JP2001069793A

JP2001069793A - ステッピングモータを用いた駆動装置およびこれを備えた装置、光量調節装置、光学機器

Info

Publication number: JP2001069793A
Application number: JP24560199A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Kawanishi; 川西　　利明
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-08-31
Filing date: 1999-08-31
Publication date: 2001-03-16

Abstract

(57)【要約】【課題】ステッピングモータを駆動する場合、ロータ
の初期位置検出を行う手段が必要となる。【解決手段】ステッピングモータ２４と、このステッ
ピングモータの回転位置制御を行う制御手段２５，１１
とを有して構成される駆動装置において、上記制御手段
に、ステッピングモータにおける励磁コイルに対し、ロ
ータ５１を基準位置（初期位置）に回転させるための通
電条件にて通電させた後、通電条件の変更によりロータ
を基準位置とは異なる位置に回転させるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮影面に銀塩フィ
ルムを用いた写真カメラ、撮像素子としてＣＣＤ等を用
いたデジタルスチルカメラやビデオカメラといった光学
機器に備えられる光量調節装置等の駆動に適した駆動装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０には、ビデオカメラ等に一般的に
用いられている撮影部の構成を示している。

【０００３】この撮影部における撮影光学系は、被写体
側から順に、フィールドレンズ１０１、バリエータレン
ズ１０２、絞り装置（光量調節装置）１１４、アフォー
カルレンズ１０３、フォーカスレンズ１０４およびＣＣ
Ｄ撮像素子１１６が配置されて構成されている。

【０００４】バリエータレンズ１０２とフォーカスレン
ズ１０４はそれぞれ鏡枠１０５，１０６に保持され、こ
れら鏡枠１０５，１０６は不図示のガイド軸によって光
軸方向にガイドされる。

【０００５】鏡枠１０５，１０６にはラック１０５ａ，
１０６ａが取り付けられており、ステッピングモータ１
０７，１０８の出力軸としてのスクリュウ軸１０７ａ，
１０８ａに噛み合っている。このため、ステッピングモ
ータ１０７，１０８が作動してスクリュウ軸１０７ａ，
１０８ａが正転又は逆転すると、ラック１０５ａ，１０
６ａとスクリュウ軸１０７ａ，１０８ａとの噛み合い作
用によってバリエータレンズ１０２およびフォーカスレ
ンズ１０４が光軸方向（矢印方向）に進退駆動される。

【０００６】このようにステッピングモータ１０７，１
０８によりバリエータレンズ１０２およびフォーカスレ
ンズ１０４を目標位置に駆動する場合、まずバリエータ
レンズ１０２およびフォーカスレンズ１０４を基準とな
る位置（初期位置）にセットし、この初期位置から目標
位置まで移動させるために必要なパルス数の駆動信号を
ステッピングモータ１０７，１０８に入力する。このた
め、この撮影部には、バリエータレンズ１０２およびフ
ォーカスレンズ１０４が初期位置に位置しているか否か
を検出する初期位置センサとして、発光素子と受光素子
とが一体となったフォトインターラプタ１０９，１１０
が設けられている。

【０００７】この撮影部の制御を司るマイクロプロセッ
サ１１１は、フォトインターラプタ１０９，１１０の発
光素子と受光素子の間に鏡枠１０５，１０６に設けられ
た遮光部１０５ｂ，１０６ｂが入り込んで受光素子に発
光素子からの光が入射しなくなったことをもって、バリ
エータレンズ１０２およびフォーカスレンズ１０４が初
期位置に位置したことを検出する。

【０００８】なお、遮光部１０５ｂは、バリエータレン
ズ１０２の望遠側か広角側かのゾーン検出を可能とする
形状に設定されている。また、遮光部１０６ｂはフォー
カスレンズ１０４の遠距離物体に対してフォーカスする
位置か至近物体に対してフォーカスする位置かのゾーン
検出を可能とする形状に設定されている。

【０００９】マイクロプロセッサ１１１の内部記憶装置
１１２には、バリエータレンズ１０２の初期位置に対す
る望遠端と広角端の位置が、ステッピングモータ１０７
の回転量に対応したステップ数として記憶されている。
また、フォーカスレンズ１０４の初期位置に対しても、
物体距離とバリエータレンズ１０２の位置とで決定され
る位置データがステッピングモータ１０８の回転量に対
応したステップ数として記憶されている。

【００１０】ステッピングモータ１０７，１０８は、ス
テッピングモータ駆動回路１１９，１２０に入力される
マイクロプロセッサ１１１からの正逆信号により駆動さ
れる。

【００１１】つまり、撮影光学系の変倍動作およびこれ
に伴う合焦動作は、ビデオカメラなどで一般的に用いら
れているカムデータを利用した電子カム方式によりステ
ッピングモータ１０７，１０８を制御することによって
行われる。

