(57)【要約】【課題】目標絞り位置に精度良く駆動すること【解決手段】ステップモータ２５を制御するレンズマイコン２３は、マグネットロータ２５１を、絞り２２の開放位置に対応する初期位置に移動させる初期信号を含む周期的な駆動信号をステップモータのコイル２５３に与える。レンズマイコンは、初期信号を与えた後で絞りが開放位置にない場合、絞りの基準位置から目標位置までの駆動量に対応するステップ数から駆動信号の一周期分のステップ数を引いた値の絶対値のステップ数だけステップモータのロータを移動させるように駆動信号を修正する。また、駆動量に対応するステップ数が駆動信号の一周期分のステップ数よりも小さければロータ駆動方向を反転させる。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が通過する開口が可変である絞りが基準位置にあるかどうかを検出する検出手段と、
前記絞りを駆動するステップモータを制御する絞り制御手段と、を有し、
前記絞り制御手段は、前記ステップモータのロータを、前記絞りの前記基準位置に対応する初期位置に移動させる初期信号を含む周期的な駆動信号を前記ステップモータのコイルに与え、
前記絞り制御手段は、前記初期信号を前記ステップモータのコイルに与えた後で前記絞りが前記基準位置にないと前記検出手段が検出した場合に、前記絞りの前記基準位置から目標位置までの駆動量に対応するステップ数が前記駆動信号の一周期分のステップ数を引いた値の絶対値のステップ数だけ前記ステップモータの前記ロータを移動させるように前記駆動信号を修正し、前記駆動量に対応するステップ数が前記駆動信号の一周期分のステップ数よりも小さければ前記ロータの駆動方向を反転させることを特徴とする光学機器。
【請求項２】
前記絞りの前記基準位置は開放位置であることを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
【請求項３】
設定された時間を計時する計時手段を更に有し、
前記絞り制御手段は、前記絞りが前記基準位置にあるかどうかの判断を、前記初期信号を前記ステップモータのコイルに与えた後に前記設定された時間を前記計時手段が計時した後に行うことを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
【請求項４】
前記光学機器は、前記絞りと前記検出手段と前記ステップモータを有し、カメラ本体に着脱可能に装着される交換レンズであることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の光学機器。
【請求項５】
前記光学機器は、カメラ本体と当該カメラ本体に装着される交換レンズとからなるカメラシステムであることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、ステップモータ（ステッピングモータ）の絞り羽根を駆動する際、絞り羽根の絞り値が特定の値であることを知らせる信号が出力されない場合には、低速駆動を行ってロータを初期位置へ戻し、その後は駆動速度を遅くする方法を開示している。特許文献２は、位置センサが絞り開放位置を検出すると、開放位置基準で目標絞り位置まで移動させる駆動量を演算し、この駆動量だけ駆動する方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−１０５１２１号公報
【特許文献２】特開２００９−１７５６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ステップモータのコイルには駆動信号が印加されるが、この駆動信号はロータを初期位置に移動させる初期信号を含む周期的な駆動信号である。そして、この初期位置は通常絞りの開放位置である。しかし、コイルへの通電をオフにするとロータは変動しやすい。この結果、その後に通電によって初期信号を与えられて初期位置にローラを移動させようとしても、初期位置から一周期分ずれた位置にロータがジャンプ移動してしまう場合がある（ジャンプ現象）。その後に、絞りの開放位置から目標位置までの駆動量だけロータが移動されると、初期位置が一周期分ずれている結果、駆動位置も目標位置から一周期分ずれてしまい、絞りの位置決め精度が低下するという問題があった。上記二つの公報はこのジャンプ現象を何ら考慮していない。
【０００５】
