(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を開閉する羽根部材を駆動するステッピングモータと、
前記ステッピングモータに、矩形波駆動信号を供給し、続いて、マイクロステップ駆動信号を供給することにより、前記ステッピングモータを駆動する駆動手段と、
を備え、
前記矩形波駆動信号の振幅は、前記マイクロステップ駆動信号の振幅よりも大きい、
ことを特徴とする羽根駆動装置。
【請求項２】
前記羽根部材は、前記開口部の開度を制御する絞り羽根から構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の羽根駆動装置。
【請求項３】
前記駆動手段はさらに、前記ステッピングモータへの印加を停止する前に、矩形波駆動信号を再度印加する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の羽根駆動装置。
【請求項４】
前記矩形波駆動信号のパルスレートより、前記マイクロステップ駆動信号のパルスレートの方が高い、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の羽根駆動装置。
【請求項５】
レンズと、前記羽根部材と、撮像素子と、請求項１乃至４の何れか１項に記載の羽根駆動装置と、を備える光学装置。
【請求項６】
複数の羽根部材を駆動するステッピングモータに、矩形波駆動信号を印加し、続いて、マイクロステップ駆動信号を印加して駆動する羽根駆動方法であって、
前記矩形波駆動信号の振幅は、前記マイクロステップ駆動信号の振幅よりも大きい、
羽根駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に光学機器に使用される絞り羽根、シャッタ羽根などの羽根部材を駆動する羽根駆動装置、光学装置及び羽根駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラ等の光学装置は、光量を調整するための絞り装置を備える。絞り装置の駆動方法として、図１４に例示する矩形波信号を供給してステッピングモータを駆動する矩形波駆動と図１５に例示する疑似的な正弦波信号を供給してステッピングモータを駆動するマイクロステップ駆動がよく知られている。矩形波駆動は高速駆動が可能であるものの、駆動音が大きく、消費電力も大きいなどの欠点がある。また、マイクロステップ駆動方式は静音駆動が可能で、細かい制御が可能であるものの、トルクが小さく、高速駆動に適さないという欠点がある。
【０００３】
両駆動方法を組み合わせた駆動方法も提案されている。例えば、特許文献１には、現在の絞り位置と所望の絞り位置との位置関係によって矩形波駆動とマイクロステップ駆動を使い分ける絞り装置が開示されている。また、特許文献２には、動画撮影も可能なカメラシステムにおいて、静止画撮影時は矩形波駆動を、動画撮影時はマイクロステップ駆動を選択する絞り装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−８８９８５号公報
【特許文献２】特開２０１３−１４８６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１及び特許文献２に開示されている駆動方法では、駆動方法を選択した後は、選択した駆動方法でのみ絞りを駆動する。このため、各駆動方法の欠点がそのまま残ってしまう。
同様の問題は、シャッタ羽根を駆動する場合にも存在する。
【０００６】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、高速で駆動が可能で、且つ静音性に優れた羽根駆動装置、光学装置及び羽根駆動方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る羽根駆動装置は、
露出用の開口部を開閉する羽根部材を駆動するステッピングモータと、
前記ステッピングモータに、矩形波駆動信号を供給し、続いて、マイクロステップ駆動信号を供給することにより、前記ステッピングモータを駆動する駆動手段と、
を備える、ことを特徴とする。
この構成によれば、当初は矩形波駆動信号をステッピングモータに印加するので、大きなトルクが得やすく、静止摩擦に抗して起動が容易である。続いて、マイクロステップ駆動信号をステッピングモータに印加するので、静音での駆動が可能となる。また、羽根部材が一旦駆動された後は、通常、静止摩擦よりも小さい動摩擦となるため、駆動に無理も生じない。
【０００８】
前記羽根部材は、例えば、前記露出用の開口部の開度を制御する絞り羽根から構成される。
