KR101257723B1 - 렌즈 교환식 디지털 카메라의 조리개 구동 장치 - Google Patents

렌즈 교환식 디지털 카메라의 조리개 구동 장치 Download PDF

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펜탁스 리코 이메징 가부시키가이샤
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Abstract

광축 둘레로의 회전에 의해서 조리개의 개구경 크기를 변화시키는 조리개 제어 바를 가지고 있는 조리개 기구를 포함하는 교환 렌즈가 탈착가능하게 장착되는 디지털 카메라의 카메라 보디에 설치되는 조리개 구동 장치를 제공한다. 상기 카메라 보디는 교환 렌즈가 카메라 보디에 장착될 때 조리개 제어 바와 맞물리는 조리개 구동 슬라이드 플레이트; 교환 렌즈를 통하여 형성된 피사체상의 피사체 밝기 정보에 따라 조리개 구동 슬라이드 플레이트를 단계적으로 이동시키기 위해 정방향과 역방향의 양 방향으로 회전하는 조리개 구동 모터; 그리고 상기 양 방향의 조리개 구동 모터의 회전을 조리개 구동 슬라이드 플레이트를 이동시키는 힘으로 변환시키는 변환 기구를 포함하고 있다.
교환 렌즈, 디지털 카메라, 카메라 보디, 조리개 구동 장치, 조리개 제어 바, 조리개 기구, 조리개 구동 슬라이드 플레이트, 조리개 구동 모터, 변환 기구

Description

렌즈 교환식 디지털 카메라의 조리개 구동 장치{DIAPHRAGM DRIVING DEVICE OF A DIGITAL CAMERA SYSTEM USING AN INTERCHANGEABLE LENS}
본 발명은 카메라 보디와 카메라 보디에 탈착가능하게 장착되는 교환 렌즈를 포함하는 디지털 카메라 시스템(예를 들면, SLR 디지털 카메라 시스템)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상기 교환 렌즈의 조정가능한 조리개의 동작을 제어하면서 동영상을 촬영할 수 있는 디지털 카메라 시스템의 조리개 구동 장치에 관한 것이다.
교환가능한 촬영 렌즈(이하에서는, 교환 렌즈라 함)를 사용하는 종래의 렌즈 교환식 디지털 카메라, 특히 SLR 디지털 카메라 시스템에서는, 교환 렌즈의 조리개의 개구경 크기(aperture-size)가 카메라 보디에 설치된 조리개 구동 슬라이드 플레이트에 의해 제어된다. 즉, 상기 교환 렌즈는 광축 둘레로의 회전에 의해서 F-값(조리개 값)을 변화시키는 조리개 제어 바를 포함하고 있고, 카메라 보디는 교환 렌즈가 카메라 보디에 장착될 때 조리개 제어 바(diaphragm control bar)와 맞물리는 조리개 구동 슬라이드 플레이트를 포함하고 있다. 정지 화상(즉, 스틸 사진)을 촬영하는 경우, 카메라의 셔터가 릴리스되기 전에, 조리개 구동 슬라이드 플레이트 가 먼저 피사체상(object image)의 밝기에 따라 한 위치로 이동되어서 조리개 제어 바가 조리개 구동 슬라이드 플레이트와의 맞물림에 의해 광축 둘레로 회전한다.
근래에, 셔터 릴리스와 동시에 정지 화상(즉, 스틸 사진)을 촬영하는 경우, 래치 기구를 가지고 있는 직진 이동 장치에 의해 피사체상의 밝기에 따라 결정되는 이동량(이동 거리)만큼 조리개 구동 슬라이드 플레이트가 이동된다. 따라서, SLR 디지털 카메라의 종래의 조리개 구동 장치는, 동영상을 촬영할 때 피사체상의 밝기가 연속적으로 변하기 때문에, 동영상(영화)의 촬영에 사용될 수 없고, 교환 렌즈의 조리개 값이 래치 기구를 가지고 있는 종래의 직진 이동 장치에 의해 변경될 수 없다.
본 발명은, 동영상을 촬영하는 동안 피사체상의 밝기가 변하는 경우에도 조리개 제어 바를 가지고 있는 종래의 교환 렌즈를 사용하여도 적정한 노출로 동영상을 촬영할 수 있게 하는 렌즈 교환식 디지털 카메라에 사용되는 조리개 구동 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시 형태에 따르면, 광축 둘레로의 회전에 의해서 조리개의 개구경 크기(F-값)를 변화시키는 조리개 제어 바를 가지고 있는 조리개 기구를 포함하는 교환 렌즈가 탈착가능하게 장착되는 디지털 카메라의 카메라 보디에 설치되는 조리개 구동 장치가 제공된다. 상기 카메라 보디는, 상기 교환 렌즈가 상기 카메라 보디에 장착될 때 상기 조리개 제어 바와 맞물리는 조리개 구동 슬라이드 플레이트; 상기 교환 렌즈를 통하여 형성된 피사체상의 피사체 밝기 정보에 따라 상기 조리개 구동 슬라이드 플레이트를 단계적으로 이동시키기 위해 정방향과 역방향으로 회전하는 조리개 구동 모터; 그리고 상기 조리개 구동 모터의 상기 정방향과 역방향으로의 회전력을 조리개 스톱 다운 방향과 조리개 개방 방향으로 상기 조리개 구동 슬라이드 플레이트를 이동시키는 힘으로 변환시키는 변환 기구를 포함하고 있다.
상기 조리개 구동 슬라이드 플레이트를 강제로 이동시킬 때 상기 조리개 구동 모터가 회전하게 되는 것이 바람직하다.
상기 변환 기구는, 상기 조리개 구동 모터에 의해 자신의 축을 중심으로 회전하는 리드 스크루, 그리고 상기 리드 스크루의 축을 따라서 이동할 수 있도록 상기 리드 스크루와 나사결합되어 있는 리드 너트를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 조리개 구동 슬라이드 플레이트는 상기 리드 너트와 일체화되어 있다.
