JP6312506B2 - 光量調節装置および光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、光量調節装置および光学機器に関する。

従来、動画撮影が可能なデジタル一眼レフカメラが提案されている。動画撮影時は、録画開始前の液晶表示部に画像を表示している間を含め録画中においても、被写体の明るさに応じて絞り開口径が制御される。液晶表示部への画像表示中や動画撮影中に被写体の明るさに変化がない場合は、省エネのためにモータへの通電を切るのが望ましい。しかし、通電を切ってしまうと、絞り羽根がどのような位置（開口径）にあるかを保障できなくなる。例えば、通電を切った後にカメラに振動が加わると、絞り開口径が変化してしまうことがある。絶対位置検知手段を備えていれば、モータへの通電を切っても絞り羽根の位置を保障することが可能となるが、一般的に絶対位置検知手段には光学式エンコーダーやリニアスケール等の高価なセンサが必要となる。このため、従来の光量調節装置では、通常、絞り羽根の位置を保障するためにモータの通電を切らない。

特許文献１では、原点位置検出手段で可動部の原点位置を検出し、相対位置検出手段で可動部の相対位置を検出し、これら２つの検出手段の検出結果から可動部の絶対位置を算出することで、比較的コストの安い構成で装置の絶対位置を検出している。

特開２００７−０６５２５１号公報

しかしながら、特許文献１では、原点位置とそこからの相対位置で絶対位置を算出するため、通電を切るときなどは可動部を原点位置に復帰させる必要がある。光量調節装置にこのような機構を用いた場合、可動部を原点位置に復帰させるときに光量が変化してしまうため、動画撮影中にモータの通電を切ることができず、結果として省エネ化できない。

このような課題を鑑みて、本発明は、低コストで、省エネ駆動が可能で信頼性の高い光量調節装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面としての光量調節装置は、駆動手段と、前記駆動手段の位置を検出可能な第１の検出手段と、前記駆動手段により駆動される被駆動部材と、前記被駆動部材の位置する領域を検出可能な第２の検出手段と、前記第１の検出手段が検出した前記駆動手段の位置と、前記第２の検出手段が検出した前記被駆動部材の位置する領域と、に基づいて、前記被駆動部材の位置を算出可能な位置算出手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、低コストで、省エネ駆動が可能で信頼性の高い光量調節装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る光量調節装置を備えた光学機器のブロック図である。 実施例１の光量調節装置の分解斜視図である。 ステップモータの外観斜視図である。 ステップモータの軸方向断面図である。 ステップモータのロータ位置検出センサのセンサ信号処理を示す図である。 実施例１の回転部材の遮光部と光学センサの投光スリットの位置関係を示す図である。 実施例１の光量調節装置を備えた光学機器の動作を示すフローチャートである。 静止画撮影の処理を示すフローチャートである。 動画撮影の処理を示すフローチャートである。 光量調節の処理を示すフローチャートである。 実施例２の回転部材の遮光部と光学センサの投光スリットの位置関係を示す図である。 実施例２の光量調節装置を備えた光学機器の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。以下、本発明の適用例として本実施形態では光量調節装置について説明するが、本発明は例えばＡＦ駆動装置やズーム駆動装置に適用してもよい。

図１は、本発明の実施形態に係る光量調節装置１００を備えた光学機器５００のブロック図である。

被写体からの光は、撮影レンズ２２を通って撮像素子２３に入射する。後述する光量調節装置１００は、撮影レンズ２２中に組み込まれ、ステップモータ（以下、モータという）１２によって駆動される。

撮像素子２３は、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどの光電変換素子で構成されている。制御回路２４は、光学機器５００全体の制御を司るマイクロコンピュータを備えている。撮像素子２３において光電変換によって得られた出力信号は、制御回路２４で増幅され、デジタル映像信号として出力される。本実施例における光学機器５００では、デジタル映像信号を用いて動画・静止画を形成する。モニター表示回路３２は、デジタル映像信号を液晶表示装置等の画像表示手段（不図示）に表示する。

モータ駆動回路２５は、算出された絞り値に基づいてモータ１２を駆動する。その際、入力された駆動パルス間隔（駆動周波数）に基づいてコイル通電を切り換える。

絶対位置検出回路（位置算出手段）２６は、光学センサ１４と、モータ１２の第１ロータ位置検出センサ１７１および第２ロータ位置検出センサ１７２と、の出力から後述する回転部材９の絶対位置を算出する。

測光回路２７は、測光センサ（不図示）を用いて被写体からの光を検出し、検出信号を制御回路２４に出力する。制御回路２４は、この検出信号に基づいて、最適なシャッタ速度と絞り値を算出する。シャッタ駆動回路３０は、算出されたシャッタ速度に基づいてシャッタ装置３１を駆動する。

ミラー駆動回路２８は、光学ファインダ（不図示）の観察状態ではミラー２９を撮影光路内に配置し、撮影状態および画像表示手段にリアルタイム画像を表示する電子ファインダ観察状態ではミラー２９を撮影光路外に退避させる。

電源スイッチ３３は、光学機器５００の電源起動を選択する。ＳＷ１スイッチ３４は、レリーズボタン（不図示）の半押しにより作動する。ＳＷ２スイッチ３５は、レリーズボタンの全押しにより作動する。録画スイッチ３６は、動画撮影モードのときに録画の開始と終了が選択可能になっている。撮影モード切換スイッチ３７は、モードダイアルスイッチ等の切り替えにより静止画を撮影可能な第１の撮影モードと動画を撮影可能な第２の撮影モードとを選択可能である。

