(57)【要約】【課題】駆動源にステッピングモータを用いて安価で高速なシャッタ動作が可能な光量調節装置およびこれを備えた撮像装置を提供する。【解決手段】ステッピングモータのコイルへの通電により閉じ状態へ駆動するときのコイルへの通電位相は、２組の電磁石への通電条件で決定される光量調節状態のコイルへの通電位相よりも、電気角で９０度、閉じ方向へ進んだ通電位相を閉じ状態へ駆動する際の初期通電位相として閉じ方向へ駆動する構成とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に多極着磁した円筒形状のロータマグネットと、
電気角で９０度の位相差をもって前記ロータマグネットと対向配置されたステータにコイルを巻回した２組の電磁石とを有し、前記各コイルに交番電流を通電することにより前記ロータマグネットを正逆回転させる２相のＰＭ型ステッピングモータと、
所定の前記コイルへの通電により決定される前記ロータマグネットの初期位置を基準として前記ロータマグネットの機械角（回転角度）を、前記ロータマグネットの着磁極数をＰとして
機械角　＜　（２×３６０°）／Ｐ
の条件式を満足するように制限するストッパと、
前記ステッピングモータにより駆動され、前記ストッパにより開放状態と閉じ状態が位置決めされ、前記２組の電磁石への通電条件に応じた所定の光量調節状態となるように駆動される光量調節部材とを有し、
前記ステッピングモータの前記コイルへの通電により閉じ状態へ駆動するときの前記コイルへの通電位相は、前記２組の電磁石への通電条件で決定される光量調節状態の前記コイルへの通電位相よりも、電気角で９０度、閉じ方向へ進んだ通電位相を閉じ状態へ駆動する際の初期通電位相として閉じ方向へ駆動することを特徴とする光量調節装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光量調節装置を備えたことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光量調節装置およびこれを備えたデジタルカメラなどの撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のビデオカメラなどに用いられている光量調節装置は、駆動コイルへの通電量により２枚の絞り羽根を開閉動作させるガルバノ方式のアクチュエータと絞りの位置検知用のホール素子を備え絞り位置の制御出力を備えたものが公知の技術として広く用いられている。
【０００３】
また、画像取り込みの際のシャッタ動作時は駆動コイルに逆通電するなどの手段で高速の閉じ動作特性を得る必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例のアクチュエータでは、絞りの位置検出用ホール素子やホール素子出力を用いた絞り位置の検出回路や回路調整などを必要とし、部品点数が多く回路も複雑で、高速なシャッタ動作を実現するには駆動コイル抵抗値を下げる必要があるが、通常の絞り値設定時の消費電力も増加してしまう場合がある。このような理由から、デジタルスチルカメラなどに要求される省エネ・小型・安価な光量調節装置を実現することは困難であった。
【０００５】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたもので、駆動源にステッピングモータを用いて安価で高速なシャッタ動作が可能な光量調節装置およびこれを備えた撮像装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明では、外周面に多極着磁した円筒形状のロータマグネットと、電気角で９０度の位相差をもって前記ロータマグネットと対向配置されたステータにコイルを巻回した２組の電磁石とを有し、前記各コイルに交番電流を通電することにより前記ロータマグネットを正逆回転させる２相のＰＭ型ステッピングモータと、所定の前記コイルへの通電により決定される前記ロータマグネットの初期位置を基準として前記ロータマグネットの機械角（回転角度）を、前記ロータマグネットの着磁極数をＰとして　