通常、絞り装置は、複数の絞り羽根を備え、絞り羽根が互い違いに接触する。このため、静止摩擦が大きい。一方で、静音での高速駆動が求められている。この構成によれば両方の要求を満たすことができる。
【０００９】
前記矩形波駆動信号の振幅を、前記マイクロステップ駆動信号の振幅よりも大きくしてもよい。
この駆動方法とすることにより、羽根部材を静音で駆動することが可能となる。通常、動摩擦は静摩擦よりも小さいため、駆動自体も十分可能である。
【００１０】
前記駆動手段はさらに、前記ステッピングモータへの印加を停止する前に、矩形波駆動信号を再度印加してもよい。
制動時も相対的に大きなトルクが必要となることが多い。この構成によれば、制動も安定して行うことができる。
【００１１】
前記矩形波駆動信号のパルスレートより、前記マイクロステップ駆動信号のパルスレートの方を高くしてもよい。
この駆動方法とすることにより、羽根部材を高速で駆動することが可能となる。通常、動摩擦は静摩擦よりも小さいため、駆動自体も十分可能である。
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明に係る光学装置は、
レンズと、前記羽根部材と、撮像素子と、上述の羽根駆動装置と、を備える。
この発明は、スチルカメラ、ビデオカメラ等の光学装置に用いて好適である。
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明に係る羽根駆動方法は、
複数の絞り羽根を駆動するステッピングモータに、矩形波駆動信号を印加し、続いて、マイクロステップ駆動信号を印加して駆動する。
【発明の効果】
【００１４】
上述したように、本発明によれば、羽根部材を相対的に大きなトルクで駆動し、その後、静音で駆動することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る絞り装置を示す図であり、絞り口径が最大の状態（開放状態）を示している。
【図２】本発明の実施の形態１に係る絞り装置を示す図であり、絞り口径が最小の状態（最大絞り状態）を示している。
【図３】本発明の実施の形態１に係る絞り装置の一部を拡大した図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る絞り装置の絞り羽根を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る絞り装置のステッピングモータの概略図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る絞り装置の制御回路を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る絞り装置の絞り制御処理のフローチャートを示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る絞り装置の駆動信号を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る絞り装置の駆動信号を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係るシャッタユニットを示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る駆動レバーを示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係るシャッタユニットを示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る光学機器の要部構成を示す図である。
【図１４】矩形波駆動信号の例を示す図である。
【図１５】マイクロステップ駆動信号の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施の形態に係る羽根駆動装置と羽根駆動方法について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
駆動対象の羽根部材が光学装置の絞り羽根である、実施の形態１について説明する。
まず、駆動対象の絞り羽根を備える絞り装置の構成を、図面を参照して説明する。
図１〜図３に示すように、実施の形態１に係る駆動装置及び駆動方法の駆動対象である絞り装置１は、地板１０と、絞りの口径を調整する複数の絞り羽根２０（ここでは９枚）と、複数の絞り羽根２０を駆動するための駆動リング３０と、駆動リング３０の駆動源であるステッピングモータ２００と、ステッピングモータ２００の動力を駆動リング３０に伝達するギア列３００と、ステッピングモータ２００を制御する制御回路１００とを基本構成として備える。