まず、図２を用いて、本実施例の光量調節装置１００の構成について説明する。図２は、本実施例の光量調節装置１００の分解斜視図である。光量調節装置１００は、遮光羽根１〜８、回転部材９、カム部材１０、押え部材１１、モータ１２、第１ロータ位置検出センサ１７１、第２ロータ位置検出センサ１７２、ピニオンギア１３、光学センサ１４および保持部材１５を有する。

遮光羽根１〜８は、光軸を中心に円周方向に均等配置されており、遮光性を有する基部を重ね合わせることで絞り開口を制御する。重ね合わせが大きいほど、絞り開口量は小さくなる。遮光羽根１〜８の基部の第１面には円柱あるいは円筒状の第１軸部１ａ〜８ａが形成され、第２面には円柱あるいは円筒状の第２軸部（不図示）１ｂ〜８ｂが形成されている。

回転部材（被駆動部材）９は、中央に開口部９ａが形成されたリング状の部材である。回転部材９には、穴部９ｂ〜９ｉ、回転嵌合突起部９ｊ、ギア部９ｋおよび遮光部９ｌが形成されている。カム部材１０は、中央に開口部１０ａが形成されたリング状の部材である。カム部材１０には、カム溝部１０ｂ〜１０ｉが形成されている。押え部材１１は、中央に開口部１１ａが形成されたリング状の部材である。押え部材１１には、穴部１１ｂ、モータ取り付け部１１ｃおよびスリット部１１ｄが形成されている。

押え部材１１は、遮光羽根１〜８と回転部材９とを間に挟んでカム部材１０に固定され、遮光羽根１〜８と回転部材９の光軸方向の抜け止めを行う。その際、回転部材９の回転嵌合突起部９ｊは、押え部材１１の開口部１１ａに嵌合して回転可能に支持される。また、遮光羽根１〜８の第１軸部１ａ〜８ａは回転部材９の穴部９ｂ〜９ｉにそれぞれ回動可能に嵌合しており、第２軸部１ｂ〜８ｂはカム部材１０のカム溝部１０ｂ〜１０ｉにそれぞれ摺動可能に嵌合している。

モータ１２は、回転部材９を駆動する。モータ１２の軸先端に固定されたピニオンギア１３は、押え部材１１のモータ取り付け部１１ｃに取り付けられる。ピニオンギア１３は、押え部材１１の穴部１１ｂを貫通して、回転部材９のギア部９ｋと噛み合う。

光学センサ１４は、受光部と発光部を有する。光学センサ１４は、保持部材１５により押え部材１１に固定されている。発光部と受光部との間には、回転部材９の遮光部９ｌが配置される。遮光部９ｌは、形状の異なる複数の連続した遮光壁（遮光領域）を有し、発光部から受光部に到達する光の遮光具合を検出することで、回転部材９の位置を複数の領域に分けて光学的に検出する。

次に、図３および図４を用いて、モータ１２の構成について説明する。図３はモータ１２の外観斜視図、図４はモータ１２の軸方向断面図である。

モータ１２は、マグネット１６１、軸１６２、コア１６７、第１コイル１６３、第２コイル１６４、第１ヨーク１６５、第２ヨーク１６６、第１ロータ位置検出センサ１７１および第２ロータ位置検出センサ１７２を有する。マグネット１６１、軸１６２およびコア１６７は、ロータを構成する。また、第１および第２コイル１６３，１６４、第１および第２ヨーク１６５，１６６、第１および第２ロータ位置検出センサ１７１，１７２は、ステータを構成する。ロータは、ステータに対して回転可能に支持される。

マグネット１６１は、図３に示すように、外周が多極着磁された円筒形状の永久磁石である。円筒形状を外周着磁することで、内周は外周と反対の極に着磁される。マグネット１６１は、角度位置に対し、径方向の磁力の強さが正弦波状に変化する着磁パターンを有する。なお、本実施例のマグネット１６１は、１０極に着磁されているが、１０極に限定されるものでない。

第１ヨーク１６５は第１コイル１６３に励磁される５つの磁極歯を有しており、磁極歯はマグネット１６１の外周面に所定の隙間を持って対向している。第２ヨーク１６６は第２コイル１６４に励磁される５つの磁極歯を有しており、磁極歯はマグネット１６１の外周面に所定の隙間を持って対向している。第１ヨーク１６５は、第２ヨーク１６６に対して電気角で９０°ずれた位置に配置される。

第１および第２ロータ位置検出センサ１７１，１７２は、ロータの回転位置を磁気的に検出可能な磁気センサである。第１および第２ロータ位置検出センサ１７１，１７２は、図３に示すように、互いに電気角で９０°ずれた状態で、マグネット１６１の外周面と所定の隙間を有するように対向配置されている。ここで、マグネット１６１の極数をｎとすると、電気角３６０°は実際のロータ角度の７２０°／ｎに相当する。

図５は、モータ１２の第１および第２ロータ位置検出センサ１７１，１７２のセンサ信号処理を示す図である。図５では、横軸がモータ１２の１−２相駆動時の通電位相となっており、第１コイル１６３をＡ相、第２コイル１６４をＢ相として表記している。本実施例では、図に示すように、左からＡ＋／Ｂ＋、Ａ＋／Ｂ０、Ａ＋／Ｂ−・・・と８種類の通電位相を繰り返す。通電位相に対応して、ロータが回転する。