【００１２】一方、絞り装置１１４は、いわゆるガルバ
ノ方式のアクチュエータ１１３とこのアクチュエータ１
１３により開閉駆動される絞り羽根１１４と、絞りの開
閉状態を検出する位置検出素子（ホール素子）１１５と
から構成されている。ＣＣＤ撮像素子１１６からの電気
信号は、Ａ／Ｄ変換回路１１７によってアナログ信号か
らデジタル信号に変換され、信号処理回路１１８に入力
される。信号処理回路１１８は、入力された電気信号か
ら映像信号を作り、この映像信号を記録部に送るととも
に、映像信号のうちの輝度信号成分をマイクロプロセッ
サ１１１に送る。マイクロプロセッサ１１１は、入力さ
れた輝度信号成分が常に適正値になるようにアクチュエ
ータ１１３をフィードバック制御する。

【００１３】この際、マイクロプロセッサ１１１には、
位置検出素子１１５からの出力が、増幅器１２２により
増幅され、さらにＡ／Ｄ変換回路１２３によりアナログ
信号からデジタル信号に変換されて絞りの開閉位置を示
す情報として入力される。マイクロプロセッサ１１１
は、この絞り位置情報に基づいて輝度信号成分が常に適
正値になるように駆動回路１２１に開閉信号を送り、ア
クチュエータ１１３を制御する。マイクロプロセッサ１
１１からは、絞り位置を所定の開閉位置に位置決めする
ための開閉信号を駆動回路１２１に送ることもできる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記撮
影部では、レンズ１０２，１０４の駆動制御について
は、ステッピングモータを駆動源として使用し、直接マ
イクロプロセッサ１１１によるスピード制御や位置制御
を行うことができるにもかかわらず、絞り装置１１４の
駆動源にはガルバノ方式のアクチュエータ１１３を用い
ているため、制御回路が複雑になるだけでなく、絞り位
置情報を得るための増幅器１２２やＡ／Ｄ変換回路１２
３も必要になり、部品点数の増加やコスト増を招くとい
う問題がある。

【００１５】また、近年普及し始めている高画素タイプ
のデジタルスチルカメラでは、絞り装置に、絞り調節機
能とシャッター機能とが必要となっており、上記絞り装
置１１４のようにガルバノ方式のアクチュエータを用い
たのでは、シャッター応答性を確保するために、アクチ
ュエータの大型化を招いたり、シャッター用に別のアク
チュエータを搭載する必要が生じたりして、装置の小型
化に不向きである。

【００１６】なお、上記絞り装置では、ガルバノ方式の
アクチュエータを駆動源として用いているが、例えば、
特開平４−２４８１２２号公報や特開平４−２１２８１
７号公報にて提案されているように、絞り装置の駆動源
としてステッピングモータを用いることもできる。

【００１７】しかしながら、単にガルバノ方式のアクチ
ュエータに代えてステッピングモータを用いたのでは、
レンズの駆動制御と同様に、絞りの位置が初期位置に位
置しているか否かを検出する手段が必要になる。このた
め、部品点数が増し、回路構成や制御が複雑になってし
まう。例えば、特開平４−２１２８１７号公報にて提案
の絞り装置では、絞りのホームポジションを検出するホ
ームポジション検出手段を設けている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明では、ステッピングモータと、このステッ
ピングモータの回転位置制御を行う制御手段とを有して
構成される駆動装置において、上記制御手段に、ステッ
ピングモータにおける励磁コイルに対し、ロータを基準
位置に回転させるための通電条件にて通電させた後、通
電条件の変更によりロータを基準位置とは異なる位置に
回転させるようにしている。

【００１９】つまり、励磁コイルに対する所定の通電条
件での最初の通電（例えば、複数の励磁コイルのうち所
定の励磁コイルに対する所定の通電方向での通電）によ
り、通電前にロータがどの回転位置に位置していようと
も、このロータを基準位置に復帰させ、その後、励磁コ
イルに対する通電条件を変えて（例えば、通電する励磁
コイル、通電量および通電方向のうち少なくとも１つを
変更して）、ロータを基準位置から所望の位置に回転さ
せるようにして、ロータが基準位置に位置したか否かを
検出する手段を不要としている。

【００２０】そして、このような駆動装置を光量調節装
置の駆動に用いた場合において、例えば、静止画撮影が
行われる際に励磁コイルに対して矩形波状の通電を行う
ようにすれば、段階的な光量調節機能や応答性の良いシ
ャッター機能を備えた光量調節装置を実現することが可
能となる。また、例えば、動画撮影が行われる際に複数
の励磁コイルに対する通電量や通電方向をロータの目標
回転位置に応じた通電量比や通電方向に設定すれば、ア
ナログ的な光量調節も可能となり、時々刻々変化する被
写界輝度に対して撮影光量を高精度に一定値等に調節す
ることが可能となる。

【００２１】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１には、本発
明の第１実施形態であるカメラ（静止画撮影および動画
撮影が可能な光学機器）の撮影部の構成を示している。

