(57)【要約】      （修正有）【課題】撮像装置等に適用される光学機構において、特に連写撮影時における駆動源となるモータを効率よく駆動することにより消費電力を抑え、さらには高速連写にも対応可能な光学機構を提供する。【解決手段】撮像光学系の光路上を往復する可動ミラー装置、または、撮像素子の露光時間を調節するシャッタ装置のための付勢機構のチャージを行うチャージレバー７と、チャージレバー７を回動駆動するためのチャージカム５と、チャージカム５に駆動力を伝える従動ギヤ４と、従動ギヤ４を通じてチャージカム５に駆動力を与えるチャージモータ３と、チャージ動作終了時にチャージカム５の角速度を減少させる方向に補助力を与え、チャージ動作開始時にチャージカム５に対して角速度を増加させる方向に補助力を与えるアシストバネ１２とを備えている。【選択図】図１
2011013346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像光学系の光路上に入る第一の位置と上記撮像光学系の光路上から退避する第二の位置との間を往復する可動ミラー、または、撮像素子の露光時間を調節する機械式シャッタのための付勢機構のチャージを行うチャージ手段と、
第一の期間に所定の角速度で回動して上記チャージ手段のチャージを行い、第二に期間に回動の角速度を減少して上記チャージ手段をチャージ位置から解放し、第三の期間は回動を停止し、第四の期間に回動の角速度を増加する回動部材と、
上記回動部材に駆動力を伝える伝達手段と、
上記第一の期間に上記伝達手段を通じて上記回転部材に駆動力を与え、上記第二の期間に上記駆動力を減少させ、上記第四の期間に上記駆動力を増加させる駆動手段と、
上記第二の期間の少なくとも一部で、上記回動部材または上記伝達手段に対して、上記回動部材の角速度を減少させる方向に補助力を与え、上記第四の期間の少なくとも一部で、上記回動部材または上記伝達手段に対して、上記回動部材の角速度を増加させる方向に補助力を与える補助手段と、
を有することを特徴とする光学機構。
【請求項２】
上記補助手段は、補助部材と、上記回動部材または上記伝達手段に備えられた突起とを有し、上記突起は、上記第二の期間に上記補助部材に接触し、上記第四の期間に上記補助部材から離れることを特徴とする請求項１に記載の光学機構。
【請求項３】
上記補助部材は、弾性部材であり、上記第二の期間の上記一部で、上記回動部材、または、上記伝達手段の運動エネルギーが上記弾性部材の弾性エネルギーに変換され、上記第四の期間の上記一部で、上記弾性エネルギーが上記回動部材または上記伝達手段の運動エネルギーに変換されることを特徴とする請求項１に記載の光学機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラ等の撮像装置における可動ミラーやシャッタのチャージ駆動を行うための光学機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラ等の撮影装置に適用され、撮影待機位置と撮影可能（退避）位置との間を往復する可動ミラーや撮影光量を調整する為のシャッタのチャージ駆動を行う光学機構として、可動ミラー、シャッタチャージ駆動機構がある。
【０００３】
上記チャージ駆動機構において、ミラー、また、シャッタはそれぞれの動作を行う為にチャージバネにより付勢されており、動作前に上記バネをチャージする必要がある。
【０００４】
上記チャージ駆動機構は、チャージモータによりカムなどの回動部材を回転させ、そのカムによりチャージレバーを必要分押すのが一般的である。例えば、一眼レフカメラには、撮影動作を一度実行する単写モードおよび撮影動作を繰り返し実行する連写モードが備えられており、カムを回動させるチャージモータの制御は、単写モード選択時、連写モード選択時とも１コマ毎にチャージ終了直後にチャージモータを、例えば、ショートブレーキを掛けて停止させて撮影を実行した後、後続のコマの撮影のためのチャージ動作が再開される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の可動ミラー、シャッタのチャージ駆動機構においては、チャージ動作を行う際にチャージモータおよびカムなどの回動部材を停止状態から必要な回動速度に到達させるためににはー定の加速時間が必要である。また、チャージ動作終了時にはモータおよびカムなどの回動部材を停止させるのに一定の減速時間が必要である。これらにより連写速度をある速度以上に上げることが困難であった。また、上述のように一旦停止した状態から再起動するため、大きな突入電流を必要とした。さらに、連写速度をあげるために加速時間を短縮するとさらに突入電流が増える。従って、消費電力の増加が避けられないといった問題があった。
