(57)【要約】【課題】低速駆動性能を維持しつつ高速駆動性能を向上させた光量調節装置を提供する。【解決手段】光量調節装置は、光量を調節する絞り羽根７と、回転により絞り羽根７を駆動する主回転部材３と、主回転部材３と接触する回転可能な補助回転部材４と、主回転部材３を駆動する主モータ１と、補助回転部材４を駆動する補助モータ２とを備える。主回転部材３と補助回転部材４とは、光軸を回転中心として略同心円状に摩擦力を発生する接触面を有し、主モータ１と補助モータ２とを独立して制御することにより一方が他方の回転とは無関係に任意の方向へ任意の回転速度で回転自在とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光量調節部材と、
回転により前記光量調節部材を駆動する第１の回転部材と、
前記第１の回転部材と接触する回転可能な第２の回転部材と、
前記第１の回転部材を駆動する第１のモータと、
前記第２の回転部材を駆動する第２のモータとを備え、
前記第１の回転部材と前記第２の回転部材とは、回転中心を略同一として略同心円状に摩擦力を発生する接触面を有し、一方が他方の回転とは無関係に任意の方向へ任意の回転速度で回転可能であることを特徴とする光量調節装置。
【請求項２】
光量調節部材と、
回転により前記光量調節部材を駆動する第１の回転部材と、
前記第１の回転部材を駆動する第１のモータと、
回転中心を前記第１の回転部材の回転中心と略同一として回転可能であり、前記第１の回転部材と接触して略同心円状に摩擦力を発生する接触面を有する第２の回転部材と、
前記第２の回転部材を駆動する第２のモータと、
前記第１のモータおよび前記第２のモータの駆動を制御することにより前記第１の回転部材および前記第２の回転部材の一方の回転を他方の回転とは無関係に任意の方向へ任意の回転速度で回転させる制御手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記第１の回転部材の回転を開始させる時点で、前記第２の回転部材を前記第１の回転部材の回転方向と同じ方向に前記第１の回転部材の回転速度以上の回転速度で回転させることを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第１の回転部材の回転速度を加速させる間は、前記第２の回転部材を前記第１の回転部材の回転方向と同じ方向に前記第１の回転部材の回転速度以上の速度で回転させることを特徴とする請求項３記載の撮像装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第１の回転部材の回転速度を減速させる際に、前記第２の回転部材を前記第１の回転部材の回転方向と同じ方向に前記第１の回転部材の回転速度以下の回転速度で回転させることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記第１の回転部材の回転を停止させる際に、前記第２の回転部材を前記第１の回転部材が停止する所定時間前から前記第１の回転部材の回転方向とは逆の方向に回転させることを特徴とする請求項５記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮影装置に用いられる光量調節装置と、この光量調節装置を備える撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子を内蔵したデジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮像装置には、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光量調節装置（絞り装置）が設けられている。このような光量調節装置としては、複数の絞り羽根を遮光部材として用い、ステッピングモータを駆動源として絞り羽根により形成される開口径を変化させるものが主流となっている。
【０００３】
ここで、主として静止画を撮影する一眼レフレックスカメラの場合、通常は最大開口を形成している状態（開放状態）からレリーズ信号に連動して被写界の輝度に応じた絞り値或いは任意に決められた絞り値になるように光量調節装置を調整して撮影が行われる。この場合、レリーズタイムラグをできる限り短くすると共に連続撮影に際して撮影間隔を短くするために、絞り込み動作と絞り込み状態から開放状態へ戻る復帰動作とを高速化することが望まれる。
【０００４】