図５のグラフのうち上のグラフは、磁気センサである第１および第２ロータ位置検出センサ１７１，１７２のアナログ出力である。縦軸は０を中心に上がＳ極、下がＮ極の信号出力を表す。図において、実線で示されているセンサ信号αは第１ロータ位置検出センサ１７１の出力、破線で示されているセンサ信号βは第２ロータ位置検出センサ１７２の出力である。マグネット１６１の径方向の磁力の強さは電気角に対しておおよそ正弦波状になるように着磁しているため、図に示されるように、センサ信号α，βは互いに電気角で９０°ずれた概略正弦波状の信号となる。本実施例では、１−２相駆動時の８種類の通電位相で１周期（３６０°）となる。

３値化信号α’，β’は、それぞれセンサ信号α，βを所定値未満のときに０、Ｓ極信号出力が所定値以上のときにＨｉｇｈ（Ｈ）、Ｎ極信号出力が所定値以上のときにＬｏｗ（Ｌ）の３値に変換した信号である。３値化後の出力は、図に示されるように、８種類に分割され、８種類の出力で１周期となり繰り返される。モータ１２の１−２相駆動時の通電位相の１周期の数と一致するため、モータ１２の８ステップの停止位置を検出できる。すなわち、３値化信号α’，β’によって、モータ１２の停止位置は、８ポジションで表すことができる（例えば、３値表示で『α：Ｈ、β：Ｌ』なら『ポジション１』で、そのときのモータ通電位相は『Ａ相：＋、Ｂ相：＋』となる）。

本実施例において、マグネット１６１の着磁極数は１０極であり、１−２相駆動で駆動すると、モータ１２の１回転に要するステップ数は４０ステップとなる。モータ１２の１周期のロータの回転位置の検出数は８なので、１回転中に同じポジションが５回現れることになる。したがって、例えばポジション１（α：Ｈ、β：Ｌ）の３値化後の出力が得られたとしても、それが１回転中の５か所のうちのどこに位置するか検出できない。

図６は、本実施例の回転部材９の遮光部９ｌと光学センサ１４の発光部の投光スリットの位置関係を示す図である。遮光部９ｌは、高さの異なる複数の遮光壁を有する。一番左側の壁は、投光スリットが完全に覆われる初期位置領域である。左から２つ目の壁は、投光スリットが完全に露出する（遮光割合が０％になる）第１の領域である。左から３つ目の壁は、投光スリットの遮光割合が２０％になる第２の領域である。左から４つ目の壁は、投光スリットの遮光割合が４０％になる第３の領域である。左から５つ目の壁は、投光スリットの遮光割合が６０％になる第４の領域である。一番右側の壁は、投光スリットの遮光割合が８０％になる第５の領域である。

モータ１２の助走ステップ数は２ステップに設定され、初期位置から助走期間までは投光スリットは初期位置領域に位置するように設定されている。３ステップ目から遮光羽根１〜８がカム部材１０の開口部１０ａ内に進入し始めるとともに、投光スリットが第１の領域に進入する（実際には遮光部９ｌ（回転部材９）がモータ１２に連動して回転移動し、投光スリットは移動しない）。

第１〜第５の領域までの各領域内でのモータ１２の停止位置（検出位置）はそれぞれ８箇所に設定されており、各領域内の停止位置は第１および第２ロータ位置検出センサ１７１，１７２のセンサ信号より求められる８種類の３値化ポジションに対応している。すなわち、第１および第２ロータ位置検出センサ１７１，１７２によるロータの回転位置の検出数は各領域での停止位置の数と同一となる。

図６（ａ）では、投光スリットは、遮光部９ｌの初期位置領域かつポジション６に位置する。本実施例の光量調節装置を搭載した光学機器の電源ＯＦＦ時や電源投入時の初期状態では、回転部材９は遮光部９ｌが投光スリットを完全に覆う状態になるようにモータ１２が制御される。モータ１２のロータの停止位置における３値表示はポジション６である『α：０、β：Ｈ』であり、モータ通電位相は『Ａ相：−、Ｂ相：０』である。このとき、光量調節装置１００の遮光羽根１〜８はカム部材１０の開口部１０ａ外に退避している開放状態となる。電源投入時には光学センサ１４の受光部の出力値を検出し、回転部材９が初期位置に位置するか否か、すなわち投光スリットが遮光部９ｌの初期位置領域に位置するか否かを判定する。投光スリットが初期位置領域に位置する場合、第１および第２ロータ位置検出センサ１７１，１７２のセンサ信号値である３値表示が『α：０、β：Ｈ』になっているか否かを判定する。

図６（ｂ）では、投光スリットは、遮光部９ｌの第１の領域かつポジション１に位置する。この状態は、図６（ａ）の初期位置状態からモータ１２を３ステップ回転し、投光スリットが遮光部９ｌから完全に露出する状態である。モータ１２のロータの停止位置における３値表示はポジション１である『α：Ｈ、β：Ｌ』であり、モータ通電位相は『Ａ相：＋、Ｂ相：＋』である。

図６（ｃ）では、投光スリットは、遮光部９ｌの第２の領域かつポジション２に位置する。この状態は、図６（ａ）の初期位置状態からモータ１２を１２ステップ回転し、遮光部９１の投光スリットの遮光割合が２０％になる状態である。モータ１２のロータの停止位置における３値表示はポジション２である『α：０、β：Ｌ』であり、モータ通電位相は『Ａ相：＋、Ｂ相：０』である。

