(57)【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に対して電気角で９０度の位相差を有して対向配置したステータにコイルを巻回した２組の電磁石を有し、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、
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の範囲内に制限するストッパーと、
前記ステッピングモータにより駆動され、前記ストッパーによる制限位置で開放状態と閉じ状態の２つの状態を有し、前記２組の電磁石への通電条件により前記開放状態及び前記閉じ状態の間で光量調節状態が可変される光量調節部材と、
前記光量調節部材の光量調節値を設定する場合には第１駆動パルスレートで前記ステッピングモータを駆動し、前記光量調節部材を用いたシャッター動作を行う場合には前記第１駆動パルスレートよりも大きなパルスレートの第２駆動パルスレートで前記ステッピングモータを駆動する駆動手段と、を有することを特徴とする光量調節装置。
【請求項２】
前記駆動手段は、前記第２駆動パルスレートを前記光量調節値に対応して可変することを特徴とする請求項１に記載の光量調節装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光量調節装置を有する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撮像装置に係り、特にデジタルカメラ等の撮像装置に用いられる光量調節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、デジタルカメラ等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回動するロータマグネットを介して駆動される２枚の光量調節部材として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、前記ロータマグネットの磁力を検知して絞りの位置を検知するホール素子を備え、該ホール素子の検知出力により、絞り位置の制御を行う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ー動作時は、前記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、絞りの位置検出用の前記ホール素子や、前記ホール素子の出力を用いた絞り位置の検出回路や、回路調整等のための部品点数も多く回路も複雑で、また、高速シャッターを実現するには前記駆動コイルの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欠点があった。
【０００５】
このため、近年、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が困難である。
【０００６】
本出願に係る発明の目的は、安価で高精度な光量調節装置およびこの光量調節装置を備えた撮像装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本出願に係る発明の目的を実現する光量調節装置の第１の構成は、外周面に多極着磁した円筒形状のロータマグネットに対して電気角で９０度の位相差を有して対向配置したステータにコイルを巻回した２組の電磁石を有し、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、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の範囲内に制限するストッパーと、前記ステッピングモータにより駆動され、前記ストッパーによる制限位置で開放状態と閉じ状態の２つの状態を有し、前記２組の電磁石への通電条件により前記開放状態及び前記閉じ状態の間で光量調節状態（絞り状態）が可変される光量調節部材と、前記光量調節部材の光量調節値を設定する場合には第１駆動パルスレートで前記ステッピングモータを駆動し、前記光量調節部材を用いたシャッター動作を行う場合には前記第１駆動パルスレートよりも大きなパルスレートの第２駆動パルスレートで前記ステッピングモータを駆動する駆動手段と、を有するものである。
【０００８】
本出願に係る発明の目的を実現する光量調節装置の第２の構成は、上記第１の構成で、前記駆動手段は、前記第２駆動パルスレートを前記光量調節値に対応して可変するものである。
【０００９】
本出願に係る発明の目的を実現する撮像装置の構成は、上記いずれかの構成の光量調節装置を有するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
図１、図２、図３、図６は本発明の第１の実施の形態を示す。
【００１１】
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１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である。
【００１２】
４は電磁石の一方の磁極となるＡステータ、５はＡステータ４を励磁して磁力を発生させるＡ励磁コイル、６はもう一方の電磁石の磁極となるＢステータ、７はＢステータ６を励磁して磁力を発生させるＢ励磁コイルで、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。
【００１３】
すなわち、Ａ励磁コイル５とＢ励磁コイル７へ９０°の位相差を有す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１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。
【００１４】
８，９は旋回レバー３と当接して旋回レバー３の回動を規制する第１ストッパー、第２ストッパーで、Ａ励磁コイル５に←方向に通電した時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、すなわち本実施の形態では、Ｐ＝４であるから、機械角＜１８０°の範囲に制限する。
【００１５】