このような要望に対して、駆動源としてステッピングモータを用い、ステッピングモータの１−２相駆動により静止画連続撮影のための高速駆動性能を確保した電磁駆動絞り装置が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−２４０９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、静止画撮影と動画撮影の両方を高画質で行うことができる撮像装置の需要が高まっている。そのため、動画撮影時における滑らかな低速駆動性能と、静止画撮影時における高速駆動性能とを兼ね備えた光量調節装置を備える撮像装置が強く求められている。これに対して、上記特許文献１に記載された技術では、前述の通りにステッピングモータの１−２相駆動により静止画連続撮影のための高速駆動性能を確保しつつ、ステッピングモータの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。
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に記載された光量調節装置である電磁駆動絞り装置は、１個のステッピングモータにより駆動されるため、高速駆動性能と低速駆動性能とがステッピングモータの性能に律速されてしまう。つまり、一方で要求される高速駆動の性能を満足するようにロータマグネットの磁束密度を向上させると、他方で要求される滑らかな低速駆動ではコギングトルクの増大により滑らかさが損なわれてしまう。そのため、１個のステッピングモータで駆動する光量調節装置では、高速駆動性能と低速駆動性能のバランスを取る設計を強いられる。
【０００８】
また、例えば、動画撮影と静止画撮影を切り換えて行う場合には、光量調節装置に対して滑らかな低速駆動性能と高速駆動性能とがほぼ同時に要求される。この要求はステッピングモータに対して最も厳しい駆動条件の１つであると言うことができ、１個のステッピングモータでは、光量調節装置に対する近年の市場要望である滑らかな低速駆動と更なる高速駆動とを同時に達成することは困難である。
【０００９】
本発明は、低速駆動性能を維持したままで高速駆動性能を向上させた光量調節装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る光量調節装置は、光量調節部材と、回転により前記光量調節部材を駆動する第１の回転部材と、前記第１の回転部材と接触する回転可能な第２の回転部材と、前記第１の回転部材を駆動する第１のモータと、前記第２の回転部材を駆動する第２のモータとを備え、前記第１の回転部材と前記第２の回転部材とは、回転中心を略同一として略同心円状に摩擦力を発生する接触面を有し、一方が他方の回転とは無関係に任意の方向へ任意の回転速度で回転可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光量調節装置において、低速駆動性能を維持したまま、高速駆動性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る光量調節装置（絞り装置）の概略構造を示す分解斜視図である。
【図２】図１に示す光量調節装置の概略構造を示す断面図である。
【図３】図１に示す光量調節装置について、（ａ）は主回転部材と補助回転部材とを駆動制御した場合の主回転部材と補助回転部材の回転速度の変化の一例を示すグラフであり、（ｂ）は補助回転部材を駆動せずに主回転部材を駆動制御した場合の主回転部材の回転速度の変化の一例を示すグラフ（参考例）である。
【図４】図３（ａ）に示す主回転部材の動作制御のフローチャートである。
【図５】図３（ｂ）に示す主回転部材の動作制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に係る光量調節装置１０の概略構造を示す分解斜視図である。また、図２は、光量調節装置１０の概略構造を示す断面図である。
【００１５】
光量調節装置１０は、例えば、デジタル一眼レフレックスカメラ用の交換レンズの内部（レンズ鏡筒内）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絞り装置である。以下の説明では、光量調節装置１０は、不図示のデジタル一眼レフレックスカメラの本体（カメラ本体）に取り付けられた交換レンズのレンズ鏡筒内に組み込まれているものとする。
【００１６】
光量調節装置１０は、第１のモータである主モータ１、第２のモータである補助モータ２、第１の回転部材である主回転部材３、第２の回転部材である補助回転部材４、第１のカバーである上側カバー５、第２のカバーである下側カバー６、及び、光量調節部材である絞り羽根７を有する。
【００１７】
主モータ１には、主回転部材３を位置決め制御するために、ステッピングモータが採用される。主モータ１は、上側カバー５に固定されており、不図示のカメラ本体が備える制御部により駆動制御される。主モータ１に取り付けられた出力ギア１ａは、主回転部材３に設けられたギア部３ａと噛み合い、主モータ１の出力を主回転部材３へ伝達する。これにより、主回転部材３は、上側カバー５が有する嵌合部に案内されて、光軸回りに回転駆動される。