機械角　＜　（２×３６０°）／Ｐ　の条件式を満足するように制限するストッパと、前記ステッピングモータにより駆動され、前記ストッパにより開放状態と閉じ状態が位置決めされ、前記２組の電磁石への通電条件に応じた所定の光量調節状態となるように駆動される光量調節部材とを有し、前記ステッピングモータの前記コイルへの通電により閉じ状態へ駆動するときの前記コイルへの通電位相は、前記２組の電磁石への通電条件で決定される光量調節状態の前記コイルへの通電位相よりも、電気角で９０度、閉じ方向へ進んだ通電位相を閉じ状態へ駆動する際の初期通電位相として閉じ方向へ駆動する構成としている。
【０００７】
また、上述の光量調節装置を備えた撮像装置を構成してもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１から図６に本発明の第１の実施の形態を示す。
【０００９】
図１において１は外周面に４極着磁されたロータマグネット、２はロータマグネットに固着された回転軸、３は回転軸２に固着されロータマグネット１とともに旋回するレバー、４は電磁石の一方の磁極となるステータＡ、５はステータＡを励磁して磁力を発生させる励磁コイルＡ、６はもう一方の電磁石の磁極となるステータＢ、７はステータＢを励磁して磁力を発生させる励磁コイルＢ、上記２組みの電磁石は電気角で９０°の位相差をもって配置してある。
【００１０】
すなわち、励磁コイルＡと励磁コイルＢへ９０°位相差のある交番電流をながすことにより発生する回転磁界にロータマグネットが同期して回転する２相のステッピングモータを構成している。
【００１１】
８，９は励磁コイルＡ５に←方向に通電したときの初期状態を基準としロータマグネット１の機械角を（（２×３６０°）／Ｐ）以下すなわちＰ＝４であるから機械角＜１８０°の範囲に制限する第１ストッパ、第２ストッパである。
【００１２】
図２に第１、第２ストッパから励磁コイルＡに←方向に通電することにより初期位置に設定できる動作を示す。（ロータマグネット１に矢印で第１、第２ストッパとレバー３が当接する位置関係を代用する。）レバー３が第１ストッパ８に当接している状態から励磁コイルＡに→方向に通電するとステータＡに図示の如くＮ・Ｓ極に磁化されると図示の回転方向に回転力が生じて初期状態へ復帰する。この関係はレバー３が第２ストッパ８に当接している状態からも同様である。すなわち第１、第２ストッパで規制するロータマグネットの機械角が（（２×３６０°）／Ｐ）以上になると励磁コイルＡに→方向に通電しても第１、第２ストッパから初期状態へ復帰する方向の回転力は生じず逆方向に回転力を生じるため本発明に示すロータマグネット１の機械角を（（２×３６０°）／Ｐ）以下にする必要がある。
【００１３】
図３に初期状態から励磁コイルＡ／Ｂの通電によりロータマグネット１が回転位置を設定する動作をしめす。
【００１４】
（１）→（２）
ロータマグネット１を初期位置に復帰させるために励磁コイルＡに←方向に通電する。次に励磁コイルＢに図示（２）方向に通電するとともに励磁コイルＡの通電をＯＦＦするとロータマグネット１は図示（２）の矢印方向（右）へ回転しステータＢの磁極とロータマグネットの磁極が対抗した▲１▼位置で停止する。
【００１５】
（１）→（３）
ロータマグネット１を初期位置に復帰させるために励磁コイルＡに←方向に通電する。次に励磁コイルＢに図示（３）の方向に通電するとともに励磁コイルＡの通電をＯＦＦするとロータマグネット１は図示（３）の矢印方向（左）へ回転しステータＢの磁極とロータマグネットの磁極が対抗した▲２▼位置で停止する。回転角の位置規制を▲１▼位置▲２▼位置よりも狭い範囲に設けておけば３ポジションの位置が励磁コイルＡ・Ｂの通電条件だけで決定できる。
【００１６】