상기 리드 스크루의 리드 각은 상기 조리개 구동 모터의 디텐트 토크(detent torque)에 대항하여 리드 스크루를 회전시켜 상기 조리개 구동 슬라이드 플레이트를 이동시킬 수 있는 각도로 설정되는 것이 바람직하다. 상기 변환 기구는 상기 조리개 구동 슬라이드 플레이트를 기준 위치로 이동시키기 위한 제 1 스프링을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 조리개 구동 슬라이드 플레이트가 상기 기준 위치에 있을 때 상기 조리개 기구는 최대 개구경 크기 상태에 있는 것이 바람직하다.
이러한 구성에 의하면, 조리개 제어 바의 초기 위치가 서로 다른 상이한 타입의 교환 렌즈가 카메라 보디에 선택적으로 장착되는 경우에도, 조리개 구동 모터의 회전이 정지된 때에는 조리개 구동 슬라이드 플레이트를 기준 위치로 이동시킴으로써 조리개 기구를 최대 개구경 크기 상태로 하는 것이 가능하게 된다. 이 경우, 조리개 구동 모터를 스텝 모터로 하는 것이 바람직하고, 카메라 보디는 이 때의 조리개 구동 모터의 회전 위치를 기준 위치로 설정함으로써 조리개 제어를 실행할 수 있다.
상기 조리개 구동 모터는 스텝 모터인 것이 바람직하다. 상기 조리개 기구는 상기 조리개 제어 바를 초기 위치로 회전시키기 위한 제 2 스프링을 포함하고 있고, 상기 제 1 스프링의 스프링력은 상기 제 2 스프링의 스프링력보다 커서 상기 제 1 스프링이 상기 조리개 구동 모터의 디텐트 토크에 대항하여 상기 조리개 구동 슬라이드 플레이트를 이동시킬 수 있는 것이 바람직하다.
이러한 구성에 의하면, 교환 렌즈가 카메라 보디에 장착되어 있을 때 교환 렌즈의 조리개 기구가 제 1 스프링의 스프링력에 의해 최대 개구경 크기 상태로 될 수 있고, 또한, 동영상을 촬영하는 동안 조리개 구동 모터의 작동에 의해 교환 렌즈의 조리개 기구가 F-값을 최대값과 최소값 사이에서 조정하도록 제어될 수 있다.
상기 조리개 제어 바가 초기 위치에 있을 때 상기 조리개 기구는 최소 개구경 크기 상태에 있고, 상기 교환 렌즈를 상기 카메라 보디에 장착한 때에 상기 기준 위치에 있는 상기 조리개 구동 슬라이드 플레이트에 의해 상기 조리개 기구가 최대 개구경 크기 상태로 설정되는 것이 바람직하다.
상기 조리개 구동 장치가 상기 광축을 중심으로 회전가능하도록 상기 광축과 동축상으로 위치된 조리개 링을 더 포함하고 있고, 상기 조리개 제어 바는 상기 조리개 링과 일체로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 조리개 구동 모터는 급속 귀환 미러(quick-return mirror)가 위치되어 있는 상기 카메라 보디의 미러 박스에 고정된 프레임에 의해 지지되어 있는 것이 바람직하다.
상기 조리개 구동 모터의 회전 출력 샤프트는 상기 카메라 보디의 수직 방향으로 뻗어 있고, 상기 리드 스크루는 상기 회전 출력 샤프트에 동축상으로 고정되어 상기 회전 출력 샤프트로부터 아래쪽으로 뻗어 있는 것이 바람직하다.
상기 디지털 카메라는 동영상 모드와 스틸 사진 모드를 포함하고 있는 것이 바람직하다. 상기 동영상 모드가 선택되면, 상기 급속 귀환 미러가 계속 미러-업 상태에 유지되는 미러-업 동작이 실행되면서 상기 조리개 구동 모터는 상기 교환 렌즈를 통하여 형성된 피사체상의 피사체 밝기 정보에 따라 연속적으로 제어된다.
한 실시예에서, 교환 렌즈가 탈착가능하게 장착되는 디지털 카메라 시스템의 카메라 보디가 제공되는데, 상기 교환 렌즈의 조정가능한 조리개가 광축 둘레로의 상기 교환 렌즈의 조리개 제어 바의 회전 운동에 의해서 최대 개구경 크기 상태와 최소 개구경 크기 상태 사이에서 구동된다. 상기 카메라 보디는, 상기 교환 렌즈가 상기 카메라 보디에 장착될 때 상기 조리개 제어 바와 맞물리는 조리개 구동 슬라이드 플레이트; 상기 조리개 구동 슬라이드 플레이트를 이동시키는 조리개 구동 모터; 그리고 상기 조리개 구동 슬라이드 플레이트와 상기 조리개 구동 모터 사이에 설치된 이송 스크루 기구를 포함하고 있어서 상기 조리개 구동 모터의 회전에 의해 상기 조리개 구동 슬라이드 플레이트가 상기 이송 스크루 기구를 매개로 하여 직진 이동하게 된다.
본 발명에 의하면, 조리개 제어 바를 이용하여 조리개 제어를 수행하는 기존의 교환 렌즈를 본 발명에 따른 조리개 구동 장치를 가진 카메라 보디에 장착하면, 메인 미러(main mirror)가 수납 위치에 수납된 상태에서 동영상을 촬영하고 있는 동안 피사체 밝기의 변동에 따라 조리개 구동 모터가 조리개 제어 바의 회전 위치를 제어하여 교환 렌즈의 F-값을 제어할 수 있고, 적정한 노출상태로 동영상을 촬영할 수 있다.