【００１８】
地板１０は、中央部に露出用の開口部１０ａが形成された円盤状の支持部材であり、複数の絞り羽根２０を軸支するための第１と第２の支持ピン１１と１２とが４０°回転対称に配置されている。
【００１９】
複数の絞り羽根２０は、協同して開口部１０ａの開度を調整する部材である。各絞り羽根２０は、図４に示すように片翼状の形状を有し、キー孔２１と長孔２２を有する。各絞り羽根２０は、図１〜図３に示すように、キー孔２１に第１又は第２の支持ピン１１又は１２が挿入され、キー孔２１を中心に回動自在に軸支されている。これにより、絞り羽根２０は、図１に示すように開口部１０ａを全開した状態と、図２に示すように、開口部１０ａをほぼ全閉した状態まで、多段階に開度を調整することが可能となる。
【００２０】
複数枚の絞り羽根２０は互い違いに、あるいは、地板１０等と接触するため、接触面接が大きく、大きな静止摩擦を有し、その駆動には一定のトルクが必要となる。
【００２１】
駆動リング３０は、中央に開口部１０ａが形成されたリング状部材であり、地板１０の中央部に形成された窪み部に配置されており、その回転動作によって絞り羽根２０に絞り動作（あるいは絞りの解除動作）をさせるものである。駆動リング３０の外周縁の一部に、回転駆動力が伝達されるラック３３を有する。
【００２２】
駆動リング３０の上面には、４０°回転対称に第１と第２の駆動ピン３１、３２が垂設されている。第１と第２の駆動ピン３１、３２は、対応する絞り羽根２０の長孔２２に挿入されている。駆動リング３０の回転に伴って、第１と第２の駆動ピン３１、３２が長孔２２内を摺動する。これにより、各絞り羽根２０が、キー孔２１を中心に回転して、開口部１０ａの口径を調整する。例えば、複数の絞り羽根２０がそれぞれ図１に示すような位置にあるとき、駆動リング３０を時計回りに動かすと、複数の絞り羽根２０はそれぞれキー孔２１を中心軸として長孔２２に沿って回動し、それぞれの先端が絞り装置１の中央に近づく。
【００２３】
ステッピングモータ２００は、駆動リング３０を回転駆動する動力を発生するものであり、地板１０に配置されている。
【００２４】
ステッピングモータ２００は、図５に示すように、周方向に複数極に着磁されたロータ２１０と、ロータ２１０に対向して配置されるＡ相ヨーク２２０ａ、Ｂ相ヨーク２２０ｂと、Ａ相ヨーク２２０ａとＢ相ヨーク２２０ｂのそれぞれに巻回されたＡ相コイル２３０ａ、Ｂ相コイル２３０ｂと、から構成され、Ａ相とＢ相の２相の駆動信号により、ロータ２１０が順方向及び逆方向に回転する。
【００２５】
図１〜３に示すギア列３００は、ステッピングモータ２００の回転を駆動リング３０に伝達するものであり、ステッピングモータ２００の回転軸に装着されたピニオンギア３１０と二段ギア３２０とから構成される。二段ギア３２０は、地板１０に軸支され、ピニオンギア３１０に噛合する大ギア３２１と、大ギア３２１と同軸に配置され、ラック３３に噛合する小ギア３２２とから構成される。
【００２６】
制御回路１００は、ステッピングモータ２００を駆動する回路であり、絞りの開閉動作時に、まず、矩形波駆動により大きなトルクを発生させて、静止摩擦に抗して絞り羽根２００を回動させ、絞り羽根２０が動き出してからは、マイクロステップ駆動に切り替えて静音駆動を行う。
【００２７】
具体的には、制御回路１００は地板１０に配置され、図６に示すように、コントローラ１１０と、記憶部１１１と、矩形波信号生成回路１２０と、マイクロステップ信号生成回路１２１と、Ａ相ドライバ１５０ａと、Ｂ相ドライバ１５０ｂと、スイッチ１６０ａと、スイッチ１６０ｂと、絞り位置センサ１３０とを備える。
【００２８】
コントローラ１１０は、プロセッサ等から構成され、記憶部１１１に記憶されている制御プログラムを実行し、絞り羽根２０の開閉時に、まず、矩形波の駆動信号を生成し、続いて、マイクロステップ駆動信号を生成し、ステッピングモータ２００を矩形波駆動した後、マイクロステップ駆動する制御を実行する。制御の詳細は後述する。
【００２９】
記憶部１１１は、コントローラ１１０の動作に使用する定数、制御プログラムなどを格納する。
【００３０】
矩形波信号生成回路１２０は、コントローラ１１０の制御に従って、Ａ相用とＢ相用の矩形波信号を生成する。
【００３１】
マイクロステップ信号生成回路１２１は、コントローラ１１０の制御に従って、Ａ相用とＢ相用のマイクロステップ信号を生成する。なお、マイクロステップ信号の振幅は、矩形波信号の振幅よりも小さい。なお、Ａ相用矩形波信号とＡ相用マイクロステップ信号の周波数と位相は互いに一致し、Ｂ相用矩形波信号とＢ相用マイクロステップ信号の周波数と位相も互いに一致している。