図６（ｄ）では、投光スリットは、遮光部９ｌの第３の領域かつポジション５に位置する。この状態は、図６（ａ）の初期位置状態からモータ１２を２３ステップ回転し、遮光部９１の投光スリットの遮光割合が４０％になる状態である。モータ１２のロータの停止位置における３値表示はポジション５である『α：Ｌ、β：Ｈ』であり、モータ通電位相は『Ａ相：−、Ｂ相：−』である。

図６（ｅ）では、投光スリットは、遮光部９ｌの第４の領域かつポジション６に位置する。この状態は、図６（ａ）の初期位置状態からモータ１２を３２ステップ回転した位置であり、遮光部９１の投光スリットの遮光割合が６０％になる状態である。モータ１２のロータの停止位置における３値表示はポジション６である『α：０、β：Ｈ』であり、モータ通電位相は『Ａ相：−、Ｂ相：０』である。

図６（ｆ）では、投光スリットは、遮光部９ｌの第５の領域かつポジション８に位置する。この状態は、図６（ａ）の初期位置状態からモータ１２を４２ステップ回転した位置であり、遮光部９１の投光スリットの遮光割合が８０％になる状態である。モータ１２のロータの停止位置における３値表示はポジション８である『α：Ｈ、β：０』であり、モータ通電位相は『Ａ相：０、Ｂ相：＋』である。

以上のように、光学センサ１４の出力から遮光部９ｌの領域を判定し、その領域内の位置を第１および第２ロータ位置検出センサ１７１，１７２の出力から算出することで、回転部材９の絶対位置が算出可能となる。

本実施例では、第１および第２ロータ位置検出センサ１７１，１７２のモータ１２の１周期のロータの回転位置の検出数は８であり、遮光部９ｌの１つの領域内でのモータ１２の停止位置の数も８である。しかしながら、第１および第２ロータ位置検出センサ１７１，１７２のモータ１２の１周期のロータの回転位置の検出数が遮光部９ｌの１つの領域内でのモータ１２の停止位置の数以上に設定されていれば、回転部材９の絶対位置が算出可能となる。

本実施例の光量調節装置を備えた光学機器の動作について、図７〜図１０のフローチャートを用いて説明する。

図７において、ステップ（以下、ステップの表記は省略する）Ｓ１で光学機器５００の動作を開始し、Ｓ２において、電源スイッチ３３の待機状態となる。電源スイッチ３３がＯＮされるとＳ３に進む。

Ｓ３では、撮影モード切換スイッチ３７で選択されている撮影モードを判定する。撮影モード切換スイッチ３７が静止画を撮影可能な第１の撮影モードを選択している場合はＳ４に進んで静止画撮影を行い、動画を撮影可能な第２の撮影モードを選択している場合はＳ５に進んで動画撮影を行う。静止画撮影および動画撮影の詳細については、図８および図９を用いて後述する。Ｓ４あるいはＳ５の動作終了後、Ｓ６に進み、光学機器５００の動作を終了する。

図８のフローチャートを用いて、図７のＳ４における静止画撮影の処理について説明する。Ｓ１１で静止画撮影の処理を開始し、Ｓ１２において、ＳＷ１スイッチ３４の状態を判別する。ＳＷ１スイッチ３４がオンの場合はＳ１４に進み、オフの場合はＳ１３に進む。

Ｓ１３では、ＳＷ１スイッチ３４以外の操作に応じた処理がなされる。例えば、撮影設定の変更などがあげられるが、本発明の要部ではないので説明を割愛する。

Ｓ１４において、測光回路２７により被写体の測光を行い、Ｓ１５において、Ｓ１４での測光値に基づいてシャッタ速度と絞り値を算出する。

Ｓ１６では、ＳＷ２スイッチ３５の待機状態となる。ＳＷ２スイッチ３５がオンの場合はＳ１７に進む。Ｓ１７では、光学センサ１４により回転部材９の遮光部９ｌの領域を検出する。Ｓ１８では、まずＳ１７の検出結果に応じて必要な場合、初期位置出しを行う。具体的には、光学センサ１４の投光スリットが遮光部９ｌの初期位置領域に位置していない場合は、光学センサ１４により遮光部９１の初期位置領域を検出するまでモータ１２を絞り方向とは逆方向に回転させるモータ戻り駆動を行う。その後、Ｓ１５の絞り値の算出結果に基づいて、所定の絞り位置になるようにモータ１２の駆動を行う。

ここで、光量調節装置１００の駆動制御について説明する。まず、モータ１２を所定の通電位相でイニシャル通電した後、１−２相駆動でモータ１２の駆動を開始する。モータ１２を図１の反時計回り方向へ回転させると、ピニオンギア１３が回転する。ピニオンギア１３は回転部材９のギア部９ｋに噛み合っているので、回転部材９は図１の時計回り方向へ回転する。回転部材９の穴部９ｂ〜９ｉに嵌合された遮光羽根１〜８の第１軸部１ａ〜８ａが回動することで、第２軸部（不図示）１ｂ〜８ｂがカム部材１０のカム溝部１０ｂ〜１０ｉに沿って移動する。遮光羽根１〜８が同様の回転動作をすることで、カム部材１０の開口部１０ａが絞られていく。その後、目標位置（目標ステップ数）で停止する。なお、光量調節装置１００の駆動は、算出された絞り値が開放状態となる場合は、駆動の必要がないことは言うまでもない。ユーザが任意の絞り値を設定する撮影モードの場合において、絞りを開放に設定した場合も同様である。

