装置を備えた、動画撮影と同時に録音可能なデジタルカメラ。

Images