図１〜図３に示す実施例１では励磁コイルの通電は１相励磁で説明してあるが１−２相励磁で行えば更に停止位置を簡単に増やすことができる。
【００１７】
図４は２相のステッピングモータの励磁コイルＡ・Ｂの制御入力をマイクロステップ（擬似正弦波）駆動入力としたときの通電波形を示す。
【００１８】
レバー３の初期位置は励磁コイルＢがＳＩＮ１００％の入力となっているときである。
【００１９】
初期位置に対して電気角でθ°回転させるには図の通電波形からわかるように励磁コイルＡと励磁コイルＢの通電量の比を
励磁コイルＡ＝ＳＩＮ（θ―９０）
励磁コイルＢ＝ＳＩＮ（θ）
で求められる比に設定すれば、レバーの停止位置を略制御することができる。すなわち励磁コイルＡと励磁コイルＢの通電量の比に対応してレバーの位置が決定できるので任意の絞り値に設定が可能になる。
【００２０】
マイクロステップ駆動波形の分割数は機器の必要精度に応じて選択して決定すれば最適な絞り値の選択が可能である。また、駆動源であるステッピングモータのマグネットロータの極数も機器の必要精度・条件に応じて選択して決定すれば良い。
【００２１】
図５は図３の動作説明に対応して光量調節装置に適用した場合の概略構成図である。図５において、１０は２相のステッピングモータである。１１はステッピングモータの回転軸２に固着されるレバーでステッピングモータ１０に設けられている２個のストッパ１２とレバー１１とでステッピングモータは回転位置規制される。
【００２２】
上記位置規制範囲は前述の機械角＜（（２×３６０°）／Ｐ）に設定されている。ステッピングモータ１０の通電入力は端子１０ａより励磁コイルＡ、Ｂに供給され通電方法は、前述で詳細に説明した通りである。
【００２３】
レバー１１はステッピングモータ１０の回転軸２と圧入或いは接着により固着されていて絞り羽根１３の２個所の長溝１３ｃと系合し絞り羽根の直進移動ガイド１５によってレバー１１が回転することにより絞り羽根１３を進退移動できる。
閉状態はステッピングモータが励磁コイルＡに図３に示す（１）の通電条件により初期位置の状態を決定する。
【００２４】
次に、励磁コイルＢに図３に示す（２）（３）の通電条件により絞り開放状態・絞り閉じ状態を決定する。絞り開放は（２）の通電条件により絞り羽根１３が開動作することによりレバー１１が反時計方向に回転しストッパ１２で位置規制され不図示の光学機器の絞り開放径１４で開放状態を設定する。このとき絞り羽根の１３ａによってできる開口部は絞り開放径よりも大径となっている。閉じ状態は（３）の通電条件によりレバー１１が時計方向に回転しストッパ１２で位置規制され絞り閉じ状態が決定される。
【００２５】
図３と図５の対応関係は以下の通りである。図３における初期位置は図５における絞り小絞り位置に対応し、図３における１位置は図５における絞り開放位置に対応し、図３における２位置は図５における絞り閉じ位置に対応している。
【００２６】
図６は、実施例１をデジタルカメラなどに応用した場合のフローチャートを示す。
ＳＴ１０１：電源投入後、モードＳＷが撮影モードかどうか判断する。
ＳＴ１０２：撮影モードであれば、ステッピングモータの駆動パルスレートをＡ［ＰＰＳ］に設定する。Ａ［ＰＰＳ］の設定は絞りの停止位置精度を保証できる任意のパルスレートに設定する。ここで、パルスレートとは、１秒間にモータを何パルス（ステップ）移動させるのかのパルス数を示し、ＰＰＳはパルス／秒を示す。例えば、４８０［ＰＰＳ］のパルスレートとは、１秒間にモータを４８０パルス（ステップ）回転させるパルス（ステップ）数です。２０ステップ／１回転のステッピングモータでは、機械角で１８度／１ステップとして２４回転する。
ＳＴ１０３：絞りを開放位置に設定する。
ＳＴ１０４：露出決定のためのスイッチであるレリーズ１がｏｎされたかどうかを判断する。
ＳＴ１０５：開放絞りで良いかどうか判断する。
ＳＴ１０６：レリーズ１ｏｎの場合マイコンのＲＯＭに予めプログラムされている露出決定処理を実行し絞りを開放か小絞り方向の最適絞り位置に設定する指示を出す。
