JP5178216B2

JP5178216B2 - 光量調節装置及びカメラ

Info

Publication number: JP5178216B2
Application number: JP2008019586A
Authority: JP
Inventors: 力青島
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-01-30
Filing date: 2008-01-30
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2028-01-30
Also published as: JP2009180921A

Description

本発明は、デジタルカメラ等に搭載される光量調節装置に関するものである。

ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子により静止画や動画を撮影するデジタルカメラは、レンズの焦点深度の状態や撮像素子に結像される被写体の光量を調節するために、開口径を制御する絞り装置（光量調節装置）が搭載されている。光量調節装置は、遮光部材としての複数の絞り羽根をステッピングモータにより駆動して開口径を変化させる構成が主流となっている。

静止画を主として撮影する一眼レフカメラの場合、通常は最大開口を形成している状態からレリーズ信号に連動し被写界の輝度に応じた絞り値になるよう絞込みを行い撮影が行われる。この場合レリーズタイムラグができる限り少なくなるよう絞込み動作は高速で行えることが望ましい。

また、ビデオカメラのように動画を撮影する場合、刻々と変化していく被写界輝度に応じ連続で絞り開口値を変化していかなければならない。被写界輝度は急激に変化することが稀であるため、絞り値の変更に高速性が要求されることはないが、絞り値設定の高精度化及び微細化は必要とされる。例えば、特許文献１では２枚の羽根のそれぞれにギヤ部を形成し、駆動ピニオンに噛み合わせて２枚の羽根をスプリングで結合することで、上記ギヤ部がピニオンを挟み込むように構成し、バックラッシがなくなるよう構成し絞り値設定の高精度化を達成している。
特開平９−１６６８０７号公報

近年、静止画撮影と動画撮影の両方を行えるカメラの需要が高まり、結果として静止画撮影時にはレリーズタイムラグができる限り少なくなるように高速な絞込み動作と動画撮影時での高精度でかつ微細な絞り調節動作との両立が望まれている。

上記特許文献１の露光量調節装置は、常にバックラッシがないように構成され動画撮影時の高精度でかつ微細な絞込み動作は達成できるが、特に動き出しでのスプリングの付勢力が駆動負荷となり静止画撮影時に必要とされる高速な絞込み動作が困難となる。

本発明は、静止画撮影時には高速で絞込み動作が可能で動画撮影時の絞込み位置から更に絞込み値を変更するような場合には高精度で微細な絞り動作が行える技術を実現する。

上記課題を解決するために、本発明の光量調節装置は、開口部が形成された基部と、当該開口部を遮蔽して所定の開口面積を形成する遮蔽位置と当該開口部を遮蔽しない退避位置との間で動作する複数の絞り羽根と、当該絞り羽根を駆動する駆動部材と、前記所定の開口面積を形成するように前記駆動部材により駆動される前記絞り羽根の動作を規制するカム部材と、前記駆動部材とギヤにより噛み合い当該駆動部材を作動させる出力軸を有するステッピングモータと、を備えた光量調節装置において、前記カム部材は、前記絞り羽根の動作を規制して当該絞り羽根を前記退避位置に移動させるための第１のカム領域と、前記絞り羽根を前記遮蔽位置に移動させるための第２のカム領域とを有し、前記絞り羽根が前記第１のカム領域にあるときの前記駆動部材と前記ステッピングモータの出力軸とのギヤの噛み合いによるバックラッシ量をＡ１、前記絞り羽根が前記第２のカム領域にあるときの前記駆動部材と前記ステッピングモータの出力軸とのギヤの噛み合いによるバックラッシ量をＡ２とすると、Ａ１＞Ａ２となるように前記駆動部材と前記ステッピングモータの出力軸とを前記ギヤを介して連結した。

また、本発明のカメラは、上記光量調節装置を有する絞り装置と、前記絞り装置を所定の絞り値に制御する制御部と、を有するレンズ装置が着脱可能である。

本発明によれば、静止画撮影時には高速での絞込み動作が可能であり、動画撮影時の絞込み位置から更に絞込み値を変更するような場合には高精度で微細な絞り調節動作が可能となる。