【０００６】
本発明は、上述の不具合を解決するためになされたものであり、撮像装置等に適用される光学機構において、特に連写撮影時における駆動源となるモータを効率よく駆動することにより消費電力を抑え、さらには高速連写にも対応可能な光学機構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】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明の光学機構は、撮像光学系の光路上に入る第一の位置と上記撮像光学系の光路上から退避する第二の位置との間を往復する可動ミラー、または、撮像素子の露光時間を調節する機械式シャッタのための付勢機構のチャージを行うチャージ手段と、第一の期間に第一の角速度で回動して上記チャージ手段のチャージを行い、第二に期間に回動の角速度を減少して上記チャージ手段のチャージを開放し、第三の期間は回動を停止し、第四の期間に回動の角速度を増加する回動部材と、上記回動部材に駆動力を伝える伝達手段と、上記第一の期間に上記伝達手段を通じて上記回転部材に駆動力を与え、上記第二の期間に上記駆動力を減少させ、上記第四の期間に上記駆動力を増加させる駆動手段と、上記第二の期間の少なくとも一部で、上記回動部材または上記伝達手段に対して、上記回動部材の角速度を減少させる方向に補助力を与え、上記第四の期間の少なくとも一部で、上記回動部材または上記伝達手段に対して、上記回動部材の角速度を増加させる方向に補助力を与える補助手段とを有している。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、撮像装置等に適用される光学機構において、特に連写撮影時にて駆動源となるモータを効率よく駆動することにより消費電力を抑え、さらには高速連写にも対応可能な光学機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態の光学機構のシャッタチャージ駆動動作状態のうち、チャージ駆動終了状態を示す斜視図である。
【図２】）図１の光学機構によるシャッタチャージ駆動動作状態のうち、チャージ駆動解放状態（チャージレバー解放状態）を示す斜視図である。
【図３】図１の光学機構にて上記シャッタ装置と共にチャージ駆動される可動ミラー装置の斜視図である。
【図４】図１の光学機構のチャージ機構部における各チャージ駆動状態を示す図であって、図４（Ａ）は、チャージ中の状態を示し、図４（Ｂ）は、チャージ動作終了状態を示し、図４（Ｃ）は、チャージレバーを解放し、チャージカム回転停止停止状態を示し、図４（Ｄ）は、チャージ動作開始状態を示す。
【図５】図１の光学機構のチャージ機構部における連写１コマのチャージ駆動時のチャージカム回転角速度の変化を示す図である。
【図６】図１の光学機構のチャージ機構部における連写１コマのチャージ駆動時のチャージカム回転角度の変化（実線）と従来のチャージ駆動機構におけるチャージカム回転角度の変化（破線）との差をシミュレーション解析により求めて示した図である。
【図７】図１の光学機構のチャージ機構部における連写１コマのチャージ駆動時のチャージモータの消費電力量の変化（実線）と従来のチャージ駆動機構におけるチャージモータの消費電力量の変化（破線）との差をシミュレーション解析により求めて示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の光学機構の一実施形態について、図１〜７を用いて説明する。
【００１１】
図１、２および３に示すように本発明の一実施形態である光学機構１は、デジタル式一眼レフカメラに組み込まれるシャッタ装置２９、可動ミラー装置３０（図３）と、シャッタ装置２９および可動ミラー装置３０をチャージ駆動するためのチャージ機構部２と、チャージ駆動のためのクラッチ付きモータであるチャージモータ３と、ＣＰＵ等からなる制御部２０とからなる。