【００３２】
スイッチ１６０ａは、半導体スイッチ等から構成され、コントローラ１１０の制御に従って動作し、矩形波信号生成回路１２０が生成したＡ相用矩形波信号とマイクロステップ信号生成回路１２１が生成したＡ相用マイクロステップ信号の一方を選択して、Ａ相ドライバ１５０ａに供給する。スイッチ１６０ｂは、半導体スイッチ等から構成され、コントローラ１１０の制御に従って動作し、矩形波信号生成回路１２０が生成したＢ相用矩形波信号とマイクロステップ信号生成回路１２１が生成したＢ相用マイクロステップ信号の一方を選択して、Ｂ相ドライバ１５０ｂに供給する。
【００３３】
Ａ相ドライバ１５０ａは、レベル変換回路から構成され、スイッチ１６０ａを介して供給されたＡ相用の信号を、駆動電圧系の信号にレベル変換し、駆動信号Ａとその反転信号ＸＡを生成し、ステッピングモータ２００のＡ相コイル２３０ａの両端に印加する。Ｂ相ドライバ１５０ｂは、レベル変換回路から構成され、スイッチ１６０ｂを介して供給されたＢ相用の信号を、駆動電圧系の信号にレベル変換し、駆動信号Ｂとその反転信号ＸＢを生成し、ステッピングモータ２００のＢ相コイル２３０ｂの両端に印加する。
【００３４】
絞り位置センサ１３０は、ホール素子などから構成され、絞り羽根２０の現在の絞り位置を検出し、検出した位置を示す信号をコントローラ１１０に供給する。
【００３５】
次に、上記構成を有する絞り装置１の開閉動作を、図７に示すフローチャートと、図８に示す波形図を参照しつつ説明する。
なお、以下の説明では、理解を容易にするため、複数の絞り羽根２０の絞り位置について、図１の開放状態から図２の最大絞り状態まで２０段階に区分けし、開放状態を１段目、最大絞り状態を２０段目とする。また、絞り位置センサ１３０は、複数の絞り羽根２０の絞り位置が現在何段目にあるかを逐一検出し、検出した段数をコントローラ１１０に通知する。
【００３６】
図示せぬ外部装置より、絞りの開度、ｆ値等を指示する指示信号が供給されると、コントローラ１１０は、図７に示す絞り制御処理を開始する。
まず、コントローラ１１０は、絞り位置センサ１３０の出力信号から絞り羽根２０がどの段数に位置しているかを特定し、必要ならば、図示せぬロータ位置センサの出力信号からロータ２１０の停止位置（回転角）を特定する（ステップＳ１１）。
次に、コントローラ１１０は、指示信号が指示する開度に相当する段数を特定する（ステップＳ１２）。
次に、コントローラ１１０は、ステッピングモータ２００の回転すべき方向を特定する（ステップＳ１３）。
【００３７】
次に、コントローラ１１０は、矩形波信号生成回路１２０とマイクロステップ信号生成回路１２１とを起動し、ステッピングモータ２００がステップＳ１３で指定した回転方向に回転するように、矩形波信号生成回路１２０とマイクロステップ信号生成回路１２１とに、それぞれ矩形波信号とマイクロステップ信号との生成を開始させる（ステップＳ１４）。コントローラ１１０の制御に従って、矩形波信号生成回路１２０は、Ａ相用とＢ相用の矩形波信号を生成し、マイクロステップ信号生成回路１２１は、Ａ相用とＢ相用のマイクロステップ信号を生成して出力する。
【００３８】
次に、コントローラ１１０は、スイッチ１６０ａに矩形波信号生成回路１２０が出力するＡ相用矩形波信号を選択させ、スイッチ１６０ｂに矩形波信号生成回路１２０が出力するＢ相用矩形波信号を選択させる（ステップＳ１５）。これにより、Ａ相ドライバ１５０ａにＡ相用矩形波信号が供給され、Ｂ相ドライバ１５０ｂにＢ相用矩形波信号が供給される。Ａ相ドライバ１５０ａは、Ａ相用矩形波信号をレベル変換してＡ相用矩形波駆動信号Ａとその反転信号ＸＡを生成し、ステッピングモータ２００のＡ相コイル２３０ａに印加する。Ａ相コイル２３０ａには、Ａ相用矩形波駆動信号Ａとその反転信号ＸＡとの差分に相当する矩形波電圧が図８（ａ）に示すように印加される。同様に、Ｂ相ドライバ１５０ｂは、Ｂ相用矩形波信号をレベル変換してＢ相用矩形波駆動信号Ｂとその反転信号ＸＢを生成し、ステッピングモータ２００のＢ相コイル２３０ｂに印加する。Ｂ相コイル２３０ｂには、Ｂ相用矩形波駆動信号Ｂとその反転信号ＸＢとの差分に相当する矩形波電圧が図８（ｂ）に示すように印加される。ステッピングモータ２００は、振幅が大きい矩形波駆動信号により、相対的に大きいトルクで、静止摩擦に抗して回転を開始する。
【００３９】
コントローラ１１０は、絞り位置センサ１３０の出力信号を監視し、絞り羽根２０が、ステップＳ１１で特定した位置から１段階移動したか否かを判別し（ステップＳ１６）、１段階移動するまでステップＳ１６を繰り返す（ステップＳ１６；Ｎｏ）。
【００４０】
