JP5911290B2 - 光量調節装置及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、光量調節装置に関し、特に撮像装置における絞り装置に関するものである。

近年のデジタル一眼レフレックスカメラにおいては、静止画撮影に留まらず、動画撮影が可能な機種も市場投入されている。

そのため、デジタル一眼レフレックスカメラの交換レンズに搭載される絞り装置は、静止画撮影においては、連続撮影速度向上のために高速駆動が求められると同時に、動画撮影においては、非常に滑らかな低速駆動が要求される。ここに言う滑らかな低速駆動とは、高分解能に低速駆動を行うことを意味する（動画撮影において、絞り動作が低分解能である場合には、不自然な光量変化が動画として取得され、品位を損なうため滑らかな低速駆動が要求されるものである）。

従来、デジタル一眼レフレックスカメラの交換レンズに搭載される絞り装置は、１つのモータにより駆動されているため、そのモータの特性の範囲内で高速駆動および低速駆動を行っている。例えばステッピングモータを駆動源に用いる絞り装置においては、１−２相駆動など、通常のステップ駆動によって高速駆動を行い、マイクロステップ駆動によって滑らかな低速駆動を行うこととなる。

特許文献１では駆動ユニットとしてステッピングモータを備えた電磁駆動絞り装置が開示されている。ステッピングモータによって駆動される絞り装置であるため、１−２相駆動により、静止画撮影での連続撮影のための高速駆動性能を確保し、マイクロステップ駆動により、動画撮影での滑らかな低速駆動を行うことができる構成となっている。

特開昭６２−２４０９４２号公報

しかしながら、特許文献１に開示された従来技術では、ステッピングモータ１個での駆動であるため、高速駆動性能と低速駆動性能は、ともに１個のステッピングモータの性能によって決められる。例えば、高速駆動性能を向上させるために、ロータマグネットの磁束密度を高くすると、コギングトルクが増大して、滑らかな低速駆動は妨げられる。このため、１個のステッピングモータで電磁駆動絞り装置を駆動する場合には、高速駆動性能と低速駆動性能とのバランスを取る設計を行っていた。

そこで、本発明は、高速駆動性能と低速駆動性能の向上の両立を可能にした光量調節装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての光量調節装置は、互いに独立に駆動可能な第１のモータ及び第２のモータと、前記第１のモータによって、第１の減速比で回転駆動される第１の被駆動部材と、前記第２のモータによって、前記第１の減速比より大きい第２の減速比で回転駆動される第２の被駆動部材と、前記第１の被駆動部材または第２の被駆動部材の駆動によって、開口量を変化させる遮光部材と、前記第１のモータおよび前記第２のモータを駆動制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記第１のモータおよび第２のモータを用いて所定のステップ数を駆動させる際に、前記第２のモータで第１のステップ数を駆動した後、前記第１のモータで第２のステップ数を駆動するように切り替え可能であり、前記制御部は、前記第１のモータによる前記第１の被駆動部材の回転角速度が、前記第２のモータによる前記第２の被駆動部材の回転角速度以上となるように、前記第１のモータおよび前記第２のモータを駆動制御した状態で、前記切り替えを行うことを特徴とする。

本発明によれば、高速駆動性能と低速駆動性能の向上の両立を可能にした光量調節装置を提供することができる。

本発明の実施形態である光量調節装置の分解斜視図である。 本発明の実施形態である光量調節装置の構成を示す概念断面図である。 本発明の実施形態である光量調節装置の上側ロータリプレートおよび下側ロータリプレートの減速比の違いを説明する概念図である。 本発明の実施形態である光量調節装置２００の駆動シーケンスを説明する図である。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態である光量調節装置２００の分解斜視図である。図２は、本発明の実施形態である光量調節装置２００の構成を示す概念断面図である。

光量調節装置２００は、例えばデジタル一眼レフレックスカメラなどの撮像装置の交換レンズ内に搭載される絞り装置であり、撮影の際に撮影者の設定により撮影光量を調節するものである。