図２は第１ストッパー８、第２ストッパー９に旋回レバー３が当接している旋回規制状態からＡ励磁コイル５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。なお、ロータマグネット１に矢印で第１、第２ストッパーとレバー３が当接する位置関係を代用する。
【００１６】
図２（ａ）に示すように、旋回レバー３が第１ストッパー８に当接している状態からＡ励磁コイル５に→方向に通電すると、Ａステータ４に図示の如くＮ・Ｓ極が磁化されるので、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、図２（ｂ）に示すレバー３が第２ストッパー８に当接している状態からも同様である。
【００１７】
すなわち、第１，第２ストッパー８，９で規制されるロータマグネット１の機械角が（（２×３６０°）／Ｐ）以上になると、Ａ励磁コイル５に→方向に通電しても、第１，第２ストッパー８，９に当接している状態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、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。
【００１８】
図３は、初期状態からＡ励磁コイル５，Ｂ励磁コイル７へ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示す。
【００１９】
図３（１）→図３（２）への動作
ロータマグネット１を初期位置に復帰させるために、Ａ励磁コイル５に←方向に通電する。
【００２０】
次に、Ｂ励磁コイル７に、図３（２）に示す方向に通電するとともに、Ａ励磁コイル５の通電をＯＦＦすると、ロータマグネット１は図３（２）中、矢印方向（右）へ回転し、Ｂステータ６の磁極とロータマグネットの磁極が対向した▲１▼位置で停止する。
【００２１】
図３（１）→図３（３) への動作
ロータマグネット１を初期位置に復帰させるために、Ａ励磁コイル５に←方向に通電する。
【００２２】
次に、Ｂ励磁コイル７に、図３（３) に示す通電方向に通電するとともに、Ａ励磁コイル５の通電をＯＦＦにすると、ロータマグネット１は図３（３) の矢印方向（左）へ回転し、Ｂステータ６の磁極とロータマグネット１の磁極が対向した▲３▼位置で停止する。回転角の位置規制を、▲１▼位置と▲３▼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Ａ励磁コイル５とＢ励磁コイル７の通電条件だけで決定できる。
【００２３】
上記した図１〜図３に示す第１の実施の形態においては、励磁コイルの通電は１相励磁で説明しているが、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。
【００２４】
図４は２相のステッピングモータのＡ励磁コイル５とＢ励磁コイル７の制御入力をマイクロステップ（擬似正弦波）駆動入力とした時の通電波形を示す。
【００２５】
レバー３の初期位置は、Ｂ励磁コイル７がＳＩＮ１００％の入力となっている時である。
【００２６】
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、Ａ励磁コイル５とＢ励磁コイル７の通電量の比を、
Ａ励磁コイル５＝ＳＩＮ（θ―９０）
Ｂ励磁コイル７＝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。
【００２７】
すなわち、Ａ励磁コイル５とＢ励磁コイル７の通電量の比に対応してレバーの停止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。
【００２８】
また、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。
【００２９】
図５は図３に示す動作を行うモータを光量調節装置に適用した場合の概略構成図である。
【００３０】
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１０の回転軸２に固着される回動レバーで、ステッピングモータ１０に設けられている２個のストッパー１２ａ、１２ｂとレバー１１との当接により、ステッピングモータ１０は回転位置が規制される。
【００３１】
上記した回転位置の規制範囲は、前述の機械角＜（（２×３６０°）／Ｐ）に設定されている。
【００３２】
ステッピングモータ１０への通電入力は、不図示の端子よりＡ励磁コイル５とＢ励磁コイル７に供給され、通電方法は、不図示の制御装置により前述したように行われる。
【００３３】
レバー１１はステッピングモータ１０の回転軸２と圧入、あるいは接着により固着されると共に、アームレバー部１１ｂが形成され、アームレバー部１１ｂの両端部に設けられた係合ピン１１ａが、遮光部材としての一対の絞り羽根１３に夫々形成された長溝１３ｃと係合し、一対の絞り羽根１３の直進移動をガイド１５によって案内することにより、レバー１１の回動で一対の絞り羽根１３を進退移動できるようになっている。
【００３４】
ここで、小絞り状態は、ステッピングモータがＡ励磁コイル５に図３（１）の通電条件により初期位置の状態を決定する。
【００３５】
次に、Ｂ励磁コイル７に図３（２）（３）の通電条件により、絞り開放状態と絞り閉じ状態を決定する。
【００３６】
絞り開放は、図３（２）の通電条件により、モータの回転軸２が時計方向に回転し、この回転軸２の時計方向回転で絞り羽根１３が開動作すると共に、レバー１１が時計方向に回転し、ストッパー１２ｂで位置規制され不図示の撮像装置の絞り開放径１４で開放状態を設定する。
【００３７】
この時、一対の絞り羽根１３の各開口用切欠き部１３ａによって形成される開口部は、絞り開放径よりも大径となっている。
【００３８】
一方、閉じ状態は、図３（３）の通電条件により、モータの回転軸２が反時計方向に回転し、この回転軸２の反時計方向回転でレバー１１が反時計方向に回転し、ストッパー１２ａで位置規制され絞り閉じ状態が決定される。
図３と図５の対応は以下の通りである。
【００３９】
0004194199.tif 000002
【００４０】
ＳＴ１０１：電源（カメラのメイン電源）投入後、モードＳＷが撮影モードかどうか判断する。
【００４１】