ＳＴ１０７：絞り閉じ動作開始まで最適絞り位置を保持する。
ＳＴ１０８：絞り位置を保持した状態でコイルへの制御入力を電気角で位相を９０度進める。
ＳＴ１０９：レリーズ２（シャッタ）がｏｎしたかどうかを判断する。
ＳＴ１１０：レリーズ２（ｏｎ）であれば絞り設定位置から電気角で９０度進んだ電流をコイルへの初期電流として印加する。ここで、２相のステッピングモータの基本原理から、電気角で９０度進んだ電流をコイルへ通電することは、すなわち、モータの回転トルクがもっとも高く発生する位相関係で或るので、閉じ方向へ高速で駆動する際のコイルへの初期通電条件として最も適している。
ＳＴ１１１：絞りを閉位置に所定のパルスレート駆動する。
ＳＴ１１２：レリーズ２（ｏｎ）であれば撮像素子（ＣＣＤ）に画像の蓄積を開始させる。
ＳＴ１１３：絞り閉じ位置でステッピングモータへ所定時間通電保持する。
ＳＴ１１４：画像取り込み完了かどうか判断する。完了ならばＳＴ１１５へ。
ＳＴ１１５：撮像素子（ＣＣＤ）に蓄積した画像データをカメラ回路のメモリ−に格納する。
ＳＴ１１６：画像データの格納が完了したかどうかを判断する。
【００２７】
完了していれば、ＳＴ１１７へ。
ＳＴ１１７：画像データの読み込み完了後、絞り閉じ位置でコイルへの通電をＯＦＦし、ＳＴ１０１へ。
【００２８】
【発明の効果】
以上、述べたように本発明によれば、外周面に多極着磁した円筒形状のロータマグネットと、電気角で９０度の位相差をもって前記ロータマグネットと対向配置されたステータにコイルを巻回した２組の電磁石とを有し、前記各コイルに交番電流を通電することにより前記ロータマグネットを正逆回転させる２相のＰＭ型ステッピングモータと、所定の前記コイルへの通電により決定される前記ロータマグネットの初期位置を基準として前記ロータマグネットの機械角（回転角度）を、前記ロータマグネットの着磁極数をＰとして　機械角　＜　（２×３６０°）／Ｐ　の条件式を満足するように制限するストッパと、前記ステッピングモータにより駆動され、前記ストッパにより開放状態と閉じ状態が位置決めされ、前記２組の電磁石への通電条件に応じた所定の光量調節状態となるように駆動される光量調節部材とを有し、前記ステッピングモータの前記コイルへの通電により閉じ状態へ駆動するときの前記コイルへの通電位相は、前記２組の電磁石への通電条件で決定される光量調節状態の前記コイルへの通電位相よりも、電気角で９０度、閉じ方向へ進んだ通電位相を閉じ状態へ駆動する際の初期通電位相として閉じ方向へ駆動する構成としたので、絞りの位置検出用のセンサーや検出回路を用いず、また、閉じ動作の際にステッピングモータを高トルクで駆動できるので閉じ速度、すなわち静止画取り込みの際に高速なシャッタ動作が可能である。
【００２９】
以上述べたように、本発明によれば、駆動源にステッピングモータを用いて安価で高速なシャッタ動作が可能な光量調節装置およびこれを備えた撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例の原理図を示す図
【図２】第１の実施例の初期位置設定の説明図
【図３】第１の実施例の動作説明図
【図４】第１の実施例の通電波形の関係を示した図
【図５】光量調節装置の構成図
【図６】実施例１をデジタルカメラに応用した場合の動作フローチャート図
【符号の説明】
１　ロータマグネット
２　回転軸
３，１１　レバー
４　ステータＡ
５　励磁コイルＡ
６　ステータＢ
７　励磁コイルＢ
８　第１ストッパ
９　第２ストッパ
１０　ステッピングモータ
１２，１６　ストッパ
１３　絞り羽根
１４　絞り開放径
１５　絞り羽根直進ガイド
【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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