以下、本発明に係る一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実現するための一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

［第１の実施形態］
図１は、本発明に係わる第１の実施形態の光量調節装置の分解斜視図である。

図１において、１〜７は光量調節部材としての複数の絞り羽根であり、これら絞り羽根は、遮光性を有し開口量を規制する第１基部１ａ〜７ａ及び第２基部１ｂ〜７ｂからなる薄板状の羽根基部を有する。また、絞り羽根は、第１基部１ａ〜７ａの一方面に設けられる円柱或いは円筒状の第１軸部１ｃ〜７ｃと、第１基部１ａ〜７ａの他方面に設けられる円柱或いは円筒状の第２軸部１ｄ〜７ｄ（一部不図示）とを有する。そして、上記羽根基部と、第１軸部、第２軸部とが合成樹脂により一体成形される。

８は上記絞り羽根１〜７の駆動部材としての回転部材であり、回転部材８は中央に開口部８ａが形成されたリング状に形成され、穴部８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ，８ｇ，８ｈと、突起部８ｉと、円弧状のギヤ部８ｊとが設けられている。また、回転部材８は遮光部８ｋを備える。

９は中央に開口部９ａが形成されたリング状のカム部材であり、カム部材９にはカム溝部９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆ，９ｇ，９ｈが設けられている。開口部９ａが光量調節装置の最大開口を規定しており、カム部材９は最大開口を規定する開口地板（基部）も兼ねている。なお、カム溝部９ｂ〜９ｈを持つカム部材９とは別の部材で最大開口を規定しても良い。

１０は中央に開口部１０ａが形成されたリング状の押え部材であり、押え部材１０には穴部１０ｂと、モータ取付部１０ｃとが設けられている。

１１は回転部材８を駆動するステッピングモータであり、ステッピングモータ１１の出力軸１１ａの先端部には円錐形状のピニオンギヤ１２が固着されており、押え部材１０のモータ取付部１０ｃに取り付けられる。ステッピングモータ１１が押え部材に取り付けられた状態で、ピニオンギヤ１２は押え部材１０の穴部１０ｂを貫通して回転部材８のギヤ部８ｊに噛み合う。ステッピングモータ１１は一般的な２つのコイルを備える２相ＰＭ型ステッピングモータである（例えば、特開２００３−１８９５８５号公報参照）。つまり、ステッピングモータ１１の出力軸１１ａに固着されたピニオンギヤ１２と回転部材８のギヤ部８ｊとが噛み合うことで駆動部材とステッピングモータがギヤで連結された構成を実現している。

１３は初期位置センサであり、回転部材８の遮光部８ｋによる初期位置センサ１３に対する挿入状態や退避状態を検知することで、回転部材８が初期位置にあることを判定する。

押え部材１０は回転部材８と絞り羽根１〜７を挟んでカム部材９に固定され、回転部材８と絞り羽根１〜７の光軸方向の抜け止めの役割を果たしている。ここで、回転部材８の突起部８ｉは押え部材１０の開口部１０ａに回転可能に嵌合する。また、絞り羽根１〜７の第１軸部１ｃ〜７ｃは回転部材８の穴部８ｂ〜８ｈにそれぞれ回動可能に嵌合しており、第２軸部１ｄ〜７ｄはカム部材９のカム溝部９ｂ〜９ｈにそれぞれ摺動可能に嵌合している。

絞り羽根１〜７は光軸を中心に円周方向に均等に配置され、遮光性を有する第１基部１ａ〜７ａ及び第２基部１ｂ〜７ｂが重ね合わされることで絞り開口面積が可変となり、重ね合わせが大きいほど絞り開口面積は小さくなる。