Ｓ１９では、一連の撮影動作を行う。まず、ミラー駆動回路２８によりミラー２９を撮影光路外に退避させ、シャッタ駆動回路３０によりシャッタ装置３１を駆動させてシャッタを開き、撮像素子２３から撮影画像データの取り込み（露光）を開始する。所定の露光時間が終了すると、シャッタ駆動回路３０によりシャッタ装置３１を駆動させてシャッタを閉じ、撮像素子２３の蓄積を終了することで露光を終了する。最後に、ミラー駆動回路２８により撮影光路外に退避していたミラー２９を元の位置に戻す。

Ｓ２０では、光量調節装置１００を制御して絞りを待機位置状態（開放状態）まで駆動させる。このとき、光量調節装置１００の制御は絞り込み駆動時と同様に１−２相駆動で行われ、モータ１２を絞り込み駆動時とは逆に図１の時計回り方向へ回転させることで絞りを待機位置状態（開放状態）まで駆動させる。なお、光量調節装置１００の駆動制御は、絞り込み駆動時と同様なので詳しい説明は省略する。Ｓ２１で、静止画撮影の処理を終了する。

図９のフローチャートを用いて、図７のＳ５における動画撮影の処理について説明する。Ｓ３１で動画撮影の処理を開始し、Ｓ３２において、ミラー駆動回路２８によりミラー２９を撮影光路外に退避させ、シャッタ駆動回路３０によりシャッタ装置３１を駆動させてシャッタを開き、撮像素子２３から被写体画像データの逐次読み込みを開始する。Ｓ３３では、光量調節装置１００を制御することで光量調節を開始する。光量調節の詳細については、図１０を用いて後述する。Ｓ３４では、撮像した被写体画像データをモニター表示回路３２により画像表示手段（不図示）に逐次表示するスルー表示状態に設定する。

Ｓ３５では、録画スイッチ３６の状態を判別する。録画スイッチ３６がオンの場合はＳ３６に進み、オフの場合はＳ３９に進む。Ｓ３６では、撮像素子２３の露光を開始し、制御回路２４により動画の１フレーム毎に撮像素子２３から電荷信号（撮影画像データ）を読み出して、デジタル変換、画像処理および画像圧縮等の所定の処理を行った後、メモリ（不図示）に書き込む録画を開始する。Ｓ３７では、再び録画スイッチ３６の状態を判別し、録画スイッチ３６がオンの場合はＳ３６の録画を続け、オフの場合はＳ３８に進む。Ｓ３８では、録画を終了する。

Ｓ３９では、電源スイッチ３３の状態を判別する。電源スイッチ３３がオンの場合はステップＳ３５に戻って録画スイッチ３６の待機状態となり、オフの場合はＳ４０に進む。Ｓ４０では、光量調節装置１００による光量調節を終了する。Ｓ４１では、モニター表示回路３２による画像表示手段（不図示）に逐次表示するスルー表示状態を終了する。Ｓ４２では、ミラー駆動回路２８により撮影光路外に退避していたミラー２９を元の位置に戻すとともに、シャッタ駆動回路３０によりシャッタ装置３１を駆動させてシャッタを閉じる。Ｓ４３で、動画撮影の処理を終了する。

図１０のフローチャートを用いて、図９のＳ３３における光量調節の処理について説明する。Ｓ５１で光量調節の処理を開始し、Ｓ５２において、撮像素子２３で撮像した被写体画像データを用いて被写体の測光を行う（静止画撮影時の測光方式とは異なる）。

Ｓ５３では、Ｓ５２の測光値を前回の値と比較して、明るさに変化があるか否かを判別する。明るさに変化がある場合はＳ５４に進み、明るさに変化がない場合はＳ５２に戻って再び測光を行う。ここで、動画撮影を開始して１回目の測光では前回の値がないため、そのままＳ５４に進む。

Ｓ５４では、Ｓ５２の測光値に基づいて適正絞り値を算出する。ここでは、露出（ＡＥ）が適正と判断できるまで光量調節装置１００の制御（絞り値の制御）と撮像素子２３の電子シャッタとＩＳＯ感度の組み合わせでＡＥ制御を行う。Ｓ５５では、光学センサ１４により回転部材９の遮光部９ｌの領域を検出する。Ｓ５６では、第１および第２ロータ位置検出センサ１７１，１７２の出力を３値化してモータ１２のロータの停止位置の３値化ポジションを算出する。Ｓ５７では、絶対位置検出回路２６がＳ５５で検出された遮光部９ｌの領域とＳ５６で算出されたロータの停止位置の３値化ポジションに基づいて回転部材９の絶対位置を算出する。Ｓ５８では、Ｓ５４で算出された適正絞り値に対応する回転部材９の理想位置とＳ５７で算出された回転部材９の現在位置（絶対位置）からモータ１２の必要駆動量を算出して、モータ１２の電源をオンにした後、所定の駆動を行う。モータ１２の駆動終了後、モータ１２の電源をオフにする。Ｓ５９では、光量調節の処理を終了する。なお、光量調節の処理は、所定のタイマーにて一定時間間隔で繰り返し行われる。