そこで、本発明は、絞りを目標位置に精度良く駆動することが可能な光学機器を提供することを例示的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の光学機器は、光が通過する開口が可変である絞りが基準位置にあるかどうかを検出する検出手段と、前記絞りを駆動するステップモータを制御する絞り制御手段と、を有し、前記絞り制御手段は、前記ステップモータのロータを、前記絞りの前記基準位置に対応する初期位置に移動させる初期信号を含む周期的な駆動信号を前記ステップモータのコイルに与え、前記絞り制御手段は、前記初期信号を前記ステップモータのコイルに与えた後で前記絞りが前記基準位置にないと前記検出手段が検出した場合に、前記絞りの前記基準位置から目標位置までの駆動量に対応するステップ数が前記駆動信号の一周期分のステップ数を引いた値の絶対値のステップ数だけ前記ステップモータの前記ロータを移動させるように前記駆動信号を修正し、前記駆動量に対応するステップ数が前記駆動信号の一周期分のステップ数よりも小さければ前記ロータの駆動方向を反転させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、絞りを目標位置に精度良く駆動することが可能な光学機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態のカメラシステムのブロック図である。
【図２】図１に示す絞りと絞り駆動ユニットからなる絞りユニットの斜視図である。
【図３】図２に示す絞り駆動ユニットとしてのステップモータの原理図である。
【図４】図３に示すステップモータの１−２相励磁におけるＡ相用コイルとＢ相用コイルの駆動波形を示す。
【図５】絞りユニットを説明する図である。
【図６】図１に示すレンズマイコンが絞り駆動指示を受けた場合の処理を説明するためのフローチャートである。
【図７】図６のＳ３０８の詳細を示すフローチャートである。
【図８】図６のＳ３０８の詳細を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本実施形態のカメラシステム（光学機器）のブロック図である。カメラシステムは、カメラ本体（撮像装置、光学機器）１０と、カメラ本体１０に着脱可能に装着される交換レンズ（光学機器）２０と、を有する。
【００１０】
カメラ本体１０と交換レンズ２０は不図示のマウントによって機械的に結合されると共に、不図示のコネクタを介して通信可能に接続されている。通信によってカメラ本体１０と交換レンズ２０は、両者の識別番号、仕様、機能などの情報を交換することができる。また、コネクタを介してカメラ本体１０から交換レンズ２０に電源が供給される。
【００１１】
カメラ本体１０は、カメラマイコン１１、測光センサ１２、撮像素子１４、画像処理回路１６、各種のスイッチ１８を有する。
【００１２】
カメラマイコン１１はカメラ本体１０の各部を制御すると共に交換レンズ２０のレンズマイコン２３と通信する。測光センサ１２は被写体輝度を測定する。測光センサ１２は、内部に公知の対数圧縮回路を有するため、その出力は対数圧縮されたものとなる。撮像素子１４は交換レンズ２０の撮像光学系が形成した光学像を光電変換する。画像処理回路１６は撮像素子１４が出力した画像信号を処理して不図示のメモリやカメラマイコン１１に送る。各種のスイッチ１８は、電源のオンオフや撮影モード（静止画撮影モード、動画撮影モード）、再生モード、消去モード、ＰＣ接続モード等を設定する。
【００１３】
交換レンズ２０は、撮影光学系、レンズマイコン２３、絞り駆動ユニットであるステップモータ（ステッピングモータ）２５を有する。撮影光学系は、物体の光学像を形成し、フォーカスレンズ、ズームレンズ、手ぶれ補正用の補正レンズ等のレンズ群２１、撮像素子１４に入射する光量を調整する絞り２２などを有するが、図１では、簡単に図示されている。レンズマイコンン２３は、交換レンズ２０の各部を制御すると共にカメラマイコン１１と通信する。レンズ駆動ユニット２４は、レンズ群を駆動する。
【００１４】
図２は、光が通過する開口が可変である絞り２２と、絞り２２の開口を形成する絞り羽根を駆動して開口径を変更するステップモータ２５からなる絞りユニットの斜視図である。
【００１５】
ステップモータ２５は、、ステップモータは測光センサ１２の測定結果に基づいた駆動量により駆動される。ステップモータは、マグネットロータ２５１、ステータ２５２、コイル２５３を有する。ステップモータ２５のコイル２５３には駆動信号が印加されるが、この駆動信号はマグネットロータ２５１を初期位置に移動させる初期信号を含む周期的な駆動信号である。