【００１２】
なお、図１〜３にて上記一眼レフカメラの撮影光学系により取り込まれる被写体光束の光軸を「Ｏ」で示す。また、以下の説明において、部材の回動方向は、上方側から見た回動方向で示す。
【００１３】
光学機構１は、特に連写撮影モード時、シャッタ装置２９および可動ミラー装置３０のチャージ駆動を行う場合、チャージ機構部にてチャージカムの回転による運動エネルギを吸収、そして、放出するためのアシストバネを設け、そのアシストバネの作用によりチャージ機構部２を駆動するための消費電力を抑え、加えて、高速連写も可能とするものである。
【００１４】
光学機構１を構成するシャッタ装置２９は、図１、２に示すように撮影光学系（図示せず）からの被写体光の光路を開閉して撮像素子（図示せず）の露光を行うため、開閉駆動されるシャッタ膜９を備えた機械式シャッタ装置である。シャッタ膜９は、チャージされたチャージバネ（図示せず）の付勢力を受けて閉位置に移動し、開閉制御用電磁石（図示せず）のオンオフによってチャージ状態が解放され、開閉制御される。なお、上記チャージバネは、チャージ機構部２によって戻しバネ８ａが装着されたシャッタレバー８を介してチャージされる。
【００１５】
また、可動ミラー装置３０は、図３に示すように可動ミラー（メインミラー）３１を備え、シャッタ装置２９の前方部に配される装置である。可動ミラー３１は、ミラーレバー３４を介してダウン付勢バネ３６の付勢力で第一の位置となる被写体光の光路に進入したミラーダウン位置Ｐ１に回動駆動され、さらに、ミラーレバー３４によりチャージ駆動されたチャージバネ３５の付勢力により第二の位置となる光路からの退避したミラーアップ位置Ｐ２に回動駆動される（図３の回動方向Ｍ0）。なお、ミラーレバー３４は、チャージ機構部２のチャージカム５と一体駆動される別のカム（図示せず）により駆動される可動ミラー装置用チャージレバー（図示せず）により回動駆動される。
【００１６】
チャージ機構部２は、図１，２に示すように、駆動手段であるチャージモータ３と、伝達手段である減速ギヤ列を介して駆動される従動ギヤ４と、回動部材であるチャージカム５と、アシストバネ１２を備えたチャージ手段であるチャージレバー７と、チャージモータ３の回転を検出するＰＩ（フォトインタラプタ）２１と、チャージカム５の回転位置を検出するＰＩ２２とを備えている。
【００１７】
チャージカム５は、チャージレバー７を回動駆動するためのカムであって、従動ギヤ４に一体結合され、伝達手段である回転軸４ａにより回転可能に支持されている。そして、最大半径部であるカムトップ部５ａと最小半径部であるカムボトム部５ｂを有するカム部を備え、さらに、チャージカム５の上面部に補助手段を構成する突起であるアシストピン５ｃを備えている。また、一体結合される従動ギヤ４の下部には遮蔽板が固着されており、遮蔽板の回転位置、すなわち、チャージカムの回転位置がＰＩ２２によって検出される。
【００１８】
チャージレバー７は、レバー支持軸６により回動可能に支持されており、チャージカム５のカム部に当接する摺動するカムフォロア７ａと、シャッタ装置２９のシャッタレバー８に当接するチャージ駆動ピン７ｂと、アシストバネ当て付きピン７ｃと、さらに、補助手段を構成する補助部材としての弾性部材からなるアシストバネ１２とを備えている。
【００１９】
レバー支持軸６にはトーションバネ１１が挿入され、チャージレバー７を時計回りに付勢している。従って、トーションバネ１１の付勢力を受けたカムフォロア７ａは、チャージカム５の時計回りＳ0の回転に伴ってチャージカム５のカムボトム部５ｂとカムトップ部５ａ間を当接しながら摺接する。チャージレバー７は、カムフォロア７ａを介してチャージバネのチャージ完了位置（カムトップ位置、図４（Ｂ）の状態）を経てチャージ動作解放位置（カムボトム位置、図４（Ｃ）の状態）に回動駆動される。
【００２０】
アシストバネ１２は、図４（Ａ）〜（Ｄ）に示すように略Ｌ字状に折り曲げた形状のトーションバネ材からなり、チャージレバー７に一端部が固着され、他端部となる先端部１２ａがチャージカム５の上部側に突出して支持されている。アシストバネ１２の一部は、チャージレバー７上に配されるアシストバネ当て付きピン７ｃに当接し、初期セット力を有する状態で支持されている。なお、先端部１２ａは、レバー支持軸６側に僅かに屈曲したた形状となっている。また、アシストバネ当て付きピン７ｃは、必ずしも必要な部材ではなく、必要とするアシストバネ１２によるエネルギ変換特性に応じて設けられる。