以上のように、本実施例の光量調節装置では、光学センサ１４の出力から遮光部９ｌの領域を判定し、その領域内の位置を第１および第２ロータ位置検出センサ１７１，１７２の出力から算出することで、回転部材９の絶対位置が算出可能となる。これは、光学式エンコーダーやリニアスケール等の一般的な絶対位置検出用のセンサと比較して大幅にコストが安く済む。

また、本実施例の光量調節装置を備えた光学機器は、回転部材９の絶対位置が算出可能であるため、モータ１２の電源を切って再び電源を入れる場合にモータ１２を初期位置に戻す必要がない。したがって、動画撮影中に光量変化がないときにモータ１２の電源を切ることが可能であり、その場合でも光量調節の信頼性を確保できる。

したがって、本発明は、コストが安く、省エネ駆動が可能で信頼性の高い光量調節装置を提供することができる。

本実施例の光量調節装置２００は、実施例１の光量調節装置１００の回転部材９に相当する回転部材１９を有する。他の構成は、実施例１の光量調節装置１００の構成と同様である。回転部材１９は、遮光部１９ｌの形状が回転部材９の遮光部９ｌの形状と異なっている。他の構成は、回転部材９の構成と同様である。図１１は、本実施例の回転部材９の遮光部１９ｌと光学センサ１４の投光スリットの位置関係を示す図である。図において、破線がモータ１２の移動前の光学センサ１４の投光スリットの位置、実線がモータ１２の１ステップ移動後の投光スリットの位置を示している。図１１（ａ）〜（ｆ）は絞り込み方向へ１ステップ移動する場合に対し、図１１（ｇ），（ｈ）は開き方向へ１ステップ移動する場合を示している。図１１のように各領域範囲は移動方向により異なる（（ａ）〜（ｆ）に対し、（ｇ）、（ｈ）は１ステップだけ左にずれる）。

図１１に示すように、遮光部１９１は、高さか角度の異なる複数の遮光壁を有する。一番左側の壁は、平坦で投光スリットが完全に覆われる初期位置領域（一部助走領域）である。左から２つ目の壁は、平坦で投光スリットが完全に露出する第１の領域である。左から３つ目の壁は、右上がりの斜面である第２の領域である。左から４つ目の壁は、平坦で投光スリットの遮光割合が約７０％になる第３の領域である。左から５つ目の壁は、右下がりの斜面である第４の領域である。左から６つ目の壁は、平坦で投光スリットの遮光割合が約３０％になる第５の領域である。本実施例の遮光部１９ｌでは、遮光状態が変化しない領域と遮光状態が変化する領域とが隣接している。各領域を示している矢印の範囲が各壁の境界とずれているのは、１ステップ移動後の投光スリット位置を考慮してのことである。

モータ１２の助走ステップ数は４ステップに設定され、初期位置から助走期間までは投光スリットは初期位置領域に位置するように設定されている。５ステップ目から遮光羽根１〜８がカム部材１０の開口部１０ａ内に進入し始めるとともに、投光スリットが第１の領域に進入する（実際には遮光部１９ｌ（回転部材１９）がモータ１２に連動して回転移動し、投光スリットは移動しない）。

第１〜第４の領域までの各領域内でのモータ１２の停止位置はそれぞれ８箇所に設定されており、第５の領域でのモータ１２の停止位置は６箇所に設定されている。各領域内の停止位置は、第１および第２ロータ位置検出センサ１７１，１７２のセンサ信号より求められる８種類の３値化ポジションに対応している。すなわち、第１ロータ位置検出センサ１７１及び第２ロータ位置検出センサ１７２によるロータ回転位置検出位相分割数は各領域でのステップ停止位置分割数以上に設定されている。

図１１（ａ）では、投光スリットは、遮光部１９１の初期位置領域かつポジション４に位置する。本実施例の光量調節装置を搭載した光学機器の電源ＯＦＦ時や電源投入時の初期状態では、回転部材１９は遮光部１９ｌが投光スリットを完全に覆う状態になるようにモータ１２が制御される。モータ１２のロータの停止位置における３値表示はポジション４である『α：Ｌ、β：０』であり、モータ通電位相は『Ａ相：０、Ｂ相：−』である。このとき、光量調節装置２００の遮光羽根１〜８はカム部材１０の開口部１０ａ外に退避している開放状態となる。電源投入時には光学センサ１４の受光部の出力値を検出し、回転部材１９が初期位置に位置するか否か、すなわち投光スリットが遮光部１９ｌの初期位置領域に位置するか否かを判定する。初期位置領域に位置する場合、第１および第２ロータ位置検出センサ１７１，１７２のセンサ信号値である３値表示が『α：Ｌ、β：０』になっているか否かを判定する。

図１１（ｂ）では、投光スリットは、モータ１２の駆動前後のいずれにおいても、遮光部１９ｌの第１の領域に位置し、遮光部１９ｌから完全に露出する（遮光割合が０％になる）。そのため、モータ１２の駆動前後において、光学センサ１４の出力は変化しない。また、その出力値は遮光割合が０％なので高い値となる。１ステップ駆動後のモータ１２のロータの停止位置における３値表示はポジション８である『α：Ｈ、β：０』であり、モータ通電位相は『Ａ相：０、Ｂ相：＋』である。