【００１６】
絞り２２は、押え板２２１、カム板２２２、タップ穴遮光板２２５と一体成形された不図示の回動環、絞り開放検出スイッチ２２６、絞り羽根等で構成されている。
【００１７】
回動環は、ステップモータ２５から回転力が伝達され、カム板２２２に形成された不図示のカムに応じて絞り羽根を開閉させる。絞り開放検出スイッチ２２６は、例えば、フォトインタラプタから構成され、遮光板２２５が絞り開放検出スイッチ２２６の間を通過することによりオンオフがなされ、絞り２２が開放か、絞り込まれているかを検出する検出手段である。但し、検出手段は、広く絞り２２が基準位置にあるかどうかを検出することができれば足り、基準位置を開放位置に限定するものではない。
【００１８】
また、絞り２２は、押え板２２１のタップ穴２２１ａによりレンズ鏡筒に取り付けられ、カム板２２２が押え板２２１及び不図示の回動環に対して回動することにより、不図示の絞り羽根が開閉し、絞り口径補正機構として機能する。通常、絞り口径補正機構はカム板２２２のタップ穴２２２ａにコロが取り付けられ、不図示のレンズ鏡筒側のカムにより、ズーム操作に連動して行われる。
【００１９】
図３は、ステップモータの原理図である。２５２ａはＡ相ステータ、２５３ａはＡ相ステータに巻かれたＡ相コイル、２５２ｂはＢ相ステータ、２５３ｂはＢ相ステータに巻かれたＢ相コイル、２５１はマグネットロータであり、図に示す様にＮ極とＳ極に着磁されている。各コイル２５３への通電方向により各ステータ２５２の極が切り替えられる。
【００２０】
図４は、駆動信号の一例である１−２相励磁におけるＡ相用コイルとＢ相用コイルの駆動波形を示す。（ａ）は通電電圧、（ｂ）は駆動電流を示す。１−２相励磁は、通電パターンが８通りある。図４（ａ）の右方向に通電電圧パターンを変更していくことにより絞りこみ方向へ移動し、左方向に通電電圧パターンを変更していくことにより開放方向へ移動する。
【００２１】
ステップモータは絞り開放位置（基準位置）で１−２相励磁の所定パターンと一致するように構成されているが、別の絞りの位置を基準位置に設定してもよい。例えば、絞り開放位置に対応する初期位置にマグネットロータ２５１を移動させる初期信号を図４（ａ）に示す通電パターンｍ１とし、１−２相励磁の１ステップによる絞り値操作量を１／８段とする。１−２相励磁パターンの変更時間を調整することにより絞り２２の駆動速度を調整することができる。
【００２２】
図５（ａ）は、絞り２２の概略平面図であり、ＡＰは開口である。メカ的に固定された円板状の押え板２２１の内径寸法（開放径）で絞り２２の開放絞り値は決定される。そして、ステップモータの回転動作で絞り羽根２２３と呼ばれる複数の板を出し入れすることにより絞り値を決定している。通常、開放位置は、絞り羽根２２３が押え板２２１の内径以上にはみ出さない位置を初期位置としている。また、図５（ａ）の助走区間の量は、ステップモータの初期位置における絞り羽根２２３の位置と、絞り羽根２２３の位置がちょうど押え板２２１の内径となる位置の差（４ステップ分）である。
【００２３】
絞り開放位置から２段だけ絞る場合は、通電パターンｍ１を通電し、その後、助走区間量（４ステップ）と２段相当量（１６ステップ）をあわせた２０ステップだけ１−２相励磁パターンを変更してステップモータを駆動する。
【００２４】
図５（ｂ）は、従来のジャンプ現象の問題を説明するための図であり、開放検出スイッチ２２６の出力がＨとＬで示されている。初期位置（開放位置）近傍ではＨレベルとなり、開放径位置より小絞り側ではＬレベルとなる。スイッチ１８が操作されてコイル２５３への通電がオフにされるとマグネットロータ２５１は変動しやすい。この結果、その後にスイッチ１８が操作されて通電によって初期信号を与えられて初期位置にローラを移動させようとしても、初期位置から一周期分ずれた位置にロータがジャンプ移動してしまう場合がある。図５（ｂ）では、ジャンプ現象があると、マグネットロータ２５１はｍ１ではなく、そこから８ステップずれたｍ１’にジャンプ移動することになり、マグネットロータ２５１の着磁極数が多いほどこの現象は顕著になる。
【００２５】