コントローラ１１０は、絞り羽根２０が、ステップＳ１１で特定した位置から１段階移動したと判別すると（ステップＳ１６；ＹＥＳ）、スイッチ１６０ａにマイクロステップ信号生成回路１２１が出力するＡ相用マイクロステップ信号を選択させ、スイッチ１６０ｂにマイクロステップ信号生成回路１２１が出力するＢ相用マイクロステップ信号を選択させる（ステップＳ１７）。これにより、Ａ相ドライバ１５０ａにＡ相用マイクロステップ信号が供給され、Ｂ相ドライバ１５０ｂにＢ相用マイクロステップ信号が供給される。Ａ相ドライバ１５０ａは、Ａ相用マイクロステップ信号をレベル変換してＡ相用マイクロステップ駆動信号Ａとその反転信号ＸＡを生成し、ステッピングモータ２００のＡ相コイル２３０ａに印加する。Ａ相コイル２３０ａには、Ａ相用マイクロステップ駆動信号Ａとその反転信号ＸＡとの差分に相当する擬似的な正弦波状の電圧が図８（ａ）に示すように印加される。同様に、Ｂ相ドライバ１５０ｂは、Ｂ相用マイクロステップ信号をレベル変換してＢ相用マイクロステップ駆動信号Ｂとその反転信号ＸＢを生成し、ステッピングモータ２００のＢ相コイル２３０ｂに印加する。Ｂ相コイル２３０ｂには、Ｂ相用マイクロステップ駆動信号Ｂとその反転信号ＸＢとの差分に相当する擬似的な正弦波状の電圧が図８（ｂ）に示すように印加される。以後、ステッピングモータ２００は、正弦波に近いマイクロステップ駆動信号により、静音で駆動される。なお、動摩擦は静止摩擦よりも小さいため、振幅の小さいマイクロステップ駆動信号であっても、絞り羽根２０を継続して駆動することができる。
【００４１】
コントローラ１１０は、絞り位置センサ１３０の出力信号を監視し、絞り羽根２０が、ステップＳ１２で特定した目的位置に達したか否かを判別し（ステップＳ１８）、絞り羽根２０が、ステップＳ１２で特定した目的位置に達していなければ（ステップＳ１８；ＮＯ）、判別を繰り返して待機する。絞り羽根２０が目的位置に移動したと判別すると（ステップＳ１８；ＹＥＳ）、コントローラ１１０は、Ａ相ドライバ１５０ａとＢ相ドライバ１５０ｂの出力を停止させる（ステップＳ１９）。
【００４２】
こうして、絞り羽根２０は、指示された目的位置に到達し、目的とする開度及びｆ値が得られる。また、上記の制御フローにおいてステッピングモータ２００のＡ相コイル２３０ａ、Ｂ相コイル２３０ｂに印加される電圧の波形は図８に示すような波形となる。
【００４３】
以上説明したように、本実施の形態に係る絞り装置１とその駆動方法によれば、駆動開始時の静止摩擦が大きく、大きな駆動トルクが必要な段階においては、ステッピングモータ２００に矩形波駆動信号を供給し、大きなトルクでステッピングモータ２００を駆動する。そして、駆動がある程度進み、静止摩擦よりも動摩擦が支配的になると、ステッピングモータ２００に振幅の小さいマイクロステップ駆動信号を供給し、なめらかに静かにステッピングモータ２００を駆動する。これにより、大きなトルクでの駆動と静音での駆動の両方を両立させることができる。
【００４４】
上記実施の形態においては、絞り羽根２０の１段階分の駆動を矩形波駆動信号で行う例を示したが、どの程度の期間、矩形波駆動を行うかは、任意であり、負荷となる絞り羽根２０の特性に合わせて適宜選択すればよい。
例えば、ｉ）始動開始から予め定められた一定時間をタイマで計測し、一定時間を計測するまで矩形波駆動を行うようにしてもよい、ｉｉ）始動開始から予め定められたステップ数だけ矩形波駆動を行うようにしてもよい、ｉｉｉ）絞り羽根２０が予め定められた位置に到達するまで矩形波駆動を行うようにしてもよい。
【００４５】
以上の説明では、始動時にのみ駆動波形を矩形波状としたが、停止時にも大きな制動トルクが必要となるため、例えば、図９に示すように、停止時にも矩形波駆動信号を印加するようにすればよい。この場合は、例えば、停止する段階の１段階前の段階に到達したか否かを判別し、到達していれば、矩形波駆動に切り替え、到達していなければ、マイクロステップ駆動を継続するようにすればよい。
【００４６】
なお、マイクロステップ駆動用の駆動信号（疑似正弦波信号）は、例えば、ステッピングモータ２００の起動時（ロータ２１０の停止時）に、それを印加してもエネルギー不足、脱調等の原因により、ロータ２１０がスムーズに起動できる振幅及び／又はパルスレートに設定されてもよい。
また、矩形波駆動信号のパルスレートと、マイクロステップ駆動信号のパルスレートは変化してもよい。例えば、絞り羽根２０の駆動直後から絞り羽根２０が初期位置から１段階移動するまでの間に、矩形波駆動信号のパルスレートを、連続的にあるいは段階的に上昇させてもよい。さらに、駆動信号を矩形波駆動信号からマイクロステップ駆動信号に切り替えた後、マイクロステップ駆動信号のパルスレートを、連続的にあるいは段階的に上昇させてもよい。さらに、あるレートに達したら一定レートに維持するように制御してもよい。