【００１８】
主回転部材３は穴部３ｂを有し、下側カバー６はカム溝６ａを有する。絞り羽根７にはダボ７ａ，７ｂが設けられており、ダボ７ａは主回転部材３に設けられた穴部３ｂ嵌合し、ダボ７ｂは下側カバー６に設けられたカム溝６ａと嵌合する。本実施形態では、絞り羽根７を６枚構成としており、そのため図１には、穴部３ｂ、カム溝６ａ及びダボ７ａ，７ｂがそれぞれ６カ所に設けられた構成が示されている。
【００１９】
主回転部材３、上側カバー５及び下側カバー６はそれぞれ、リング状の形状を有しており、光軸を含む貫通穴が光路となっている。主モータ１により主回転部材３が回転駆動されると、穴部３ｂに嵌合した絞り羽根７のダボ７ａが主回転部材３と共に光軸回りに回転し、これによりダボ７ｂがカム溝６ａに沿って案内される。主回転部材３が絞り方向に回転するように主モータ１を駆動制御すると、絞り羽根７が光軸に近付き、光路を通る光量が絞り調節される。一方、主回転部材３が開放方向に回転するように主モータ１を駆動制御することによって、絞り羽根７を開放口径に戻すことができる。
【００２０】
補助モータ２は、上側カバー５に固定されており、不図示のカメラ本体が備える制御部により駆動制御される。補助モータ２に取り付けられた出力ギア２ａは、補助回転部材４に設けられたギア部４ａと噛み合い、補助モータ２の出力を補助回転部材４へ伝達し、補助回転部材４は、主回転部材３に設けられた嵌合部としてのリブに案内されて、光軸回りに回転駆動される。
【００２１】
図２に示すように、主回転部材３と補助回転部材４とは、主回転部材３の地板部の表面３ｃと補助回転部材４の裏面４ｃ、及び、主回転部材３のリブの外周面３ｄと補助回転部材４の内周面４ｄ、の少なくとも一方で接触している。つまり、主回転部材３と補助回転部材４とは、光軸中心を略同一の回転中心とし、略同心円状に摩擦力を発生する接触面を有する構造となっている。
【００２２】
一方で、主回転部材３と補助回転部材４とは、突起による係合等のような機械的な拘束はされていないので、主回転部材３と補助回転部材４の一方が他方の動作とは無関係に任意の方向へ任意の回転速度で回転可能である。例えば、補助回転部材４が回転しても、主回転部材３を補助回転部材４との接触面で生じる摩擦力以上の保持力で保持すれば、主回転部材３の停止状態を維持することができ、この保持力は主モータ１に保持通電することによって発生させることができる。
【００２３】
図３（ａ）は、主回転部材３と補助回転部材４とを駆動制御した場合の主回転部材３と補助回転部材４の回転速度の変化の一例を示すグラフである。図３（ｂ）は、参考例として、補助回転部材４を駆動せずに主モータ１により主回転部材３を駆動制御した場合の主回転部材３の回転速度の変化の一例を示すグラフである。図３の各図では、横軸に時間経過を、縦軸に回転速度を取り、開放から絞り込みへ向かう方向をプラス（＋）の回転速度とし、絞り込みから開放へ向かう方向をマイナス（−）の回転速度としている。
【００２４】
図４は、図３（ａ）に示す主回転部材３の動作制御のフローチャートである。また、図５は、図３（ｂ）に示す主回転部材３の動作制御のフローチャートである。図４及び図５に示された内容は、以下に説明する通り、それぞれ図３（ａ），（ｂ）の内容に準じている。
【００２５】
図３（ａ）の実線のグラフは、主回転部材３の回転速度の変化を示しており、主モータ１による主回転部材３の回転駆動制御を行いながら、後述する補助モータ２による補助回転部材４の回転駆動制御が同時に行われているときに得られるものである。
【００２６】
前述の通り、主回転部材３を絞り方向に回転させて、光量を絞る方向に絞り羽根７を移動させることにより、所定の絞り値に光量を調節することができる。また、主回転部材３を開放方向へ回転させて、光量を開放する方向に絞り羽根７を移動させることにより、絞り羽根７を開放口径の状態に復帰させることができる。
【００２７】
時間Ｔ０から主モータ１に絞り込み開始信号が入力される時間Ｔ１までの間は、主モータ１に保持電圧が印加されており、そのため、主回転部材３は停止状態にある。そして、時間Ｔ１に主モータ１に絞り込み開始信号が入力されると、主回転部材３は絞り込み方向へ回転を開始して加速し、時間Ｔ２で所定の回転速度Ｖ１に至る。その後、絞り込み動作を終了しなければならない時間Ｔ４までに停止することができるように逆算して、主回転部材３が時間Ｔ３から減速を開始して時間Ｔ４で絞り込み動作が完了して停止するように、主モータ１に絞り込み停止信号が入力される。その後、カメラ本体が備える撮像素子による露光が行われる。