図２は、図１の光量調節装置における回転部材の回転位置と絞り開口面積の関係を示す図である。

図２において、初期位置センサ１３が回転部材８の遮光部８ｋの挿入状態を検知しているとき、絞り羽根１〜７はカム部材９のカム溝部９ｂ〜９ｈによって開口部９ａより外側に退避し最大開口を遮蔽しない退避位置にある。この退避位置からステッピングモータ１１が所定ステップ（本例では、３ステップ）だけピニオンギヤ１２を図３に示す矢印Ａ方向に駆動し、回転部材８を矢印Ｂ方向に駆動する。回転部材８が矢印Ｂ方向に駆動されると、絞り羽根１〜７はカム部材９のカム溝部９ｂ〜９ｈによって開口部９ａを遮蔽して所定の開口面積を形成する（遮蔽位置）。

ここで、第１のカム領域とは、初期位置センサ１３が回転部材８の遮光部８ｋの挿入状態を検知している初期位置から３ステップ以内であって、絞り羽根１〜７が上記退避位置にある範囲を意味する。また、第２のカム領域とは、上記初期位置から３ステップを超えた絞り羽根１〜７が上記遮蔽位置にある範囲を意味する。

図３は、図１の光量調節装置における回転部材とピニオンギヤの詳細図である。

図３において、回転部材８のギヤ部８ｊは軸方向の厚さが異なる（その他の歯数やピッチ等は同一）第１ギヤ部８ｊ−１と第２ギヤ部８ｊ−２とからなる。薄い方の第１ギヤ部（以下、薄ギヤ部）８ｊ−１は絞り羽根１〜７が第１のカム領域にあるときにピニオンギヤ１２と噛み合い、厚い方の第２ギヤ部（以下、厚ギヤ部）８ｊ−２は絞り羽根１〜７が第２のカム領域にあるときにピニオンギヤ１２と噛み合う。

ここで、ピニオンギヤ１２は円錐形状のため、薄ギヤ部８ｊ−１と噛み合う場合には軸方向の先端部の直径が小さい小径部位での噛み合いとなりバックラッシが大きくなる。一方、厚ギヤ部８ｊ−２と噛み合う場合には軸方向の根元の直径が大きい大径部位での噛み合いとなり、小径部位での噛み合いに比べてバックラッシが小さくなる。即ち、ピニオンギヤ１２が薄ギヤ部８ｊ−１と噛み合う場合のバックラッシ量をＡ１、厚ギヤ部８ｊ−２と噛み合う場合のバックラッシ量をＡ２とすると、Ａ１＞Ａ２となるように構成されている。

［光量調節動作］
次に、本実施形態の光量調節装置の動作について説明する。

以下では、初期位置センサ１３が回転部材８の遮光部８ｋの挿入を検知している状態を初期位置として説明する。

静止画撮影の場合、この初期位置が常にスタート位置として設定される。

この初期位置から所定の絞り値になるように任意の絞り位置までステッピングモータ１１を駆動させる。

ステッピングモータ１１を図１の反時計方向（図３のＡ方向）に回転させることでピニオンギヤ１２が回転し、ピニオンギヤ１２は回転部材８のギヤ部８ｊに噛み合っているので回転部材８は図１の時計方向（図３のＢ方向）に回転する。

本実施形態では、上記絞り羽根１〜７が退避位置であってカム部材９の第１のカム領域にあるとき、ピニオンギヤ１２の先端部の小径部位が回転部材８の薄ギヤ部８ｊ−１部と噛み合うのでバックラッシが大きくなる。これにより、各部品の部品形状精度にバラツキがあっても駆動負荷が増大することがなく、スムーズな起動が行え、それ以降の所定の絞り値まで高速に絞込み動作を行うことができる。

本実施形態では、ピニオンギヤ１２が初期位置から３ステップ以内においてピニオンギヤ１２が回転部材８の薄ギヤ部８ｊ−１と噛み合うように設定しているが、３ステップに限定する必要はなく、例えば２ステップでも良い。また、第１のカム領域の全域においてバックラッシを大きくする必要はない。即ち、少なくとも動き出しの範囲（初期位置近傍の所定範囲のみ）において大きいバックラッシを確保すればスムーズな起動が行え、それ以降の所定の絞り値まで高速な絞込み動作を行うことができる。