도 1a는 본 발명에 의한 한 실시예의 카메라 시스템의 카메라 보디(디지털 카메라)(1)의 전방 사시도이고, 도 1b는 조리개 제어 바(241)를 포함하고 있는 상기 카메라 시스템의 교환 렌즈(2)의 후방 사시도이다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 카메라 보디(1)에는 릴리스 버튼(11), LCD 표시 장치(12), 모드 선택 다이얼(13)이 구비되어 있다. 카메라 보디(1)의 전면에는 렌즈 마운트(14)가 구비되어 있고, 이 렌즈 마운트에 상기 교환 렌즈(2)가 탈착가능하게 장착되어 있다. 카메라 보디(1) 내에는 렌즈 마운트(14)에 인접해 있는 미러 박스(15)가 구비되어 있고, 이 미러 박스(15) 안에는 메인 미러(급속 귀환 미러)(101)와 이 메인 미러(101)의 상승시에 도 1a에 도시된 바와 같이 위쪽으로 슬라이드식으로 이동하는 조리개 구동 슬라이드 플레이트(173)가 구비되어 있다. 카메라 보디(1)는, 렌즈 마운트(14)의 일부에 교환 렌즈(2)의 AF 제어를 수행하기 위한 AF 커플러(16)를 구비하고 있다. 상기 교환 렌즈(2)에는 그 외주부를 따라서 줌 링(21)과 포커스 링(22)이 구비되어 있고, 이 줌 링(21)과 포커스 링(22)은 교환 렌즈(2)의 축방향으로 나란히 동축상으로 배치되어 있으며 각각 수동으로 작동될 수 있다. 교환 렌즈(2)의 후단부에는 상기 카메라 보디(1)의 렌즈 마운트(14)와 결합되어 교환 렌즈(2)를 카메라 보디(1)에 장착하기 위한 베이오닛부(bayonet portion)(23)가 구비되어 있다. 교환 렌즈(2)는 상기 베이오닛부(23)와 결합되어 있는 조리개 제어 바(241)를 구비하고 있으며, 도 1b에 도시된 바와 같이 조리개 제어 바(241)의 후단부는 베이오닛부(23)로부터 후방으로 돌출되어 있다. 조리개 제어 바(241)는 교환 렌즈(2)에 내 장되어 있는 조리개 기구(24)를 구동시키도록 카메라 보디(1)의 조리개 구동 슬라이드 플레이트(173)에 의해 구동된다. 교환 렌즈(2)가 카메라 보디(1)에 장착된 때에 조리개 제어 바(241)는 상기 조리개 구동 슬라이드 플레이트(173)와 결합된다.
도 2a는 명확한 도시를 위해 일부 부품이 제거된 상태의 상기 교환 렌즈(2)의 배면도로서, 교환 렌즈를 광축 방향(도 1b에 도시된 광축(O)의 방향)의 후방으로부터 본 그림이다. 도 3은 카메라 보디(1)에 내장되어 있는 조리개 구동 슬라이드 플레이트(173)를 구동시키도록 구성되어 있는 카메라 보디(1)의 조리개 구동 기구(17)의 사시도로서, 카메라 보디(1)의 후방으로부터 비스듬히 본 그림과 카메라 보디(1)의 전방 좌측으로부터 비스듬히 본 그림이다. 조리개 기구(24)의 구조는 종래의 교환 렌즈에 채용되어 있는 구조와 동일하다. 이 조리개 기구(24)는 조리개 링(구동 링)(242), 링 캠(244) 및 복수의 조리개 블레이드(245)를 구비하고 있다. 조리개 제어 바(241)는 조리개 링(242)의 원주 일부분과 일체로 형성되어 광축 방향 후방으로 돌출되어 있기 때문에, 조리개 링(242)은 조리개 제어 바(241)와 함께 광축(O)을 중심으로 회전한다. 상기 링 캠(244)은, 조리개 링(242)이 회전할 때 조리개 링(242)과 일체로 회전하도록 결합 플레이트(243)에 의해 조리개 링(242)과 결합되어 있다. 상기 복수의 조리개 블레이드(245)는 링 캠(244)의 회전에 의해 복수의 조리개 블레이드(245)에 의해 형성되는 중심 개구의 직경을 변화시키도록 선회한다. 복수의 조리개 블레이드(245) 각각은 피벗축(245a)을 구비하고 있으며, 조리개 블레이드가 놓여 있는 평면상에서 피벗축(245a)을 중심으로 선 회할 수 있도록 피벗축(245a)을 통하여 조리개 고정 링(246) 상에서 피벗운동한다. 조리개 고정 링(246)의 중심에는 원형상의 광축 개구(246a)가 구비되어 있다. 복수의 조리개 블레이드(245) 각각은 다른 부분에 형성된 핀형상의 캠종동자(245b)를 구비하고 있고, 이 캠종동자(245b)는 링 캠(244)에 형성된 대응하는 캠 슬롯(만곡된 슬롯)(244a)와 맞물린다. 상기 조리개 링(242)은, 조리개 링(242)에 고정된 핀과 교환 렌즈(2)의 고정부에 고정된 다른 핀 사이에 걸쳐있는 기어식-로드 복원 스프링(gearing-rod restoring spring)(인장 코일 스프링)(247)에 의해 도 2a에 도시된 바와 같이 반시계 방향으로 회전하도록 가압되어 있다.
광축(O) 상에 중심을 가지고 있는, 조리개 고정 링(246)의 광축 개구(246a)의 직경은 교환 렌즈(2)의 최소 F-값(완전 개방/최대 개구경 크기)과 실질적으로 동일하게 설정되어 있다.