なお、制御回路１００の動作は、モノポーラでも、バイポーラでもかまわない。
【００４７】
（実施の形態２）
本発明に係るステッピングモータの駆動装置と方法は絞り装置の駆動に限定されず、様々なものに適用することができ、例えば、カメラ用のシャッタユニットにも適用することができる。
以下、前述のステッピングモータの駆動方法で駆動するカメラ用のシャッタユニットについて、図面を参照しながら説明する。
【００４８】
実施の形態２に係るシャッタユニット５００は、図１０に示すように、露光用開口部を有するベース５１１と、露光用開口部を開閉する４枚のシャッタ羽根５１３（５１３Ａ〜５１３Ｄ）と、ステッピングモータ５１４と、ステッピングモータ５１４により駆動される駆動ピン５１５と、駆動ピン５１５からシャッタ羽根５１３に動きを伝達する駆動レバー５１６と、を備える。
【００４９】
ベース５１１は、シャッタ羽根５１３、ステッピングモータ５１４などが取り付けられる円盤状の支持部材であり、中央部に円形の露光用開口部５１２が形成されている。
【００５０】
シャッタ羽根５１３Ａ〜５１３Ｄは、協同して露光用開口部５１２を開閉するシート状部材であり、光非透過性のフィルム部材から構成されている。シャッタ羽根５１３Ａ〜５１３Ｄは、その根本部に孔５２３Ａ〜５２３Ｄを備える。ベース５１１に垂設された軸５２２Ａ〜５２２Ｄが孔５２３Ａ〜５２３Ｄを挿通し、シャッタ羽根５１３Ａ〜５１３Ｄは、これらの軸５２２Ａ〜５２２Ｄを支点として揺動可能となっている。また、シャッタ羽根５１３Ａ〜５１３Ｄの根本部の近傍には、駆動レバー５１６に設けられた作動ピン５２５が貫通する貫通孔５２４Ａ〜５２４Ｄが設けられている。
【００５１】
また、シャッタ羽根５１３Ａ〜５１３Ｄは相互に、あるいは、ベース５１１等と接触するため、接触面接が大きく、大きな静止摩擦を有し、その駆動には一定のトルクが必要となる。
【００５２】
ステッピングモータ５１４は図５に示すステッピングモータ２００と同様のモータであり、制御回路から入力される駆動信号によって回転駆動する。また、ステッピングモータ５１４は駆動アーム５３５を備え、シャッタ羽根５１３を駆動する駆動ピン５１５を駆動する。
駆動アーム５３５は、その根元部に、ステッピングモータ５１４の回転軸５３３に嵌合した中心孔を備え、ロータの回転により回転軸５３３を中心に揺動する。駆動アーム５３５の先端部には、駆動レバー５１６の長孔５１７に挿通された、駆動ピン５１５が固定されている。
ステッピングモータ５１４は、図１２に示すように、シャッタ羽根５１３を全閉したときに、その回転軸と駆動ピン５１５と軸５４２とが直線上に位置するように、ベース５１１上に設けられている。これにより、駆動ピン５１５は、シャッタ羽根５１３を閉じるとき、長孔５１７を一方向に摺動する。ステッピングモータ５１４は、制御回路からの駆動信号により、ロータが、所定の角度で往復回転するように、回転域が制限されている。
【００５３】
図１０に戻り、駆動レバー５１６は、駆動ピン５１５からシャッタ羽根５１３に動きを伝達する部材であり、中央部に孔５４１を有する。ベース５１１に垂設された軸５４２が孔５４１を挿通し、駆動レバー５１６は、軸５４２を支点として揺動可能となっている。駆動レバー５１６は、一端に作動ピン５２５を有する。作動ピン５２５は、シャッタ羽根５１３Ａ〜５１３Ｄの根本部の近傍に設けられた貫通孔５２４Ａ〜５２４Ｄに挿通している。駆動レバー５１６は、他端に長孔５１７を有する。長孔５１７には、駆動ピン５１５が貫通している。
【００５４】
長孔５１７は、図１１に示すように、駆動ピン５１５がシャッタ羽根５１３を閉じるときに、駆動ピン５１５が摺動する部分にカム形状の湾曲部５３６を有している。なお、長孔５１７の形状はこれに限らず、例えばストレートの長孔であってもよい。また、駆動ピン５１５がシャッタ羽根５１３を開くときに、駆動ピン５１５が摺動する部分に直線部５３７を有している。
【００５５】
次に、実施の形態２に係るシャッタユニット５００の開閉動作を説明する。シャッタユニット５００は、デジタルスチルカメラに備えられた場合、撮影の待機状態では、図１０に示すように、露光用開口部５１２を全開にしている。このため、カメラの固体撮像素子はレンズを透過した被写体像が結像しており、被写体像をモニターで観察可能となっている。
【００５６】
撮影に際してレリーズボタンが押されると、固体撮像素子にリセット信号を送り、蓄積されていた電荷が放電され、新たな電荷の蓄積を開始することによって撮影を開始する。その後、所定の露光時間が経過すると、制御回路からの駆動信号がステッピングモータ５１４に入力され、ロータが時計回りに回転し、回転軸を介して駆動アーム５３５を時計回りに駆動する。