スムーズに起動を行った後、更にステッピングモータ１１を同方向に駆動し回転部材８を図１の時計方向（図３のＢ方向）に回転させていく。すると、回転部材８の穴部８ｂ〜８ｈには絞り羽根１〜７の第１軸部１ｃ〜７ｃが嵌合しているので、絞り羽根１〜７はそれぞれ第１軸部１ｃ〜７ｃの作動に伴い第２軸部１ｄ〜７ｄがカム部材９のカム溝部９ｂ〜９ｈに沿って移動して遮蔽位置に移動する。これが所定の開口値を形成する第２のカム領域での動きとなる。

第２のカム領域では、ピニオンギヤ１２の軸方向の根元の大径部位が回転部材８の厚ギヤ部８ｊ−２と噛み合い、小径部位での噛み合いに比べてラジアル方向への押圧力が大きくなるためバックラッシが小さくなる。バックラッシが小さいと各部品の部品形状精度にバラツキがある場合には駆動負荷が増大することが考えられるが、第２のカム領域では既に回転部材８の回転は十分に加速されているので大きな障害とはならない。この結果、静止画撮影時にはレリーズタイムラグが少ない高速な絞込み動作を行うことができる。

静止画撮影終了後、初期位置に戻す場合には、ステッピングモータ１１の回転量を制御する不図示の制御部により、ステッピングモータ１１を絞り方向（遮蔽位置）とは反対方向に駆動する。この場合には、第２のカム領域から駆動開始となるが、撮影終了後であるので高速での駆動は不要である。このため、バックラッシが小さく仮に各部品の部品形状精度にバラツキがあって駆動負荷が増大していても高速駆動は行わないので、動作が不安定になることはない。

次に、動画撮影時には常に第２のカム領域での駆動となり、刻一刻と変化していく被写界輝度に応じて連続で絞り開口値を変化させる必要がある。被写界輝度が急激に変化することは稀であるため、絞り値の変更に高速性は望まれないものの絞り値の高精度化及び微細化は必要となる。ここで、第２のカム領域ではピニオンギヤ１２は回転部材８の厚ギヤ部８ｊ−２と噛み合うためバックラッシが小さくなる。よって、高精度で微細な絞り調節動作が可能となる。

本実施形態では、回転部材８のギヤ部８ｊに軸方向の厚さが異なる第１ギヤ部８ｊ−１と第２ギヤ部８ｊ−２とを形成することで、第１のカム領域におけるバックラッシ量Ａ１＞第２のカム領域におけるバックラッシ量Ａ２となるように構成している。

この他に、第２のカム領域にあるときの回転部材８のギヤ部８ｊの形状を軸方向の厚さを一定にしつつ、ギヤ部８ｊの転位量を変えてバックラッシ量を可変とする構成も考えられる。つまり、［第１のカム領域にあるときの回転部材８のギヤ部の転位量］＜［第２のカム領域にあるときの回転部材８のギヤ部の転位量］とすることによっても実現可能である。しかしながら、この方法では微細のバックラッシ量の調整を軸間距離の調節で行う必要があるため、量産時の性能のバラツキが大きくなる傾向がある。

［第２の実施形態］
図４は第２の実施形態の光量調節装置の主要部品の構成を示す側面図である。

１４は板バネであり、その一端部１４ａがステッピングモータ１１の外装に固定され、他端部１４ｂがステッピングモータ１１の出力軸１１ａの一端部１１ｂに当接して、当該ステッピングモータ１１の出力軸１１ａを軸方向である矢印Ｃ方向に付勢している。

図４は、絞り羽根１〜７が第１のカム領域にあるときの状態を例示しており、出力軸１１ａの他端部１１ｃはカム部材９の地板９ｉに当接して、上記板バネ１４の付勢力によって軸方向の位置が規制されている。