【００２８】
露光終了後の時間Ｔ５において主モータ１に絞り羽根７を開放口径へ戻すための復帰動作開始信号が入力されると、主回転部材３は開放方向へ回転を開始して加速し、時間Ｔ６で所定の回転速度−Ｖ２に至る。そして、開放への復帰動作を終了しなければならない時間Ｔ８までに停止することができるように逆算して、主回転部材３が時間Ｔ７から減速を開始して時間Ｔ８で開放への復帰動作が完了し、停止するように、主モータ１に開放停止信号が入力される。
【００２９】
このような主回転部材３の回転駆動制御に関わる主モータ１の駆動シーケンスは、シーケンスとしては、１個のモータで絞り羽根を駆動する従来の光量調節装置（絞り装置）でのモータの駆動シーケンスと同様である。但し、後述する図３（ｂ）のグラフと比較すると明らかなように、補助モータ２による補助回転部材４の回転駆動制御を同時に行うことにより、補助回転部材４の回転駆動制御を同時に行わない場合よりも、主回転部材３の回転速度（つまり、絞り羽根７の駆動速度）が高速化される。
【００３０】
図３（ａ）の破線のグラフは、補助回転部材４の回転速度の変化を示している。領域αに示されるように、時間Ｔ１で主回転部材３が回転を開始する前に、主回転部材３が回転する方向と同一方向へ補助モータ２により補助回転部材４の回転を開始させる。ここで、主回転部材３と補助回転部材４は互いに接触はしているが拘束はされていないので、主回転部材３は保持電圧により停止状態が維持される。その結果、時間Ｔ１において主回転部材３が回転を開始する際には、主回転部材３と補助回転部材４との間で回転方向に動摩擦が発生している。従って、補助回転部材４がなく、主回転部材３に対して静止摩擦が回転方向とは反対の方向に作用する従来構造に比べて主回転部材３の駆動負荷が軽減され、その結果、主回転部材３の急加速が可能となる。
【００３１】
領域βに示されるように、時間Ｔ１から時間Ｔ２に至るまでの間では、常に主回転部材３の回転速度以上の回転速度で補助回転部材４を回転させる。その結果、主回転部材３と補助回転部材４との間で常に回転方向に動摩擦が発生する。従って、補助回転部材４がなく、主回転部材３に動摩擦が回転方向とは逆の方向に作用する従来構造に比べて駆動負荷が軽減されるため、主回転部材３を急加速させることができる。
【００３２】
領域γに示されるように、時間Ｔ３に至って主回転部材３の減速を開始させるのとほぼ同時に補助回転部材４の急減速を開始し、時間Ｔ４に至る前に補助回転部材４の回転速度を主回転部材３の回転速度以下にまで減速させる。その結果、補助回転部材４が主回転部材３の回転速度を下回った時点以降では、主回転部材３と補助回転部材４との間で常に回転方向とは逆の方向に動摩擦が発生するので、従来構造と同等の減速が可能である。
【００３３】
領域δに示されるように、時間Ｔ４に至って主回転部材３が停止する所定時間前から停止時間（時間Ｔ４）までの間（例えば、直前）、補助回転部材４を主回転部材３の回転方向とは逆の方向に回転させる。その結果、主回転部材３が停止する直前から停止に至るまでの間、主回転部材３と補助回転部材４との間で常に回転方向とは逆の方向に動摩擦が発生する。従って、主回転部材３の停止直前の回転速度が低下した状態において動摩擦がわずかしか作用しない従来例に比べて、停止するまで継続して回転方向とは逆の方向に大きな動摩擦が作用する。これにより、主回転部材３の急停止が可能となり、且つ、停止時に速やかに残留振動を抑えることが可能となる。
【００３４】
なお、時間Ｔ５〜Ｔ９に至る動作は、時間Ｔ１〜Ｔ４に至る動作とは回転方向が逆になるだけで同様であるため、説明を省略する。
【００３５】
図３（ｂ）の実線のグラフは、補助モータ２によって補助回転部材４を回転させることなく、主モータ１の駆動制御のみによって主回転部材３を回転させた場合の主回転部材３の回転速度の変化を示している。図３（ａ）の実線で示した主回転部材３の駆動による絞り羽根７の移動量と、図３（ｂ）の実線で示した主回転部材３の駆動による絞り羽根７の移動量は同じである。また、図３（ａ）の実線で示した主モータ１による主回転部材３の駆動シーケンスと図３（ｂ）の実線で示した主モータ１による主回転部材３の駆動シーケンスも同じである。
【００３６】
本実施形態では、前述の通り、補助回転部材４の作用によって主回転部材３を加速させる際には駆動負荷が軽減されており、主回転部材３を停止させる際には逆方向の負荷が作用する構成となっている。そのため、主回転部材３の駆動可能な回転速度を高速化させることができ、また、主回転部材３を所定の回転速度に到達させるまでの加速時間と停止時の減速時間を短縮することができる。これにより、図３（ａ）の駆動シーケンスでは、露光開始時間である時間Ｔ４や絞り羽根７を開放位置へ戻すまでの時間である時間Ｔ８を、図３（ｂ）の駆動シーケンスよりも早めることができる。即ち、図３では、｜Ｖ１｜＞｜Ｖ１´｜、｜Ｖ２｜＞｜Ｖ２´｜、Ｔ２＜Ｔ２´、Ｔ３＜Ｔ３´、Ｔ４＜Ｔ４´、Ｔ５＜Ｔ５´、Ｔ６＜Ｔ６´、Ｔ７＜Ｔ７´、Ｔ８＜Ｔ８´となり、図３（ａ）の駆動シーケンスにより絞り羽根７の高速駆動が可能なことがわかる。