２０１は第１のモータ、２０２は第２のモータであり、それぞれ独立に駆動可能なステッピングモータである。２０３は第１の被駆動部材である上側ロータリプレート、２０４は第２の被駆動部材である下側ロータリプレートである。２０５は上側カバー、２０６は下側カバーである。２０７は、開口量を変化させることにより撮影光量を調節する遮光部材である絞り羽根である。モータ２０１は、上側カバー２０５に固定されている。同様に、モータ２０２は、下側カバー２０６に固定されている。また、モータ２０１、２０２はともに、不図示の制御部２０８により駆動制御される。

２０１１は、モータ２０１に設けられた出力ギアである。出力ギア２０１１は、上側ロータリプレート２０３に設けられたギア部と噛み合い、モータ２０１からの出力を伝達する。このとき、上側ロータリプレート２０３は、上側カバー２０５の嵌合部に案内される形で第１の減速比で光軸周りに回転駆動される。

２０２１は、モータ２０２に設けられた出力ギアである。出力ギア２０２１は、下側ロータリプレート２０４に設けられたギア部と噛み合い、モータ２０２からの出力を伝達する。このとき、下側ロータリプレート２０４は、下側カバー２０６の嵌合部に案内される形で第２の減速比で光軸周りに回転駆動される。

２０３１は上側ロータリプレート２０３に設けられた穴、２０４１は下側ロータリプレート２０４に形成された溝である。

２０７１と２０７２は、絞り羽根２０７に設けられたダボである。ダボ２０７１は穴２０３１、ダボ２０７２はカム溝２０４１にそれぞれ嵌合される。

モータ２０１により上側ロータリプレート２０３が駆動される場合、上側ロータリプレート２０３の穴２０３１に嵌合したダボ２０７１は、上側ロータリプレート２０３とともに光軸周りを回転する。また、ダボ２０７２は、下側ロータリプレート２０４のカム溝２０４１に沿って絞り羽根２０７を光軸に近づくように案内される。このため、光軸を中心とする光路が狭くなり、光量を調節することとなる。

一方、モータ２０２により下側ロータリプレート２０４が駆動される場合、ダボ２０７２は、回転駆動される下側ロータリプレート２０４のカム溝２０４１によって次第に光軸に近づくように案内される。このため、光軸を中心とする光路が狭くなり、光量を調節することとなる。

図３は、本発明の実施形態である光量調節装置２００の出力ギア２０１１および出力ギア２０２１による駆動の差異を説明する概念図である。

横軸はモータの出力ギアの回転角度、縦軸は上側ロータリプレート２０３および下側ロータリプレート２０４の回転角度を示している。

本実施形態では、モータ２０１を静止画撮影のための高速駆動用のモータとして用い、モータ２０２を動画撮影のための低速駆動用のモータとして使用するため、第２の減速比が第１の減速比より大きくなるように設定している。具体的には、上側ロータリプレート２０３の回転数が下側ロータリプレート２０４の回転数に比べ４倍になるように設定されている。すなわち、同一の駆動周波数であれば、モータ２０１による上側ロータリプレート２０３の回転駆動は、モータ２０２による下側ロータリプレート２０４の回転駆動よりも４倍高速に行うことが可能である。反面、モータ２０２による下側ロータリプレート２０４の回転駆動は、モータ２０１による上側ロータリプレート２０３の回転駆動よりも分解能が高いといえる。これと同時に、下側ロータリプレート２０４の回転駆動にかかるトルクは、上側ロータリプレート２０３の回転駆動にかかるトルクよりも４倍大きくなる。

図４により、本発明の実施形態である光量調節装置２００の駆動シーケンスを説明する。

図４（ａ）は、光量調節装置２００が駆動開始する際のモータ２０１の駆動周波数を示している。図４（ｂ）は、光量調節装置２００が駆動開始する際のモータ２０２の駆動周波数を示している。図４（ｃ）は、光量調節装置２００の駆動による透過光量値を示している。図４（ａ）〜（ｃ）の横軸は駆動ステップを示しており、左端０が初期ステップを示す。ステップ０においては、絞り羽根２０７は光路を遮っておらず、絞りユニットとして開放状態である。

図４に示すとおり、制御部２０８は、まず低速駆動モードであるモータ２０２によってステップＡの時点までのステップ数（第１のステップ数）を駆動した後、モータ２０１によって目標値までの残りのステップ数（第２のステップ数）を駆動する。