【００２１】
チャージカム５が回動し、上記チャージ動作完了位置（図４（Ｂ））、または、それ以降の近傍位置に到達したとき、チャージカム５のアシストピン５ｃがアシストバネ先端部１２ａに当接し、弾性変形して、チャージカム５が停止する（図４（Ｃ））する。また、チャージカム５の再起動時にアシストバネ１２の上記弾性変形による回転力は、チャージカム５をアシスト回転駆動力として作用する（図４（Ｄ））。このアシストバネ１２の作用を含むチャージカム５の回転駆動の挙動の詳細については、連写撮影時における光学機構１の動作として後で説明する。
【００２２】
なお、チャージ機構部２にはチャージレバー７とは別の上記可動ミラー装置用チャージレバー（図示せず）が配されており、該チャージレバーによって可動ミラー装置３０のチャージ駆動が行われる。
【００２３】
チャージモータ３は、減速ギヤ列を介してチャージカム５と一体である従動ギヤ４を回動駆動する。チャージモータ３の出力軸１１の後端部に固着されるスリット板の回転は、ＰＩ２１により検出され、チャージモータ３の回転速度信号として制御部２０に取り込まれる。
【００２４】
制御部２０は、ＣＰＵ等からなり、光学機構１を備えた一眼レフカメラの撮像制御を司り、さらに、単写撮影モード時、または、連写撮影モード時において、ＰＩ２１，２２の出力信号に基づき、チャージモータ３の回転を制御する。
【００２５】
ここで、上述した構成を有する光学機構１による連写撮影時のシャッタ装置２９および可動ミラー装置３０のチャージ動作を含む動作について、図４〜７を用いて説明する。
【００２６】
いま、光学機構１にて単位時間当たりの連写コマ数１／Ｔ0の連写速度で連写を行うものとする。その場合、チャージ機構２のチャージカム５の１回チャージのための１回転に要する時間は、１周期Ｔ0になるが、図５に示すように該１周期Ｔ0を以下に説明する第一〜第四期間に分割し、チャージカム５の回転による一連のチャージ動作が繰り返し実行される。
【００２７】
すなわち、第一の期間である経過時間ｔ0からｔ1までのチャージカム定速回転期間（図４（Ａ）の状態の前後の期間）においては、チャージレバー７のカムフォロア７ａがカムトップ位置５ａに向けて移動し、シャッタレバー８が回動駆動されて、チャージバネのチャージが実行される。
【００２８】
第二の期間である経過時間ｔ1からｔ2までのチャージカム減速期間（図４（Ｂ）から図４（Ｃ）までの期間）においては、カムフォロア７ａがカムトップ位置５ａに到達後、チャージモータ３の減速が開始され、カムフォロア７ａがカムボトム位置５ｂに達し、チャージモータ３にブレーキが掛かり、チャージカム５が停止する。上記減速期間においてアシストバネ１２の先端部１２ａがチャージカム５のアシストピン５ｃに当接し、押圧される。その押圧動作によりアシストバネ１２が弾性変形し、チャージカム５、従動ギヤ４を含む減速ギヤ列、チャージモータ３の回転慣性力による運動エネルギがアシストバネ１２の弾性エネルギに変換され、チャージカム５に対して補助的制動力が作用する。従って、チャージカム５は、チャージモータ３のブレーキのみの場合と比較し、より素早く停止する。
【００２９】
なお、上記チャージカム停止状態にあるとき、アシストバネ１２によるチャージカム５に対するアシスト回転モーメントＭｆは、Ｓ0方向に作用していることが必要である。さらに、アシストバネ１２は、弾性変形状態を維持している。言い換えると、アシスト回転モーメントＭｆは、チャージモータ３の停止保持モーメント（チャージカム支持軸換算）Ｍ0よりも小さい値になっている。上記アシスト回転モーメントＭｆは、図４（Ｃ）において、アシストピン５ｃが受けるアシストバネ１２の付勢力Ｆと、上記付勢力Ｆのチャージカム回転軸４ａに対する作用半径ｒとの積で与えられる。厳密には駆動系の摩擦力やそのバラツキ等を考慮する必要がある。
【００３０】
第三の期間である経過時間ｔ2からｔ3までの停止期間（第三の期間、図４（Ｃ）の期間）にはチャージカム５は、停止している。
【００３１】