이 조리개 기구(24)에 있어서, 교환 렌즈(2)를 카메라 보디(1)에 장착하고 있지 않은 상태에서는, 조리개 링(242)은 기어식-로드 복원 스프링(247)에 의해 최대로 회전되어 도 2a에 도시된 바와 같이 반시계 방향으로 최대로 회전된 위치에 유지되어 있고, 링 캠(244)의 캠 슬롯(244a)과 캠종동자(245b)의 맞물림에 의해 복수의 조리개 블레이드(245) 각각은 피벗축(245a)을 중심으로 도 2a에 도시된 바와 같이 반시계 방향으로 최대로 회전되어 광축 개구(246a) 안으로 들어가서 복수의 조리개 블레이드(245)가 최소 구경 크기를 형성하는, 즉, 교환 렌즈(2)의 최대 F-값을 설정하는 상태에 있다. 이 상태에서는, 도 2b에서 화살표로 나타낸 바와 같이 기어식-로드 복원 스프링(247)의 스프링력에 대항하여 조리개 제어 바(241)를 필요한 회전각만큼 시계 방향으로 회전시키면 조리개 링(242)은 기어식-로드 복원 스프링(247)의 스프링력에 대항하여 시계 방향으로 회전하게 되고, 조리개 링(242)을 최대로 시계 방향으로 회전된 위치로 회전시키면 링 캠(244)의 캠 슬롯(244a)과 캠종동자(245b)의 맞물림에 의해 복수의 조리개 블레이드(245) 각각은 피벗축(245a)을 중심으로 시계 방향으로 회전하게 되므로 복수의 조리개 블레이드(245) 각각은 조리개 고정 링(246)의 광축 개구(246a)로부터 물러나서 복수의 조리개 블레이드(245)가 최소 F-값(최대 개구경 크기)을 가지는 완전 개방 상태를 만든다. 즉, 교환 렌즈(2)의 F-값은 조리개 제어 바(241)의 회전 위치 변화에 따라 변화된다.
도 4는 상기 카메라 보디(1)에 상기 교환 렌즈(2)를 장착한 상태의 개략적인 구성도를 나타내고 있다. 카메라 보디(1)는 광학 뷰파인더(102), 촬상 장치(106), 셔터 기구(107), 서브-미러(108) 및 AF-유닛(110)을 구비하고 있다. 상기 광학 뷰파인더(102)는 포커싱 스크린(103), 5각 프리즘(104) 및 접안 렌즈(105)를 포함하고 있다. 메인 미러(101)는 피사체상(object image)이 5각 프리즘(104)을 경유하여 접안 렌즈(105)를 통하여 보여지게 형성되도록 포커싱 스크린(103)을 향해 위쪽으로 교환 렌즈(2)를 통과하는 피사체상의 입사광을 반사시킨다. 상기 촬상 장치(106)는 셔터 릴리스시에 메인 미러(101)가 위쪽으로 회전한 직후에 피사체의 광을 수광하여 피사체를 촬상하는 CCD와 같은 촬상 소자를 구비하고 있다. 상기 서브-미러(108)는 메인 미러(101)의 후면에서 피벗되어 메인 미러(101)의 일부를 통과한 피사체광을 아래쪽으로 반사시킨다. 상기 AF-유닛(110)은 서브 미러(108)에 의해 반사된 피사체광을 수광하여 피사체까지의 거리를 측정한다. 또한, 상기 카메라 보디(1) 안에는, 상기 교환 렌즈(2)의 조리개 기구(24)를 구동시키기 위한 조리개 구동 기구(17)가 구비되어 있다. 또한, 상기 카메라 보디(1)에는 조리개 구동 회로(111)와 AF 시스템(112)이 내장되어 있다. 상기 조리개 구동 회로(111)는 조리개 구동 기구(17)의 동작을 제어한다. AF 기구(25)는 교환 렌즈(2) 내에 구비되어 있는 포커스 렌즈 그룹(FL)을 구동시키고, 상기 AF 시스템(112)은 AF 제어를 실행하기 위해 상기 AF 커플러(16)를 통하여 AF 기구(25)의 동작을 제어한다.
또한, 상기 카메라 보디(1)에는 신호 처리기(113) 및 화상 메모리(114)가 구비되어 있다. 상기 신호 처리기(113)는 상기 촬상 장치(106)에 의해 피사체상을 촬상하여 얻은 촬상 신호에 신호처리를 수행하여 처리된 촬상 신호를 압축하거나 압축하지 않은 채로 화상 메모리(114)에 저장한다. 신호 처리기(113)의 신호 처리 동작은 당해 기술분야에서 잘 알려져 있기 때문에 신호 처리 동작의 설명은 생략한다. 또한, 상기 카메라 보디(1)에는 CPU(100)가 내장되어 있다. 카메라 보디(1)의 상기 광학 파인더(102) 안에 설치한 측광 소자(115)로부터 출력된 측광 정보와, 상기 AF 유닛(110)으로부터 출력된 AF 정보가 CPU(100)로 입력되고, CPU(100)는 이러한 측광 정보 및 AF 정보에 기초하여 적절한 F-값 및 적절한 초점거리를 산출한다. 이 CPU(100)는 상기 촬상 장치(106)나 셔터 기구(107)의 동작을 제어하기 위한 것이지만, 상기 CPU(100)는 상기 측광 소자(115)로부터 입력된 측광 정보에 기초하여 상기 조리개 구동 회로(111)에 산출된 F-값에 관한 데이타를 출력함으로써 이 조리개 구동 회로(111)를 통하여 상기 조리개 구동 기구(17)의 동작을 제어할 수 있도록 구성되어 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 카메라 보디(1) 내에 설치되어 있는 상기 조리개 구동 기구(17)는 상기 미러 박스(16)에 고정되어 지지된 프레임(171)에 장착되어 있다. 조리개 구동 기구(17)는, 구동원으로서 스텝 모터로 구성된 조리개 구동 모터(172)와 이 조리개 모터(172)에 의해 미러 박스(16) 안에서 상하로 슬라이드식으로 이동되는 상기 조리개 구동 슬라이드 플레이트(173)를 구비하고 있다. 도 5는 조리개 구동 기구(17) 및 조리개 기구(24)의 배면도로서, 도 3a 및 도 3b에 도시된 상기 기구들의 광축 방향 후방에서 본 그림이며, 교환 렌즈(2)를 카메라 보디(1)에 장착하기 위해서 교환 렌즈(2)의 베이오닛부(23)를 카메라 보디(1)의 렌즈 마운트(14)에 삽입한 직후이면서 베이오닛부(23)가 렌즈 마운트(14)에 결합되기 전의 상태를 나타내고 있다. 