前述したように、モータ２０２による低速駆動モードでの駆動は、モータ２０１による高速駆動モードでの駆動よりもトルクが大きい。そのため、低速駆動モードでの駆動は、駆動開始時のトルクが静止状態から駆動開始時に生じる静止摩擦に打ち勝てないために発生する脱調を抑制し、確実な駆動開始を実現可能にする。特に、高速駆動を行うことができるように上側ロータリプレート２０３の減速比を小さく設定した場合において、モータ２０１で駆動開始するよりも有効である。また、このとき、図４（ｃ）に示すとおり、光量は下側ロータリプレート２０４が回転した量に応じて減少する。

しかしながら、静止画撮影において、モータ２０２による低速駆動モードを継続することは、静止画撮影において必須の高速な絞り駆動を実現できない。このため、制御部２０８は、モータ２０２による駆動が４ステップ完了したところ（ステップＡの時点）で、モータ２０１に切り替えて駆動を継続し、絞り羽根２０７にとっては間断のない駆動の切り替えが実施される。

なお、本実施形態においては、スムーズに駆動の切り替えが行われるように低速駆動モードを第１の減速比と第２の減速比の最小公倍数分のステップ数である４ステップだけで構成しているが、この値に限定されることはない。

また、切り替えに際しては、制御部２０８は、モータ２０１による上側ロータリプレート２０３の回転角速度が、モータ２０２による下側ロータリプレート２０４の回転角速度以上となるよう制御を行う。この関係を無視して切り替え駆動を実施することは、絞り羽根２０７の不要振動の原因となるため、回避することが必須となる。この切り替え以降、制御部２０８は、モータ２０１を所定の加速テーブルに則り加速制御する。そのため、ステップＡ以降は、光量の減少する速度が次第に増し、高速に絞り込み動作を行うことが可能である。

このような一連の制御によって、静止画に必要な高速絞込みが可能である。また、動画時においては、静止画のために使用される上側ロータリプレート２０３を含む減速系よりも４倍の分解能を持つ下側ロータリプレート２０４を含む減速系を使用可能であるため、滑らかな絞り駆動が可能となる。

尚、モータ２０１による駆動の引継ぎに際しては、Ｆ_Ａなる駆動周波数で駆動を開始しているが、Ｆ_Ａはモータ２０１がこの光量調節装置内に組み込まれた際の自起動周波数以下であることが当然ながら必要となる。

また、本実施形態においては、低速駆動モードは駆動周波数一定で制御を行っているが、何らかの加減速を伴っていても、上述の引継ぎに際してモータ２０１が発生可能なＦ_Ａを下回る絞り羽根の速度で低速駆動モードを終了すればよい。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

２０１ モータ
２０２ モータ
２０３ 上側ロータリプレート
２０４ 下側ロータリプレート
２０７ 絞り羽根

Claims (3)

1. 互いに独立に駆動可能な第１のモータ及び第２のモータと、
   前記第１のモータによって、第１の減速比で回転駆動される第１の被駆動部材と、
   前記第２のモータによって、前記第１の減速比より大きい第２の減速比で回転駆動される第２の被駆動部材と、
   前記第１の被駆動部材または第２の被駆動部材の駆動によって、開口量を変化させる遮光部材と、
   前記第１のモータおよび前記第２のモータを駆動制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記第１のモータおよび第２のモータを用いて所定のステップ数を駆動させる際に、前記第２のモータで第１のステップ数を駆動した後、前記第１のモータで第２のステップ数を駆動するように切り替え可能であり、
   前記制御部は、前記第１のモータによる前記第１の被駆動部材の回転角速度が、前記第２のモータによる前記第２の被駆動部材の回転角速度以上となるように、前記第１のモータおよび前記第２のモータを駆動制御した状態で、前記切り替えを行うことを特徴とする光量調節装置。
2. 前記第１のステップ数は、前記第１および第２の減速比の最小公倍数分のステップ数であることを特徴とする請求項１に記載の光量調節装置。
3. 請求項１または２に記載の光量調節装置を有することを特徴とする撮像装置。