【００３７】
ところで、主回転部材３の駆動力は、主モータ１からピニオンギア（出力ギア１ａ，ギア部３ａ）を介して受けるトルクＡ、及び、補助回転部材４から受ける摩擦力により生じるトルクＢの和で決定される。主回転部材３に対する図３（ａ），（ｂ）の各駆動方法において主モータ１を同一とすると、トルクＡは一定である。よって、主回転部材３と補助回転部材４との間に生じる摩擦力（以下「部材間摩擦力」という）が大きければトルクＢが増加し、主回転部材３は急加速、高速回転することができる。逆に、主回転部材３の減速・停止時には、補助回転部材４が主回転部材３よりも低速で回転する。つまり、補助回転部材４は、主回転部材３に対して相対的に逆方向に回転する。その結果、部材間摩擦力が主回転部材３の回転方向の逆方向に作用してトルクＢは負のトルクとなり、部材間摩擦力が大きければ、主回転部材３は高速減速、急停止することができる。
【００３８】
部材間摩擦力は、主回転部材３と補助回転部材４の接触面の摩擦係数、自重、装置の姿勢等によって決定するが、少なくとも部材間摩擦力が発生していれば上記の効果は生じ、部材間摩擦力が大きければ上記の効果は大きくなる。但し、部材間摩擦力に抗して補助回転部材４を回転させることができるだけのトルクを補助モータ２が発生する必要がある。従って、部材間摩擦力は、部材間摩擦力を大きくすることによる高速化のメリットと、補助モータ２に必要なトルク増加による補助モータ２の大型化、消費電力の増加等のデメリットを勘案して決定する必要がある。
【００３９】
上記説明の通り、本実施形態によれば、主回転部材３の加速開始時及び加速中に加速方向に動摩擦が作用し、減速開始時から減速中、停止に至るまで逆方向に動摩擦が発生するので、補助回転部材４が存在しない従来構造と比較して、急加速・急停止が可能となる。従って、主モータ１の駆動性能が同一であっても、補助モータ２及び補助回転部材４の作用によって、絞り込み時間と開放への復帰時間を短縮することができる。その結果、主モータ１による低速駆動性能を維持したまま、高速駆動性能を向上させることができる。
【００４０】
なお、前述したように、絞り精度を維持するためには絞り羽根７の位置決め制御が必要であるため、主回転部材３を回転させる主モータ１にはステッピングモータが採用される。これに対して、補助モータ２は、図３（ａ）に破線で示した回転速度の制御が可能であればよいので、安価で制御が容易なＤＣモータを用いることができる。
【００４１】
また、上記説明では、主回転部材３の加速開始から加速終了までと減速開始から停止までの両方に補助回転部材４の効果を得られる形態について説明したが、いずれか一方の実施であっても、従来例と比較して有利な効果が得られることはいうまでもない。更に、主回転部材３と補助回転部材４との間に動摩擦が発生する接触面については、大きな動摩擦が得られるような表面処理を積極的に施してもよい。
【００４２】
主回転部材３と補助回転部材４との間の部材間摩擦力を利用して高速絞り動作を実施する場合と、補助回転部材４を回転させずに従来例に係る絞り動作を実施する場合とを使い分けてもよい。つまり、図３（ａ）を参照して説明した主モータ１と補助モータ２を併用する高速絞り動作と、図３（ｂ）を参照して説明した主モータ１のみを駆動する従来例と同様の駆動とを使い分けてもよく、従来例と同様の駆動を用いることで省電力化を図ることができる。また、主モータ１と補助モータ２を併用する高速絞り動作（図３（ａ））を静止画撮影に用い、主モータ１のみを駆動する従来例と同様の駆動を動画撮影に用いてもよく、従来例と同様の駆動を用いることで低騒音化を図ることができる。
【００４３】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００４４】
１    主モータ
２    補助モータ
３    主回転部材
３ｂ    穴部
４    補助回転部材
５    上側カバー
６ａ    カム溝
６    下側カバー
７    絞り羽根
７ａ，７ｂ    ダボ
１０    光量調節装置（絞り装置）
【図１】
2014164106.tif 000003
【図２】
2014164106.tif 000004
【図３】
2014164106.tif 000005
【図４】
2014164106.tif 000006
【図５】
2014164106.tif 000007