도 5에 도시된 상태에서는, 조리개 제어 바(241)가 아직 조리개 구동 슬라이드 플레이트(173)와 결합되어 있지 않다. 상기 조리개 구동 모터(172)는 상기 프레임(171)의 상단 돌출부(171a)에 의해 조리개 구동 모터(172)의 회전 출력 샤프트(172a)가 아래쪽으로 향한 상태에서 지지되어 있다. 프레임(171)의 중간 돌출부(171b)에 의해 하단부가 회전가능하게 지지되어 있는 나선형 홈을 가진 회전가능한 리드 스크루(174)는, 조리개 구동 모터(172)에 의해 회전할 수 있도록 회전가능한 리드 스크루(174)의 상단부에서 회전 출력 샤프트(172a)에 동축상으로 고정되어 있다. 상기 프레임(171)은 중간 돌출부(171b) 아래에 제 2 돌출부(171c)를 구비하고 있고, 상기 상단 돌출부(171a)와 제 2 돌출부(171c) 사이에 상하 방향으로 뻗어 있는 가이드 바(175)를 구비하고 있다. 이 가이드 바(175) 에 의해 상기 조리개 구동 슬라이드 플레이트(173)가 상하 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 지지되어 있다. 이 조리개 구동 슬라이드 플레이트(173)에는 상기 리드 스크루(174)에 나사결합된 리드 너트(176)가 설치되어 있어서, 리드 스크루(174)를 회전시키면 리드 너트(176)가 리드 스크루(174) 상에서 축방향으로 이동하게 되고, 이로 인해 리드 너트(176)와 일체로 된 상기 조리개 구동 슬라이드 플레이트(173)가 상기 가이드 바(175)를 따라서 상하로 이동하게 된다. 따라서, 리드 스크루(174)와 리드 너트(176)는 조리개 구동 모터(172)의 토크를 조리개 구동 슬라이드 플레이트(173)를 이동시키는 힘으로 변환시키는 변환 기구(이송 스크루 기구)를 구성한다. 또한, 조리개 구동 슬라이드 플레이트(173)의 일부(173a)와 상기 프레임(171)의 하단 돌출부(171d)의 사이에는 조리개 구동 슬라이드 플레이트(173)를 아래쪽으로 가압하도록 조리개 구동 슬라이드 플레이트 복원 스프링(인장 코일 스프링)(177)이 설치되어 있다.
상기 리드 스크루(174)에 형성되어 있는 나선형 홈의 리드 각(나선형 홈의 축 방향에 대한 각도: 리드 스크루(174)의 회전각에 대한 나선형 홈의 축방향으로의 이동량)은, 리드 너트(176)를 리드 스크루(174)의 축방향을 따라 강제로 이동시켰을 때에 리드 스크루(174)가 조리개 구동 모터(172)의 회전 출력 샤프트(172a)와 일체로 회전할 수 있는 각도, 다시 말해서, 조리개 구동 모터(스텝 모터)(172)의 디텐트 토크(즉, 조리개 구동 모터(172)가 작동하고 있지 않은 때에 회전 출력 샤프트(172a)를 회전시키기 위한 회전력)에 대항하여 리드 스크루(174)를 회전시킬 수 있는 비교적 큰 각도로 설정되어 있다. 다시 말해서, 조리개 구동 슬라이드 플 레이트(173)를 강제로 이동시키면 조리개 구동 모터(172)는 회전할 수 있다. 또한, 상기 조리개 구동 슬라이드 플레이트 복원 스프링(177)의 스프링력은, 상기 조리개 기구(24)의 한 구성요소로서 제공된 기어식-로드 복원 스프링(247)의 스프링력보다도 크게 함과 동시에, 상기 디텐트 토크에 대항하여 상기 조리개 구동 슬라이드 플레이트(173)을 도 5에서 아래쪽으로 당길 수 있는 큰 스프링력을 가지도록 설정되어 있다.
상기한 구성을 가지고 있는 본 실시예의 카메라 시스템의 촬영 동작에 수반한 조리개 기구(24)의 동작을 도 5 내지 도 7을 참조하여 아래에서 설명한다. 도 5 내지 도 7은 교환 렌즈(2)의 후단 측인 카메라 보디(1) 측에서 본, 조리개 구동 기구(17)와 조리개 기구(24)의 배면도이다. 먼저, 도 5는 교환 렌즈(2)를 카메라 보디(1)에 장착하기 위해 베이오닛부(23)를 렌즈 마운트(14)에 삽입한 직후의 상태를 나타내고 있다. 이러한 상태에서는, 조리개 제어 바(241)가 아직 조리개 구동 슬라이드 플레이트(173)와 결합되어 있지 않다. 따라서, 도 5에 도시된 상태에서는, 조리개 제어 바(241)는 기어식-로드 복원 스프링(247)의 스프링력에 의해 시계 방향으로 하부 위치인 초기 위치에 유지되어 있고, 조리개 기구(24)는 최대 F-값(최소 개구경 크기)의 상태에 있고, 조리개 구동 슬라이드 플레이트(173)는 조리개 구동 슬라이드 플레이트 복원 스프링(177)의 스프링력에 의해 하부 위치인 기준 위치에 유지되어 있다.
도 5에 도시된 상태에서, 교환 렌즈(2)를 렌즈 마운트(14)에 대하여 반시계 방향으로 작은 각도로 회전시켜 렌즈 마운트(14)에 베이오닛부(23)을 결합시키면, 조리개 제어 바(241)가 도 5에서 볼 때 아래로부터, 즉, 조리개 링(242)의 반시계 방향으로, 조리개 구동 슬라이드 플레이트(173)에 접촉하게 된다. 이 때, 조리개 구동 슬라이드 플레이트(173)가 조리개 구동 슬라이드 플레이트 복원 스프링(177)에 의해 아래쪽 방향으로 가압되기 때문에, 조리개 링(242)이 교환 렌즈(2)와 같이 회전하는 것이 방지되고, 렌즈 마운트(14)에 대해 교환 렌즈를 상대 회전시키면 기어식-로드 복원 스프링(247)을 신장시키면서 교환 렌즈(2)에 대해 조리개 링(242)이 상대 회전하게 된다. 조리개 링(242)이 회전 한계점에 도달할 때, 교환 렌즈(2)와 카메라 보디(1)가 완전히 고정되어 있지 않기 때문에, 교환 렌즈(2)를 렌즈 마운트(14)에 대해 같은 반시계 방향으로 더 회전시키면 조리개 제어 바(241)가 도 6에서 볼 때 위쪽으로 조리개 구동 슬라이드 플레이트(173)를 이동시키게 된다. 따라서, 조리개 기구가 도 2b에 도시된 바와 같은 최대 개구경 크기 상태(최소 F-값 상태)로 된다.