不図示のシャッタボタンが操作されて撮影準備動作になると、カメラマイコン１１は、測光センサ１２の測定結果とＩＳＯ感度に応じて露出値を演算し、その後に撮影動作になると、レンズマイコン２３に所定の絞り値に絞り込むように指令する。撮影終了後、カメラマイコン１１はレンズマイコン２３に絞り２２を開放とするように指令する。この際、レンズマイコン２３は、カメラマイコン１１から指令された絞り駆動量、あるいは、絞り駆動速度に従い、ステップモータ２５を介して絞り２２を駆動する。
【００２６】
図６は、マイクロコンピュータとして構成されるレンズマイコン２３が絞り駆動指示を受けた場合の処理を説明するためのフローチャートである。図６において、「Ｓ」は「ステップ」の略であり、図６に示す方法はコンピュータ（レンズマイコン２３）に各ステップの機能を実現させるためのプログラムとして具現化が可能である。なお、図６のフローをカメラマイコン１１が行ってもよい。このため、レンズマイコン２３またはカメラマイコン１１は、上述した絞り開放検出スイッチ２２６の検出結果に基づいて、ステップモータ２５による絞り２２の駆動を制御する絞り制御手段として機能する。また、レンズマイコン２３およびカメラマイコン１１は、不図示の水晶クロックなどを利用して設定された時間を計時する計時手段を有している。
【００２７】
まず、レンズマイコン２３は、絞り駆動の指示、及び駆動データを受信すると、小絞り駆動か開放駆動かを判断する（Ｓ３０１）。開放側への駆動である場合は（Ｓ３０１のＹ）、レンズマイコン２３は、絞り開放検出スイッチ２２６の出力に基づき、絞りが開放か、絞り込まれているかを判定し（Ｓ３０２）、絞り２２が開放の場合は（Ｓ３０２のＹ）処理を終了する。一方、レンズマイコン２３は、絞り２２が絞り込まれている場合（Ｓ３０２のＮ）、受信した駆動量を駆動量とし、予め受信した絞り駆動速度により開放側への駆動を開始する（Ｓ３０３）。この後、不図示の開放駆動処理にて、受信している駆動量と制御上の駆動量とが等しくなるまでステップモータを駆動し、駆動を終了する。また、開放側への駆動中、絞り開放検出スイッチ２２６の出力を検出し、開放位置状態と判断した場合は、駆動量とは無関係にステップモータの初期位置まで駆動し、駆動を終了する。
【００２８】
一方、レンズマイコン２３は、小絞り側への駆動と判断すると（Ｓ３０１のＮ）、絞り開放検出スイッチ２２６の出力に基づいて、絞り２２が開放か、絞り込まれているかを判定する（Ｓ３０４）。絞り２２が絞りこまれていれば（Ｓ３０４のＮ）、レンズマイコン２３は、受信した駆動量を駆動量として設定し（Ｓ３０５）、予め受信した絞り駆動速度により小絞り側への駆動を開始する（Ｓ３０６）。この後、不図示の絞り込み駆動処理にて、受信している駆動量と制御上の駆動量とが等しくなるまでステップモータの駆動し、駆動を終了する。また、小絞り側への駆動中、駆動可能な最大小絞り位置となった場合は、駆動量とは無関係にステップモータの駆動を終了する。
【００２９】
一方、レンズマイコン２３は、絞り２２が開放の場合は（Ｓ３０４のＹ）、受信した駆動量に助走駆動量を加算して駆動量として設定し（Ｓ３０７）、予め受信した絞り駆動速度により小絞り側への駆動を開始する（Ｓ３０８）。この後、後述する絞り込み駆動処理にて、受信している駆動量と制御上の駆動量とが等しくなるまでステップモータの駆動し、駆動を終了する。また小絞り側への駆動中、駆動可能な最大小絞り位置となった場合は、駆動量とは無関係にステップモータの駆動を終了する。
【００３０】
図７、図８は、絞込み駆動２（Ｓ３０８）の詳細を示すフローチャートである。Ｓ３０８は、初期処理と、初期処理後の所定時間間隔処理の２種類から構成されており、図７は初期処理を示し、図８は所定時間間隔処理を示している。
【００３１】
まず、図７を参照して、初期処理について説明する。レンズマイコン２３は、Ｓ３０７で設定した駆動量をＳＴＥＰ＿Ｖに設定し、ＳＴＥＰ＿Ｃを０にクリアする（Ｓ４０１）。次に、レンズマイコン２３は、開放位置からの駆動であるため、開放位置の通電パターン（図４（ａ）記載のｍ１）によりステップモータの通電を開始する（Ｓ４０２）。次に、レンズマイコン２３は、所定時間間隔処理を実行するまでの時間を設定し、処理を終了する（Ｓ４０３）。計時手段によって計時される時間は、ここでは固定値とし、１ｍｓ後に絞り駆動処理が実行されるものとする。但し、設定する時間は、固定値としないで、例えば、ＳＴＥＰ＿Ｃに対応した時間データを予め設け、ＳＴＥＰ＿Ｃの値に応じて可変に設定してもよい。
【００３２】