この停止期間中、制御部２０によりＡＦ測距、レンズ合焦駆動、絞込み等がなされ、続いて、シャッタ装置２９のシャッタ膜９の開閉制御が実行され、撮像素子の露光が行われる。一方、可動ミラー装置３０の可動ミラー３１は、チャージバネ３５のチャージ状態は、解放され、退避位置Ｐ2に回動している。
【００３２】
第四の期間である経過時間ｔ3からｔ4（＝ｔ0）までのチャージカム起動、加速期間（図４（Ｄ）およびその近傍の状態）では、チャージモータ３が起動され、チャージカム５が加速駆動されるが、上記起動時にアシストバネ１２に蓄えられている弾性エネルギによる上記アシスト回転モーメントＭｆがアシストピン５ｃを介してチャージカム５に作用し、起動動作をアシストする。従って、チャージカム５は、チャージモータ３の単独の起動時よりも素早く加速され、上述したチャージカム定速回転動作に移行する。また、チャージモータ３の起動時の突入電力が減少し、消費エネルギも減少する。上記アシスト動作後、アシストバネ１２とアシストピン５ｃは、離間する。
【００３３】
なお、上述した実施形態においては、補助手段としてバネ部材であるアシストバネ１２を適用したが、これに限らず、当接押圧力を受けることによって弾性変形する部材、例えば、高反発のゴム部材や空気バネ部材等を適用することによっても同様の効果が得られる。
【００３４】
さらに、上述した実施形態では、アシストピン５ｃをチャージカム５に設けたが、これに限らず、従動ギヤ４上に配置することも可能である。
【００３５】
また、本実施形態では光学機構１においては、シャッタ装置２９および可動ミラー装置３０のチャージ駆動を行うようにしたが、これに限らず、シャッタ装置２９と可動ミラー装置３０とのいずれか一方のみをチャージ駆動する光学機構として利用することも可能である。
【００３６】
上述したように本実施形態の光学機構１においては、チャージレバー７にアシストバネ１２を配し、チャージカムの停止直前の運動エネルギを上記バネの弾性エネルギに変換することによって、より素早く停止させることができる。さらには、起動時には上記弾性エネルギを利用してチャージカム５の起動をアシストし、より早く回転を立ち上げて、チャージ時間を短縮し、連写速度を上げることができる。図６は、本実施形態の場合の連写１コマのチャージ駆動時のチャージカム回転角度の変化（実線）とアシストバネ１２を適用しない従来のチャージ駆動機構の場合の変化（破線）と対比して示しており、連写１コマのチャージ駆動時のチャージカムの１回転に要する時間をΔｔの短縮が可能となる。
【００３７】
同時にチャージカム起動時にアシストバネ１２に蓄えられた弾性エネルギを利用してチャージカム５の起動をアシストすることでチャージモータ３への突入電力を減少させ、消費電力を減少させることができる。図７は、本実施形態の場合の連写１コマ当たりのチャージ駆動時のチャージモータの消費電力量の変化（実線）をアシストバネ１２を適用しない従来のチャージ駆動機構の場合の変化（破線）とを対比して示しており、上記突入電力が減少することから消費電力量にΔＷHの差が生じる。
【００３８】
この発明は、上記各実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記各実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
上述のように本発明の光学機構は、撮像装置等に適用される光学機構において、特に連写撮影時における駆動源となるモータを効率よく駆動することにより消費電力を抑え、さらには高速連写にも対応可能な光学機構として利用が可能である。
【符号の説明】
【００４０】
３…チャージモータ（駆動手段）
４…従動ギヤ（伝達手段）
５…チャージカム（回動部材）
５ｃ…アシストピン（補助手段，突起）
７…チャージレバー（チャージ手段）
１２…アシストバネ（補助手段，弾性部材）
２９…シャッタ装置（機械式シャッタ）
３０…可動ミラー装置（可動ミラー）
ｔ0〜ｔ1…第一の期間
ｔ1〜ｔ2…第二の期間
ｔ2〜ｔ3…第三の期間
ｔ3〜ｔ4…第四の期間
Ｐ1…進入位置（第一の位置）
Ｐ2…退避位置（第二の位置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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