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する為に低パルスレートに設定することが望ましい。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）移動させるかのパルス数を示し、ＰＰＳはパルス（ステップ）／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）数であり、２０ステップ／１回転のステッピングモータでは、２４回転する。
【００４２】
ＳＴ１０３：絞りを開放位置に設定する。
【００４３】
ＳＴ１０４：レリーズ釦の半押しでオンする露出決定の為のスイッチである第１レリーズスイッチ（以下ＳＷ１と略す）がｏｎされたかどうかを判断する。
【００４４】
ＳＴ１０５：ＳＷ１がｏｎ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。
【００４５】
ＳＴ１０６：最適絞り位置の演算を行い所定の絞り位置に設定する。
【００４６】
ＳＴ１０７：ステッピングモータの駆動パルスレートをＢ［ＰＰＳ] に設定する。Ｂ［ＰＰＳ] は絞り設定時よりも高パルスレートに設定し、高速で閉じ動作（シャッタ−動作）を行う。
【００４７】
ＳＴ１０８：露光動作（シャッタ動作）のために前記レリーズ釦をさらに押し込んでオンする第２レリーズスイッチ（以下ＳＷ２と略する）がｏｎしたかどうかを判断する。
【００４８】
ＳＴ１０９：ＳＷ２に同期して撮像素子（ＣＣＤ）を用いて画像を取り込む。この間、ＳＴ１１０、ＳＴ１１１の動作が行われる。
【００４９】
ＳＴ１１０：絞りを閉位置に駆動する。
【００５０】
ＳＴ１１１：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。
【００５１】
ＳＴ１１２：絞り閉じ位置でステッピングモータの通電をＯＦＦする。
【００５２】
ＳＴ１１３：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。
【００５３】
ＳＴ１１４：画像データの読み出しが完了したかどうかを判断する。完了していれば、ＳＴ１０１に戻る。
【００５４】
（第２の実施の形態）
図７は第２の実施の形態を示す。
【００５５】
図７は上記した実施の形態の光量調節装置をデジタルカメラ等に応用した場合のフローチャートを示す。
【００５６】
ＳＴ２０１：電源投入後、モードＳＷが撮影モードかどうか判断する。
【００５７】
ＳＴ２０２：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する為に低パルスレートに設定することが望ましい。
【００５８】
ＳＴ２０３：絞りを開放位置に設定する。
【００５９】
ＳＴ２０４：露出決定の為のスイッチであるＳＷ１がｏｎされたかどうかを判断する。
【００６０】
ＳＴ２０５：ＳＷ１がｏｎ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。
【００６１】
ＳＴ２０６：最適絞り位置の演算を行い、所定の絞り位置に設定する。
【００６２】
ＳＴ２０７：露出補正情報が無いか判断する。
【００６３】
ＳＴ２０８：露出補正情報がある場合は、露出が＋補正かどうか判断する。
【００６４】
露出補正が（＋）の場合は、補正量に応じたパルスレートＢ−Ｘ［ＰＰＳ］に設定する。
【００６５】
露出補正が（−）の場合は、補正量に応じたパルスレートＢ＋Ｘ［ＰＰＳ］に設定する。
【００６６】
なお、Ｘは露出補正量に応じた値を予めメモリに格納しておき適正値を与えて設定する。
【００６７】
ＳＴ２０９：露出補正情報が無い場合は、パルスレートをＢ［ＰＰＳ］に設定する。
【００６８】
ＳＴ２１０：ＳＷ２（シャッター）がｏｎしたかどうかを判断する。
【００６９】
ＳＴ２１２：ＳＷ２に同期して撮像素子（ＣＣＤ）を用いて画像を取り込む。この間、ＳＴ２１１、ＳＴ２１３の動作が行われる。
【００７０】
ＳＴ２１１：絞りを閉位置に駆動する。
【００７１】
ＳＴ２１３：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。
【００７２】
ＳＴ２１４：絞り閉じ位置でステッピングモータの通電をＯＦＦする。
【００７３】
ＳＴ２１５：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。
【００７４】
ＳＴ２１６：画像データの読み出しが完了したかどうかを判断する。完了していれば、ＳＴ２０１に戻る。
【００７５】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、閉じ速度、即ち静止画取り込みの際に高速なシャッター動作が可能である。
【００７６】
請求項２に係る発明によれば、閉じ動作させる時の前記ステッピングモータの第２駆動パルスレートは、露出制御に対応して可変できるので、絞り優先の露出制御が可能である。
【００７７】
請求項３に係る発明によれば、請求項１、２に係る発明の光量調節装置をデジタルカメラなどの絞りシャッターとして用いることにより、安価で高精度な露出制御システムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の光量調節装置のモータの駆動原理を示す図。
【図２】図１のモータの駆動位置を示し、（ａ）は第１ストッパ位置から初期位置への復帰、（ｂ）は第２のストッパ位置から初期位置への復帰を示す。
【図３】（１）〜（３）は図１のモータのコイルへの通電方向と回転方向を示す図。
【図４】図１のモータへの通電波形と機械角の関係を示した波形図。
【図５】第１の実施の形態の光量調節装置の絞り位置を示す図。
【図６】第１の実施の形態の動作フローチャート図。
【図７】第２の実施の形態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…Ａステータ
５…Ａ励磁コイル
６…Ｂステータ
７…Ｂ励磁コイル
８…第１ストッパー
９…第２ストッパー
１０…ステッピングモータ
１２・１６…ストッパー
１３…絞り羽根
１４…絞り開放径
１５…絞り羽根直進ガイド
【図１】
0004194199.tif 000003
【図２】
0004194199.tif 000004
【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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