【００５７】
ここで、シャッタ羽根５１３Ａ〜５１３Ｄは相互に、あるいは、ベース５１１等と接触するため、大きな静止摩擦を有し、始動時には大きな駆動トルクを必要とする。そこで、大きな駆動トルクが必要な段階においては、ステッピングモータ５１４に矩形波駆動信号を供給し、大きな駆動トルクでステッピングモータ５１４を駆動する。そして、駆動がある程度進み、静止摩擦よりも動摩擦が支配的になると、ステッピングモータ５１４に振幅の小さいマイクロステップ駆動信号を供給することで、なめらかにステッピングモータ５１４を駆動する。
【００５８】
ステッピングモータ５１４が時計回りに駆動されると、それに伴い駆動ピン５１５が時計回りに駆動され、長孔５１７の内周に力が伝達され、駆動レバー５１６が反時計回りに揺動する。駆動レバー５１６が反時計回りに揺動すると、駆動レバー５１６に設けられた作動ピン５２５からシャッタ羽根５１３に動力が伝達され、シャッタ羽根５１３が露光用開口部５１２を閉じる方向に駆動される。
【００５９】
その後、図１２に示すように、シャッタ羽根５１３がストッパー５５２に当接し、露光用開口部５１２を全閉する。撮像素子は、撮像情報を記憶装置に転送する。そして、その転送が終了すると、制御回路はステッピングモータ５１４に、全開から全閉時にステッピングモータ５１４のＡ相コイル２３０ａ、Ｂ相コイル２３０ｂに印加した駆動信号を入れ替えたような駆動信号を入力する。このため、ロータは反時計方向へ回転してシャッタ羽根５１３に開き動作を行わせる。シャッタ羽根５１３は、露光用開口部５１２を全開にすると、シャッタ羽根５１３がストッパー５５１に当接し、その直後に停止する。そして、制御回路の出力を停止すると、図１０に示した全開に復帰する。
【００６０】
以上、本実施の形態に係るシャッタユニットの駆動方法によれば、その始動時、すなわち、静止摩擦が大きくて大きな駆動トルクを必要とする段階においては、矩形波駆動信号を入力し、大きな駆動トルクでステッピングモータ５１４を駆動する。そして、静止摩擦よりも小さい動摩擦が支配的になると、ステッピングモータ５１４に振幅の小さいマイクロステップ駆動信号を供給し、ステッピングモータ５１４を駆動する。これにより、駆動速度を大きく損なうことなく静音でシャッタユニット５００を駆動することができる。さらに、消費電力も抑えることができる。
【００６１】
以上の説明では、始動時にのみ駆動波形を矩形波状としたが、停止時にも大きな制動トルクが必要となるため、例えば、図９に示すように、停止時にも矩形波駆動信号を印加するようにすればよい。
【００６２】
なお、上記実施の形態に係る絞り装置とシャッタユニットは、種々の光学機器に搭載される。例えば、図１３は絞り装置１とシャッタユニット５００を搭載したデジタルスチルカメラなどの光学機器の要部構成を示す図で、ＣＣＤやＣＭＯＳなどである固体撮像素子１１００はレンズ１０００を透過した被写体像を電気信号に変換する。変換された電気信号はＡ／Ｄ変換回路によってデジタル信号に変換され、画像処理回路１２００に入力される。画像処理回路１２００は、入力信号にもとづいて画像データを作成し、ＤＲＡＭなどのメモリに記憶する。
【００６３】
以上のように構成された光学機器において、例えば撮影時には、実施の形態１及び２で説明したステッピングモータの駆動方法で絞り装置１及びシャッタユニット５００が駆動するため、動作速度が遅くなることなく撮影することができる。また、動作時の駆動音も大きくならない。さらに、光学機器の消費電力も抑えることができる。
【００６４】
本発明は、絞り羽根とシャッタ羽根の駆動に限定されず、他の種々の負荷を駆動する場合に応用可能である。
また、本発明の駆動装置及び駆動方法は、上記実施形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。例えば、羽根が静止摩擦の大きい所定の位置（範囲）にある場合のみ上述の矩形波駆動からマイクロステップ駆動への切り替えを行い、その他の場合には、当初よりマイクロステップ駆動を行うようにしてもよい。
また、上記実施の形態においては、矩形波駆動の駆動信号の振幅をマイクロステップ駆動の駆動信号の振幅よりも大きくしたが、等しく、あるいは小さくてもよい。
【００６５】
なお、記憶部１１１に記憶させ、コントローラ１１０を制御するプログラムを駆動装置とは別個に配布するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の光学装置の絞り装置、シャッタ装置等の羽根部材の駆動に用いることができる。