상기한 방식으로 교환 렌즈(2)가 카메라 보디(1)에 제대로 장착된 후, 릴리스 버튼(11)을 반정도 누르면 측광 소자(115)가 측광 동작을 실행하고 AF 유닛(110)은 거리 측정 동작을 실행한다. 그 후, CPU(100)가 측광 동작에 의해 얻은 측광 데이터(피사체 밝기 정보)로부터 적정한 F-값을 연산하고, 거리 측정 동작에 의해 얻은 거리 측정 데이터로부터 초점 위치를 연산한다. 연산된 적정한 F-값에 대한 정보는 조리개 구동 회로(111)에 입력된다. 마찬가지로, 연산된 초점 위치에 대한 정보는 AF 시스템(112)에 입력된다. AF 시스템(112)은 연산된 초점 위치에 대한 상기 입력 정보에 기초하여 교환 렌즈(2)가 AF 동작을 실행하도록 작동되지 만, 이러한 AF 동작의 상세한 설명은 생략한다.
릴리스 버튼(11)을 완전히 누르면, CPU(100)가 메인 미러(101)를 구동시키는 미러 구동 회로(도시 생략)에 구동 신호를 입력하여 메인 미러(101)를 상승시킨다. 동시에, 조리개 구동 회로(111)로부터 조리개 구동 기구(17)에 구동 신호가 입력되고 조리개 구동 기구(17)는 연산된 적정한 F-값에 상응하는 회전량만큼 회전 출력 샤프트(172a)가 회전하도록 조리개 구동 모터(172)를 구동시킨다. 이러한 조리개 구동 모터(172)의 회전에 의해, 도 7에 도시된 바와 같이, 리드 스크루(174)가 회전하게 되고, 이러한 리드 스크루(174)의 회전에 의해 리드 너트(176) 및 리드 너트(176)와 일체로 된 조리개 구동 슬라이드 플레이트(173)가 조리개 구동 슬라이드 플레이트 복원 스프링(177)의 스프링력에 대항하여 기준 위치(도 6에 도시된 위치)로부터 도 7에서 볼 때 위쪽으로(즉, 조리개 스톱 다운(stop down) 방향으로) 이동하게 된다. 이러한 조리개 구동 슬라이드 플레이트(173)의 위쪽으로의 이동에 의해 조리개 제어 바(241)는 기어식-로드 복원 스프링(247)의 스프링력에 의해 조리개 구동 슬라이드 플레이트(173)와 접촉한 상태에서 위쪽으로 이동하게 되고, 이로 인해 조리개 제어 바(241)가 반시계 방향으로 회전하게 되어 조리개 기구(24)를 스톱 다운시킨다. 이 조리개 기구(24)의 스톱 다운의 양은 조리개 구동 슬라이드 플레이트(173)가 도 6에 도시된 기준 위치로부터 위쪽으로의 슬라이드 이동량, 즉, 조리개 제어 바(241)의 반시계 방향으로의 회전량에 의존한다.
조리개 구동 슬라이드 플레이트(173)가 위쪽으로(조리개 스톱 다운 방향으로) 최대 위치까지 이동한 때에는, 조리개 제어 바(241)의 위쪽으로의 이동량도 최 대로 되고 도 2a에 도시된 바와 같이 조리개 기구(24)의 F-값은 최대로 된다(즉, 조리개 기구(24)의 개구경 크기가 최소로 된다).
그 후, 셔터 기구(107)가 셔터 개방 동작을 실행하고, 촬상 장치(106)에 피사체상이 결상되고, 촬상 동작이 실행된다. 촬상 동작의 완료후에 셔터 기구(1O7)를 닫으면, 메인 미러(101)는 초기 위치로 하강되고 조리개 구동 모터(172)는 역방향으로 회전하여 기준 회전 위치로 되돌아 간다. 조리개 구동 모터(172)가 기준 회전 위치로 되돌아 가면, 도 6에 도시된 기준 위치로 조리개 구동 슬라이드 플레이트(173)가 아래쪽으로(즉, 조리개 개방 방향으로) 이동 복귀되고, 이러한 조리개 구동 슬라이드 플레이트(173)의 아래쪽으로의 이동에 의해 조리개 제어 바(241)가 조리개 구동 슬라이드 플레이트(173)와 일체로 시계 방향으로 회전하게 된다. 그 결과, 조리개 구동 슬라이드 플레이트(173)의 기준 위치로의 하향 이동에 의해 조리개 기구(24)는 도 2b에 도시된 최대 개구경 크기 상태로 복귀한다. 이 때, 조리개 구동 회로(111)는 조리개 구동 기구(17)에 입력하기 위한 구동 신호의 출력을 정지시킬 수 있다. 조리개 구동 회로(111)로부터 조리개 구동 기구(17)로 구동 신호가 입력되지 않으면, 조리개 구동 모터(172)는 토크(회전력)을 발생하지 않게 되어 조리개 구동 모터(172)의 디텐트 토크보다 큰 토크에 의해 자유롭게 회전가능한 상태로 된다. 따라서, 조리개 구동 슬라이드 플레이트 복원 스프링(177)의 스프링력에 의해 조리개 구동 슬라이드 플레이트(173)는 리드 스크루(174)를 강제로 회전시키면서 리드 스크루(174)의 축을 따라서 기준 위치로 하향(조리개 개방 방향으로) 이동된다. 이러한 조리개 구동 슬라이드 플레이트(173)의 하향 이동에 의해, 조리개 제어 바(241)는 조리개 구동 슬라이드 플레이트(173)와 일체로 시계 방향으로 회전하고, 조리개 기구(24)는 다시 도 2b에 도시된 최대 개구경 크기 상태로 복귀한다. 이러한 방식으로 F-값을 변화시키는 경우에도, F-값의 변화와 일의적으로 조리개 구동 모터(172)가 회전하기 때문에, 조리개 구동 모터(172)의 스텝 위치와 F-값(조리개 값) 사이에는 언제나 일-대-일의 상관관계가 유지된다. 또한, 조리개 구동 기구(17)에 구동 신호가 입력되어 조리개 구동 모터(172)가 소정의 회전 위치에 정지되어 있는 상태에서는, 조리개 구동 모터(172)의 토크가 디텐트 토크보다 크기 때문에, 조리개 구동 슬라이드 플레이트 복원 스프링(177)의 스프링력에 의해 조리개 구동 슬라이드 플레이트(173)가 이동하더라도 조리개 구동 모터(172)가 외력에 의해 강제로 회전되지는 않는다.