ステッピングモータ１１の出力軸１１ａは、通常のステッピングモータと同様にモータを構成する部品間の隙間によって軸方向に所定量移動可能に構成されている。絞り羽根１〜７が第１のカム領域にあるときには上述したようにピニオンギヤ１２の小径部位が回転部材８の薄ギヤ部８ｊ−１と噛み合うためバックラッシが大きくなる。この場合、出力軸１１ａの他端部１１ｃはカム部材９の地板９ｉと上記板バネ１４の付勢力によって軸方向の位置が規制されている。

一方、絞り羽根１〜７が第２のカム領域にあるときにはピニオンギヤ１２の大径部位が回転部材８の厚ギヤ部８ｊ−２と噛み合い、小径部位での噛み合いに比べてバックラッシが小さくなる。この場合、出力軸１１ａの他端部１１ｃはピニオンギヤ１２と噛み合う回転部材８の厚ギヤ部８ｊ−２と上記板バネ１４の付勢力によって軸方向の位置が規制されている。

バックラッシが小さくなると、各部品の部品形状精度にバラツキがある場合には駆動負荷が非常に増大することが考えられる。しかしながら、本実施形態ではピニオンギヤ１２がステッピングモータ１１の出力軸１１ａとともに板バネ１４の付勢力に抗して矢印Ｃ方向とは反対方向に移動可能であるので、駆動負荷の増大を抑えることができる。

なお、本発明は、上述した光量調節装置を有する絞り装置と、この絞り装置を所定の絞り値に制御する制御部と、を有するレンズ装置が着脱可能なカメラとしても適用できることは言うまでもない。

［効果の説明］
上述した各実施形態によれば、絞り羽根１〜７が第１のカム領域にあるときの回転部材８とピニオンギヤ１２とのバックラッシ量Ａ１と、第２のカム領域にあるときのバックラッシ量Ａ２とがＡ１＞Ａ２となるよう構成されている。この構成によれば、静止画撮影時においてレリーズ前の最大開口を形成している状態、即ち絞り羽根１〜７が第１のカム領域にあるときには回転部材８とピニオンギヤ１２とのバックラッシ量が十分に確保されている。このため、部品精度のバラツキなどにより駆動負荷が増大することがなく、スムーズな起動が行えるとともに、高速で所定の絞り値まで絞込み動作を行うことができる。

また、動画撮影時の絞込み動作状態から更に絞り値を変更するような状態、即ち絞り羽根１〜７が第２のカム領域にあるときには回転部材８とピニオンギヤ１２とのバックラッシ量が小さくなるため、高精度で微細な絞り調節動作が行える。この場合、部品精度のバラツキなどにより駆動負荷が増大することが考えられるが、動画撮影時には静止画撮影時に比べて高速な動作は必要とされないので問題はない。

また、上記構成に加えて、絞り羽根１〜７が第１のカム領域にあるときには回転部材８のギヤ部８ｊがピニオンギヤ１２の小径側で噛み合い、第２のカム領域にあるときには回転部材８のギヤ部８ｊがピニオンギヤ１２の大径側の部位で噛み合う。このように、ステッピングモータ１１のピニオンギヤ１２と回転部材８のギヤ部８ｊとの噛み合いを軸方向で変化させることで、第１のカム領域と第２のカム領域との間において微妙なバックラッシ量の調整が行える。よって、静止画撮影における高速駆動と動画撮影における高精度で微細な絞り調節動作との両立を容易に達成できる。

また、上記構成に加えて、絞り羽根１〜７が第１のカム領域にあるときにはステッピングモータ１１の出力軸１１ａの軸方向の位置をカム部材９の地板９ｉと板バネ１４の付勢力とによって規制する。一方、絞り羽根１〜７が第２のカム領域にあるときにはステッピングモータ１１の出力軸１１ａの軸方向の位置を板バネ１４による付勢方向とは反対方向に移動可能にカム部材９の地板９ｉにより規制する。この構成により、絞り羽根１〜７が第１のカム領域にあるときは回転部材８とピニオンギヤ１２とのバックラッシが十分確保されるので、静止画撮影における高速駆動が可能になる。また、絞り羽根１〜７が第２のカム領域にあるときは回転部材８とピニオンギヤ１２とのバックラッシが小さくなるので、動画撮影における高精度で微細な絞り調節動作が可能となる。