【符号の説明】
【００６７】
１                            絞り装置
１０                          地板
１０ａ                        開口部
１１                          第１の支持ピン
１２                          第２の支持ピン
２０                          絞り羽根
２１                          キー孔
２２                          長孔
３０                          駆動リング
３１                          第１の駆動ピン
３２                          第２の駆動ピン
３３                          ラック
１００                        制御回路
１１０                        コントローラ
１１１                        記憶部
１２０                        矩形波信号生成回路
１２１                        マイクロステップ信号生成回路
１３０                        絞り位置センサ
１５０ａ                      Ａ相ドライバ
１５０ｂ                      Ｂ相ドライバ
１６０ａ、１６０ｂ            スイッチ
２００                        ステッピングモータ
２１０                        ロータ
２２０ａ                      Ａ相ヨーク
２２０ｂ                      Ｂ相ヨーク
２３０ａ                      Ａ相コイル
２３０ｂ                      Ｂ相コイル
３００                        ギア列
３１０                        ピニオンギア
３２０                        ２段ギア
３２１                        大ギア
３２２                        小ギア
５００                        シャッタユニット
５１１                        ベース
５１２                        露光用開口部
５１３Ａ〜５１３Ｄ            シャッタ羽根
５１４                        ステッピングモータ
５１５                        駆動ピン
５１６                        駆動レバー
５１７                        長孔
５２２Ａ〜５２２Ｄ、５４２    軸
５２３Ａ〜５２３Ｄ、５４１    孔
５２４Ａ〜５２４Ｄ            貫通孔
５２５                        作動ピン
５３３                        回転軸
５３５                        駆動アーム
５３６                        湾曲部
５３７                        直線部
５５１、５５２                ストッパー
１０００                      レンズ
１１００                      固体撮像素子
１２００                      画像処理回路
【図１】
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【図２】
0006421063.tif 000003
【図３】
0006421063.tif 000004
【図４】
0006421063.tif 000005
【図５】
0006421063.tif 000006
【図６】
0006421063.tif 000007
【図７】
0006421063.tif 000008
【図８】
0006421063.tif 000009
【図９】
0006421063.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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