동영상을 촬영할 때에는, 촬영 동안 메인 미러(101)은 미러 상승(mirror-up) 상태로 유지되고, 셔터 기구(107)는 개방 상태로 유지되고, 촬상 장치(106)는 촬상 동작(동영상 촬영 동작)을 연속적으로 수행한다. 이러한 동영상 촬영 동안, 피사체의 밝기의 변화로 인하여 측광 소자(115)에 의해 실행된 측광 동작으로 얻은 측광 데이터가 변화하면, CPU(100)는 이러한 측광 데이터의 변화에 따라 조리개 구동 회로(111)에 입력되는 F-값에 대한 정보를 변화시켜서 조리개 구동 기구(17)를 통하여 조리개 구동 모터(172)의 회전량을 제어한다. 이것에 의해, 리드 스크루(174)의 회전량이 변화되고 동시에 조리개 구동 슬라이드 플레이트(173)의 상하 방향의 위치가 변화되기 때문에, 조리개 제어 바(241)는 조리개 구동 슬라이드 플레이트(173)의 위치 변화에 대응하여 회전 위치가 변화되고, 조리개 기구(24)의 F- 값이 피사체의 밝기에 대응하는 적정한 F-값으로 제어된다. 이러한 제어에 의해, 본 실시예의 카메라 시스템이 적정한 노출 상태로 동영상 촬영을 할 수 있다.
따라서, 본 실시예의 카메라 시스템의 카메라 보디(1)에 의하면, 조리개 기구(24)의 동작을 조리개 제어 바(241)에 의해 제어하는 기존의 교환 렌즈(2)를 카메라 보디(1)에 장착하여 카메라 시스템을 구성하는 경우도, 스틸 사진 모드에서는 피사체의 밝기의 변화에 따라 적정한 노출로 정지 화상을 촬영할 수 있고, 동영상 모드에서는 메인 미러(101)를 상승시킨 상태에서 피사체의 밝기의 변화에 따라 적정한 노출로 동영상을 촬영할 수 있다. 또한, 조리개 구동 모터(172)의 구동을 정지한 때에는 조리개 구동 슬라이드 플레이트(173)을 초기 위치로 이동시킴으로써 조리개 기구(24)를 최대 개구경 크기 상태로 할 수 있기 때문에, 조리개 제어 바(241)의 초기 위치가 서로 다른 상이한 타입의 교환 렌즈를 카메라 보디(1)에 선택적으로 장착하는 경우에도 확실하게 교환 렌즈의 조리개 기구를 최대 개구경 크기 상태로 설정할 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 카메라 보디(1)는 이 때의 조리개 구동 모터(172)의 회전 위치를 기준 위치로 설정하는 것에 의해 이후의 적정한 조리개 제어를 실행할 수 있다.
상기한 실시예의 카메라 시스템에서는 교환 렌즈의 조리개 기구를 표준적인 조리개 기구로 예시하였지만, 회전 위치를 변화시킴으로써 F-값을 변화시키는 조리개 제어 바를 가진 교환 렌즈를 이용한 카메라 시스템이라면, 임의의 카메라 시스템에도 마찬가지로 본 발명을 적용할 수 있다.
본 명세서에 설명한 본 발명의 특정 실시예에 본 발명의 기술사상 및 기술영 역의 범위 내에 있는 자명한 변형이 만들어질 수 있다. 본 명세서에 포함된 모든 사항은 예시적인 것이며 본 발명의 기술영역을 제한하는 것은 아니다.
도 1a는 본 발명에 의한 한 실시예의 카메라 시스템의 카메라 보디의 전방 사시도이다.
도 1b는 상기 카메라 시스템의 교환 렌즈의 후방 사시도이다.
도 2a는 명확한 도시를 위해 일부 부품이 제거된 상태의 도 1b에 도시된 교환 렌즈의 배면도로서, 풀 스톱 다운 상태에서의 교환 렌즈에 구비된 아이리스 조리개(iris diaphragm), 조리개 구동 기구 및 결합 요소를 나타내고 있다.
도 2b는 도 2a와 유사한 도면으로서, 최대 개구경 크기 상태에서의 교환 렌즈의 아이리스 조리개, 조리개 구동 기구 및 결합 요소를 나타내고 있다.
도 3a는 도 1a에 도시된 카메라 보디의 조리개 구동 기구의 사시도이다.
도 3b는 도 1b에 도시된 교환 렌즈에 구비된 조리개 기구의 분해 사시도이다.
도 4는 교환 렌즈가 카메라 보디에 장착되어 있는 상태에서의 카메라 시스템의 주요부의 개념 구성도이다.
도 5는 교환 렌즈의 베이어닛(bayonet) 부분이 카메라 보디의 렌즈 마운트로 삽입되어 있지만 아직 카메라 보디의 렌즈 마운트에 고정되지 않은 상태에서의 도 3a에 도시된 조리개 구동 기구 및 도 3b에 도시된 조리개 기구의 배면도이다.
도 6은 도 5와 유사한 도면으로서, 교환 렌즈가 카메라 보디에 장착된 후 조리개의 최대 개구경 크기 상태를 나타내고 있다.