図１１（ｃ）では、モータ１２の駆動前は、投光スリットは、遮光部１９ｌの第１の領域に位置し、遮光部１９ｌから完全に露出する（遮光割合が０％になる）。一方、１ステップ駆動後は、投光スリットは、遮光部１９１の第２の領域に位置し、遮光部１９１により一部が遮光される。そのため、モータ１２の駆動前後において、光学センサ１４の出力は減少する。１ステップ駆動後のモータ１２のロータの停止位置における３値表示はポジション１である『α：Ｈ、β：Ｌ』であり、モータ通電位相は『Ａ相：＋、Ｂ相：＋』である。ここで、平坦な壁（第１の領域）と斜面の壁（第２の領域）の境界は高さ方向にわずかな段差を有することで、境界をまたいで１ステップ駆動する場合に遮光状態の変化にメリハリがついて誤検出が防止できる。

図１１（ｄ）では、投光スリットは、モータ１２の駆動前後のいずれにおいても、遮光部１９１の第３の領域に位置し、遮光部１９１の投光スリットの遮光割合が７０％になる。そのため、モータ１２の駆動前後において、光学センサ１４の出力は変化しない。また、その出力値は遮光割合が７０％なので低い値となる。１ステップ駆動後のモータ１２のロータの停止位置における３値表示はポジション４である『α：Ｌ、β：０』であり、モータ通電位相は『Ａ相：０、Ｂ相：−』である。

図１１（ｅ）では、投光スリットは、モータ１２の駆動前後のいずれにおいても、遮光部１９１の第４の領域に位置し、遮光部１９１により一部が遮光される。遮光部１９ｌは右下がりに傾斜しているため、モータ１２の駆動前後において、光学センサ１４の出力は増加する。１ステップ駆動後のモータ１２のロータの停止位置における３値表示はポジション７である『α：Ｈ、β：Ｈ』であり、モータ通電位相は『Ａ相：−、Ｂ相：＋』である。

図１１（ｆ）では、投光スリットは、モータ１２の駆動前後のいずれにおいても、遮光部１９１の第５の領域に位置し、遮光部１９１の投光スリットの遮光割合が３０％になる。そのため、モータ１２の駆動前後において、光学センサ１４の出力は変化しない。また、その出力値は遮光割合が３０％なので中くらいの値となる。１ステップ駆動後のモータ１２のロータの停止位置における３値表示はポジション６である『α：０、β：Ｈ』であり、モータ通電位相は『Ａ相：−、Ｂ相：０』である。

図１１（ｇ）では、モータ１２の駆動前は、投光スリットは、遮光部１９ｌの第２の領域に位置し、遮光部１９ｌにより一部が遮光される。一方、１ステップ駆動後は、投光スリットは、遮光部１９１の第１の領域に位置し、遮光部１９ｌから完全に露出する（遮光割合が０％になる）。そのため、モータ１２の駆動前後において、光学センサ１４の出力は増加する。１ステップ駆動後のモータ１２のロータの停止位置における３値表示はポジション８である『α：Ｈ、β：０』であり、モータ通電位相は『Ａ相：０、Ｂ相：＋』である。

図１１（ｈ）では、投光スリットは、モータ１２の駆動前後のいずれにおいても、遮光部１９１の第４の領域に位置し、遮光部１９１により一部が遮光される。遮光部１９ｌは右下がり（左上がり）に傾斜しているため、モータ１２の駆動前後において、光学センサ１４の出力は現象する。１ステップ駆動後のモータ１２のロータの停止位置における３値表示はポジション３である『α：Ｌ、β：Ｌ』であり、モータ通電位相は『Ａ相：＋、Ｂ相：−』である。

以上のように、モータ１２の１ステップ駆動前後の光学センサ１４の出力から遮光部１９１の領域を判定し、駆動後の領域内の位置を第１および第２ロータ位置検出センサ１７１，１７２の出力から算出することで、回転部材１９の絶対位置が算出可能となる。

絞り込み方向に１ステップ駆動するか、開き方向に１ステップ駆動するかは本実施例の光量調節装置を備えた光学機器の光量変化方向（増加したか減少したか）により決まり、詳細説明は後述する。

本実施例の光量調節装置を備えた光学機器の動作について、図１２のフローチャートを用いて説明する。本実施例では実施例１の図７〜図９の処理は共通しており、図１０の光量調節の処理だけが異なる。よって、本実施例では、光量調節の処理のみを説明し、その他の説明は省力する。

Ｓ６１で光量調節の処理を開始し、Ｓ６２において、撮像素子２３で撮像した被写体画像データを用いて被写体の測光を行う（静止画撮影時の測光方式とは異なる）。

Ｓ６３では、Ｓ６２の測光値を前回の値と比較して、明るさに変化があるか否かを判別する。明るさに変化がある場合はＳ６４に進み、明るさに変化がない場合はＳ６２に戻って再び測光を行う。ここで、動画撮影を開始して１回目の測光では前回の値がないため、そのままＳ６４に進む。

Ｓ６４では、Ｓ６２の測光値に基づいて適正絞り値を算出する。ここでは、露出（ＡＥ）が適正と判断できるまで光量調節装置２００の制御（絞り値の制御）と撮像素子２３の電子シャッタとＩＳＯ感度の組み合わせでＡＥ制御を行う。Ｓ６５では、光学センサ１４により回転部材１９の遮光部１９１を通過した出力を検出する。