本発明に係る第１の実施形態の光量調節装置の分解斜視図である。図１の光量調節装置における回転部材の回転位置と絞り開口面積の関係を示す図である。図１の光量調節装置における回転部材とピニオンギヤの詳細図である。第２の実施形態の光量調節装置の主要部品の構成を示す側面図である。

符号の説明

１〜７絞り羽根
１ａ〜７ａ第１基部
１ｂ〜７ｂ第２基部
１ｃ〜６ｃ第１軸部
１ｄ〜６ｄ第２軸部
８回転部材
８ｂ〜８ｈ穴部
８ｊギヤ部
９カム部材
９ｂ〜９ｈカム溝部
９ｉ地板
１０押え部材
１１ステッピングモータ
１２ピニオンギヤ
１３初期位置センサ
１４板バネ

Claims

開口部が形成された基部と、当該開口部を遮蔽して所定の開口面積を形成する遮蔽位置と当該開口部を遮蔽しない退避位置との間で動作する複数の絞り羽根と、当該絞り羽根を駆動する駆動部材と、前記所定の開口面積を形成するように前記駆動部材により駆動される前記絞り羽根の動作を規制するカム部材と、前記駆動部材とギヤにより噛み合い当該駆動部材を作動させる出力軸を有するステッピングモータと、を備えた光量調節装置において、
前記カム部材は、前記絞り羽根の動作を規制して当該絞り羽根を前記退避位置に移動させるための第１のカム領域と、前記絞り羽根を前記遮蔽位置に移動させるための第２のカム領域とを有し、
前記絞り羽根が前記第１のカム領域にあるときの前記駆動部材と前記ステッピングモータの出力軸とのギヤの噛み合いによるバックラッシ量をＡ１、前記絞り羽根が前記第２のカム領域にあるときの前記駆動部材と前記ステッピングモータの出力軸とのギヤの噛み合いによるバックラッシ量をＡ２とすると、Ａ１＞Ａ２となるように前記駆動部材と前記ステッピングモータの出力軸とを前記ギヤを介して連結したことを特徴とする光量調節装置。
前記ステッピングモータの出力軸の端部には円錐形状のピニオンギヤが固定され、前記駆動部材には前記ピニオンギヤに噛み合う円弧状のギヤ部が形成されており、
前記駆動部材は、前記絞り羽根が前記第１のカム領域にあるときのギヤ部が前記第２のカム領域にあるときのギヤ部より軸方向の厚みが薄く形成されており、
前記絞り羽根が前記第１のカム領域にあるときには前記ピニオンギヤと前記駆動部材のギヤ部とが当該ピニオンギヤの小径側の部位で噛み合い、前記絞り羽根が前記第２のカム領域にあるときには前記ピニオンギヤと前記駆動部材のギヤ部とが当該ピニオンギヤの大径側の部位で噛み合うように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光量調節装置。
前記ステッピングモータの出力軸は軸方向に移動可能に構成されており、
前記ステッピングモータの出力軸の一端部に当接して当該出力軸を軸方向に付勢する付勢手段と、
前記出力軸の他端部に当接して当該出力軸の軸方向の位置を規制する規制手段と、を有し、
前記絞り羽根が前記第１のカム領域にあるときには前記ステッピングモータの出力軸の軸方向の位置は前記規制手段と前記付勢手段によって規制され、
前記絞り羽根が前記第２のカム領域にあるときには前記出力軸の軸方向の位置は前記駆動部材のギヤ部と前記付勢手段によって規制されることを特徴とする請求項２に記載の光量調節装置。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光量調節装置を有する絞り装置と、
前記絞り装置を所定の絞り値に制御する制御部と、を有するレンズ装置が着脱可能であることを特徴とするカメラ。