도 7은 도 5와 유사한 도면으로서, 셔터가 릴리스될 때 조리개가 스톱 다운 되는 상태를 나타내고 있다.

Claims (15)

  1. 광축 둘레로의 회전에 의해서 조리개의 개구경 크기를 변화시키는 조리개 제어 바를 가지고 있는 조리개 기구를 포함하는 교환 렌즈가 탈착가능하게 장착되는 디지털 카메라의 카메라 보디에 설치된 조리개 구동 장치에 있어서,
    상기 카메라 보디가,
    상기 교환 렌즈가 상기 카메라 보디에 장착될 때 상기 조리개 제어 바와 맞물리는 조리개 구동 슬라이드 플레이트;
    상기 교환 렌즈를 통하여 형성된 피사체상의 피사체 밝기 정보에 따라 상기 조리개 구동 슬라이드 플레이트를 단계적으로 이동시키기 위해 정방향과 역방향으로 회전하는 조리개 구동 모터; 및
    상기 조리개 구동 모터의 상기 정방향과 역방향으로의 회전력을 조리개 스톱 다운 방향과 조리개 개방 방향으로 상기 조리개 구동 슬라이드 플레이트를 이동시키는 힘으로 변환시키는 변환 기구를 포함하고,
    상기 조리개 구동 슬라이드 플레이트를 강제로 이동시킬 때 상기 변환 기구를 통해 상기 조리개 구동 모터가 회전될 수 있고,
    상기 변환 기구는,
    상기 조리개 구동 모터에 의해 자신의 축을 중심으로 회전하는 리드 스크루; 및
    상기 리드 스크루의 축을 따라서 이동할 수 있도록 상기 리드 스크루와 나사결합되어 있는 리드 너트를 포함하고,
    상기 조리개 구동 슬라이드 플레이트는 상기 리드 너트와 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 조리개 구동 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 리드 스크루의 리드 각은 상기 조리개 구동 모터의 디텐트 토크에 대항하여 리드 스크루를 회전시켜 상기 조리개 구동 슬라이드 플레이트를 이동시킬 수 있는 각도로 설정되는 것을 특징으로 하는 조리개 구동 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 변환 기구는 상기 조리개 구동 슬라이드 플레이트를 기준 위치로 이동시키기 위한 제 1 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 조리개 구동 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 조리개 구동 슬라이드 플레이트가 기준 위치에 있을 때 상기 조리개 기구는 최대 개구경 크기 상태에 있는 것을 특징으로 하는 조리개 구동 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 조리개 구동 모터는 스텝 모터인 것을 특징으로 하는 조리개 구동 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 조리개 기구는 상기 조리개 제어 바를 초기 위치로 회전시키기 위한 제 2 스프링을 포함하고 있고,
    상기 제 1 스프링의 스프링력은 상기 제 2 스프링의 스프링력보다 커서 상기 제 1 스프링이 상기 조리개 구동 모터의 디텐트 토크에 대항하여 상기 조리개 구동 슬라이드 플레이트를 이동시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 조리개 구동 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 조리개 제어 바가 초기 위치에 있을 때 상기 조리개 기구는 최소 개구경 크기 상태에 있고,
    상기 교환 렌즈를 상기 카메라 보디에 장착한 때에 기준 위치에 있는 상기 조리개 구동 슬라이드 플레이트에 의해 상기 조리개 기구가 최대 개구경 크기 상태로 설정되는 것을 특징으로 하는 조리개 구동 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 광축을 중심으로 회전가능하도록 상기 광축과 동축상으로 위치된 조리개 링을 더 포함하고 있고, 상기 조리개 제어 바는 상기 조리개 링과 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 조리개 구동 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 조리개 구동 모터는 급속 귀환 미러가 위치되어 있는 상기 카메라 보디의 미러 박스에 고정된 프레임에 의해 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 조리개 구동 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 조리개 구동 모터의 회전 출력 샤프트는 상기 카메라 보디의 수직 방향으로 뻗어 있고, 상기 리드 스크루는 상기 회전 출력 샤프트에 동축상으로 고정되어 상기 회전 출력 샤프트로부터 아래쪽으로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 조리개 구동 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 디지털 카메라는 동영상 모드와 스틸 사진 모드를 포함하고 있고,
    상기 동영상 모드가 선택되면, 상기 급속 귀환 미러가 계속 미러-업 상태에 유지되는 미러-업 동작이 실행되면서 상기 조리개 구동 모터는 상기 교환 렌즈를 통하여 형성된 피사체상의 피사체 밝기 정보에 따라 연속적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 조리개 구동 장치.
  14. 교환 렌즈가 탈착가능하게 장착되는 디지털 카메라 시스템의 카메라 보디로서,
    상기 교환 렌즈의 조정가능한 조리개가 광축 둘레로의 상기 교환 렌즈의 조리개 제어 바의 회전 운동에 의해서 최대 개구경 크기 상태와 최소 개구경 크기 상태 사이에서 구동되고,
    상기 카메라 보디가,
    상기 교환 렌즈가 상기 카메라 보디에 장착될 때 상기 조리개 제어 바와 맞물리는 조리개 구동 슬라이드 플레이트;
    상기 조리개 구동 슬라이드 플레이트를 이동시키는 조리개 구동 모터; 및
    상기 조리개 구동 슬라이드 플레이트와 상기 조리개 구동 모터 사이에 설치된 이송 스크루 기구를 포함하고 있어서 상기 조리개 구동 모터의 회전에 의해 상기 조리개 구동 슬라이드 플레이트가 상기 이송 스크루 기구를 매개로 하여 직진 이동하게 되고,
    상기 디지털 카메라는 동영상 모드와 스틸 사진 모드를 포함하고, 상기 동영상 모드가 선택되면, 급속 귀환 미러가 계속 미러-업 상태에 유지되는 미러-업 동작이 실행되면서 상기 조리개 구동 모터는 상기 교환 렌즈를 통하여 형성된 피사체상의 피사체 밝기 정보에 따라 연속적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 카메라 보디.
  15. 삭제
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