次に、図８を参照して、初期処理後の所定時間間隔処理について説明する。レンズマイコン２３は、ＳＴＥＰ＿Ｃが０か否かを判断し（Ｓ５０１）、０の場合（Ｓ５０１のＹ）、初期通電直後の処理であるため、開放か否かを判断する（Ｓ５０２）。このタイミングで絞りが開放であることを検出できれば（Ｓ５０２のＹ）、ジャンプ現象が発生していないと判断でき、通常の処理（Ｓ５０７以降の処理）を行う。しかし、このタイミングで絞りが開放で無いことを検出した場合（Ｓ５０２のＮ）、ジャンプ現象が発生したと判断し、ジャンプ現象対応処理（Ｓ５０３以降の処理）を行う。
【００３３】
レンズマイコン２３は、開放ではないと判断すると（Ｓ５０２のＮ）、ジャンプ現象により、８ステップ絞りこみ側へ移動したことからＳＴＥＰ＿Ｃを８とし（Ｓ５０３）、ＳＴＥＰ＿Ｖが８未満で有るか否かを判断する（Ｓ５０４）。ＳＴＥＰ＿Ｖが８未満でなければ（Ｓ５０４のＮ）、本実施例では１−２相励磁を前提としているのでジャンプ現象が発生しても目標位置は小絞り側に位置する。従って、レンズマイコン２３は、駆動量ＳＴＥＰ＿Ｖからジャンプ相当の駆動量８を減算しＳＴＥＰ＿Ｖに設定する（Ｓ５０５）。一方、ＳＴＥＰ＿Ｖが８よりも大きければ（Ｓ５０４のＹ）、ジャンプ現象が発生すると目標位置を通り過ぎていることになり、目標位置は開放側に位置する。そこで、レンズマイコン２３は、ジャンプ相当の駆動量８から駆動量ＳＴＥＰ＿Ｖを減算し、ＳＴＥＰ＿Ｖに設定し、開放方向駆動に変更する（Ｓ５０６）。Ｓ５０６とＳ５０６より、レンズマイコン２３は、絞り開放位置から目標位置までの駆動量に対応するステップ数から駆動信号の一周期分のステップ数を引いた値の絶対値のステップ数だけロータを移動させるように駆動信号を修正することになる。また、レンズ２３は、Ｓ５０６より、目標駆動量に対応するステップ数が駆動信号の一周期分のステップ数よりも小さければマグネットロータ２５１の駆動方向を反転する。
【００３４】
レンズマイコン２３は、ＳＴＥＰ＿Ｃが０でない場合（Ｓ５０１のＮ），開放である場合（Ｓ５０２のＹ）、Ｓ５０５またはＳ５０６の後で、ＳＴＥＰ＿ＣがＳＴＥＰ＿Ｖと一致しているかを判断する（Ｓ５０７）。一致した場合（Ｓ５０７のＹ）、目標位置へ到達したと判断し、通電をオフまたは保持したまま駆動を終了する（Ｓ５１１）。
【００３５】
一方、ＳＴＥＰ＿ＣがＳＴＥＰ＿Ｖと一致しない場合は（Ｓ５０７のＮ）、レンズマイコン２３は、目標位置未達と判断し、絞込方向駆動の場合はＳＴＥＰ＿Ｃを１インクリメントし、開放方向駆動の場合はＳＴＥＰ＿Ｃを１デクリメントする（Ｓ５０８）。そして、レンズマイコン２３は、絞込方向駆動の場合は図４（ａ）記載の右方向へ、開放方向駆動の場合は図４（ａ）記載の左方向へ通電パターンを変更する（Ｓ５０９）。次に、レンズマイコン２３は、所定時間間隔処理を実行するまでの時間を設定し、終了する（Ｓ５１０）。設定する時間は、ここでは固定値とし、１ｍｓ後に絞り駆動処理が実行されるものとする。但し、設定する時間は、固定値としないで、例えば、ＳＴＥＰ＿Ｃに対応した時間データを予め設け、ＳＴＥＰ＿Ｃの値に応じて可変に設定してもよい。
【００３６】
以上の説明のとおり、本実施例においては、初期通電後のタイミングにおいて、絞り開放か否かを検出し、絞り開放でない場合はジャンプが発生したものと判断し、目標駆動量を修正し、修正された駆動量でステップモータを駆動する。従って、ジャンプ現象が発生した場合でも、正確に絞りを目標位置に駆動することができる。
【００３７】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
絞り制御装置は、交換レンズやカメラなどの撮像装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１０…カメラ本体、１１…カメラマイコン（絞り制御手段）、２０…交換レンズ、２２…絞り、２３…レンズマイコン（絞り制御手段）、２５…ステップモータ、２５１…マグネットロータ、２５３…コイル、ＡＰ…開口
【図４】
2013148653.tif 000003
【図５】
2013148653.tif 000004
【図１】
2013148653.tif 000005
【図２】
2013148653.tif 000006
【図３】
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【図６】
2013148653.tif 000008
【図７】
2013148653.tif 000009
【図８】
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