Ｓ６６では、Ｓ６３で検出した明るさが増加したか否かを判別する。明るさが増加した場合はＳ６７に進み、Ｓ６７ではモータ１２を絞り込み方向へ１ステップ駆動する。明るさが減少した場合はＳ６８に進み、Ｓ６８ではモータ１２を開き方向へ１ステップ駆動する。モータ１２の駆動方向は明るさの変化方向に対応しているので、モニターに撮影画像を表示しているときの違和感が少ない。

Ｓ６９では、再び光学センサ１４により回転部材１９の遮光部１９ｌを通過した出力を検出する。Ｓ７０では、第１および第２ロータ位置検出センサ１７１，１７２の出力を３値化してモータ１２のロータの停止位置の３値化ポジションを算出する。Ｓ７１では、絶対位置検出回路２６がＳ６５およびＳ６９で検出された光学センサ１４の出力を比較して遮光部１９ｌの領域を算出し、Ｓ７０で算出されたロータの停止位置の３値化ポジションと合わせて、回転部材１９の絶対位置を算出する。Ｓ７２では、Ｓ６４で算出された適正絞り値に対応する回転部材１９の理想位置とＳ７１で算出された回転部材１９の現在位置（絶対位置）からモータ１２の必要駆動量を算出して、モータ１２の電源をオンにした後、所定の駆動を行う。モータ１２の駆動終了後、モータ１２の電源をオフにする。なお、必要駆動量が０の場合は駆動しない（遮光部１９ｌの領域検出のためのモータ１２の１ステップ駆動により、更なる駆動の必要がなくなる場合がある）。Ｓ７３では、光量調節の処理を終了する。なお、光量調節の処理は所定のタイマーにて一定時間間隔で繰り返し行われる。

以上のように、本実施例の光量調節装置では、モータ１２を１ステップだけ駆動したときの光学センサ１４の出力変化から遮光部１９ｌの領域を判定する。そして、その領域内の位置を第１および第２ロータ位置検出センサ１７１，１７２の出力から算出することで、回転部材１９の絶対位置が算出可能となる。これは、光学式エンコーダーやリニアスケール等の一般的な絶対位置検出用のセンサと比較して大幅にコストが安く済む。

また、実施例１では遮光割合を６段階に分けたのに対し、本実施例では遮光部１９ｌに斜面部を設け、１ステップ駆動前後の出力変化から領域を検出するようにしている。そのため、環境（温度）変化等による光学センサ出力の変動に左右されにくく、より信頼性の高い光量調節を行うことができる。

さらに、本実施例の光量調節装置を備えた光学機器は、回転部材１９の絶対位置が算出可能であるため、モータ１２の電源を切って再び電源を入れる場合にモータ１２を初期位置に戻す必要がない。したがって、動画撮影中に光量変化がないときにモータ１２の電源を切ることが可能であり、その場合でも光量調節の信頼性を確保できる。

したがって、本発明は、コストが安く、省エネ駆動が可能で信頼性の高い光量調節装置を提供することができる。

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。

９，１９ 回転部材（被駆動部材）
９ｌ、１９ｌ 遮光部（第２の検出手段）
１２ ステップモータ（駆動手段）
１４ 光学センサ（第２の検出手段）
２６ 絶対位置検出回路（位置算出手段）
１００ 光量調節装置
１７１，１７２ ロータ位置検出センサ（第１の検出手段）

Claims (9)

1. 駆動手段と、
   前記駆動手段の位置を検出可能な第１の検出手段と、
   前記駆動手段により駆動される被駆動部材と、
   前記被駆動部材の位置する領域を検出可能な第２の検出手段と、
   前記第１の検出手段が検出した前記駆動手段の位置と、前記第２の検出手段が検出した前記被駆動部材の位置する領域と、に基づいて、前記被駆動部材の位置を算出可能な位置算出手段と、を有することを特徴とする光量調節装置。
2. 前記第１の検出手段が検出可能な前記駆動手段の検出位置の数は、前記第２の検出手段が検出した前記被駆動部材の位置する領域における前記駆動手段の検出位置の数以上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. 前記駆動手段は、マグネットを有し、
   前記第１の検出手段は、前記駆動手段の位置を検出するために前記マグネットの位置を検出する２つの磁気センサを有することを特徴とする請求項１または２に記載の光量調節装置。
4. 前記第２の検出手段は、発光部と受光部を備える光学センサと、前記領域のうち対応する領域ごとに、前記発光部から前記受光部に向かう光を遮光する遮光領域が形成された遮光部と、を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光量調節装置。
5. 前記遮光部の遮光領域は、前記領域のうち対応する領域ごとに、前記発光部から前記受光部に向かう光の遮光割合が異なるように遮光することを特徴とする請求項４に記載の光量調節装置。
6. 前記遮光部の複数の遮光領域は、前記被駆動部材の位置に応じて遮光割合が変化する遮光領域と遮光割合が変化しない遮光領域とが隣接することを特徴とする請求項４に記載の光量調節装置。
7. 前記位置算出手段は、第１の位置における前記光学センサの出力と、前記被駆動部材を所定値だけ駆動した後の第２の位置における前記光学センサの出力と、に基づいて、前記被駆動部材が位置する領域を検出することを特徴とする請求項６に記載の光量調節装置。
8. 前記遮光部は、前記被駆動部材に形成されていることを特徴とする請求項４から７のいずれか１項に記載の光量調節装置。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の光量調節装置を備えた光学機器。