【００２２】この撮影部における撮影光学系は、被写体
側から順に、フィールドレンズ１、バリエータレンズ
２、絞り・シャッター装置（光量調節装置）１４、アフ
ォーカルレンズ３、フォーカスレンズ４およびＣＣＤ撮
像素子１６が配置されて構成されている。

【００２３】バリエータレンズ２とフォーカスレンズ４
はそれぞれ鏡枠５，６に保持され、これら鏡枠５，６は
不図示のガイド軸によって光軸方向にガイドされる。

【００２４】鏡枠５，６にはラック５ａ，６ａが取り付
けられており、ステッピングモータ７，８の出力軸とし
てのスクリュウ軸７ａ，８ａに噛み合っている。このた
め、ステッピングモータ７，８が作動してスクリュウ軸
７ａ，８ａが正転又は逆転すると、ラック５ａ，６ａと
スクリュウ軸７ａ，８ａとの噛み合い作用によってバリ
エータレンズ２およびフォーカスレンズ４が光軸方向
（矢印方向）に進退駆動される。

【００２５】このようにステッピングモータ７，８によ
りバリエータレンズ２およびフォーカスレンズ４を目標
位置に駆動する場合、まずバリエータレンズ２およびフ
ォーカスレンズ４を基準となる位置（初期位置）にセッ
トし、この初期位置から目標位置まで移動させるために
必要なパルス数の駆動信号をステッピングモータ７，８
に入力する。このため、この撮影部には、バリエータレ
ンズ２およびフォーカスレンズ４が初期位置に位置して
いるか否かを検出する初期位置センサとして、発光素子
と受光素子とが一体となったフォトインターラプタ９，
１０を設けている。

【００２６】この撮影部の制御を司るマイクロプロセッ
サ１１は、フォトインターラプタ９，１０の発光素子と
受光素子の間に鏡枠５，６に設けられた遮光部５ｂ，６
ｂが入り込んで受光素子に発光素子からの光が入射しな
くなったことをもって、バリエータレンズ２およびフォ
ーカスレンズ４が初期位置に位置したことを検出する。

【００２７】なお、遮光部５ｂは、バリエータレンズ２
の望遠側か広角側かのゾーン検出を可能とする形状に設
定されている。また、遮光部６ｂはフォーカスレンズ４
の遠距離物体に対してフォーカスする位置か至近物体に
対してフォーカスする位置かのゾーン検出を可能とする
形状に設定されている。

【００２８】マイクロプロセッサ１１の内部記憶装置１
２には、バリエータレンズ２の初期位置に対する望遠端
と広角端の位置が、ステッピングモータ７の回転量に対
応したステップ数として記憶されている。また、フォー
カスレンズ４に対しても、その初期位置に対して物体距
離とバリエータレンズ２の位置とで決定される位置デー
タがステッピングモータ８の回転量に対応したステップ
数として記憶されている。

【００２９】ステッピングモータ７，８は、マイクロプ
ロセッサ１１からの制御信号が入力されたステッピング
モータ駆動回路１９，２０から出力される駆動信号によ
り駆動される。

【００３０】つまり、撮影光学系の変倍動作およびこれ
に伴う合焦動作は、ビデオカメラなどで一般的に用いら
れているカムデータを利用した電子カム方式によりステ
ッピングモータ７，８を制御することによって行われ
る。

【００３１】一方、絞り・シャッター装置１４は、ステ
ッピングモータ２４と、このステッピングモータ２４に
より開閉駆動される絞り羽根１４ａ，１４ｂと、ステッ
ピングモータ２４の駆動回路２５と、さらにこの駆動回
路２５に制御信号を入力するマイクロプロセッサ１１と
から構成されている。なお、ステッピングモータ駆動回
路２５およびマイクロプロセッサ１１により請求の範囲
にいう制御手段が構成される。

【００３２】ＣＣＤ撮像素子１６からの電気信号は、Ａ
／Ｄ変換回路１７によってアナログ信号からデジタル信
号に変換され、信号処理回路１８に入力される。信号処
理回路１８は、入力された電気信号から映像信号を作
り、この映像信号を記録部に送るとともに、映像信号の
うちの輝度信号成分をマイクロプロセッサ１１に送る。
マイクロプロセッサ１１は、入力された輝度信号成分が
常に適正値になるようにステッピングモータ駆動回路２
５に制御信号を送り、ステッピングモータ２４をフィー
ドバック制御する。

【００３３】ステッピングモータ駆動回路２５は、マイ
クロプロセッサ１１からの制御信号に応じて、ステッピ
ングモータ２４のロータマグネットを初期位置（基準位
置）に復帰させるためのステッピングモータ２４の励磁
コイルに対する通電を行ったり、ロータマグネットを初
期位置から回転させるための励磁コイルに対する通電を
行ったりする。なお、バリエータレンズ２およびフォー
カスレンズ４の駆動とともに、絞り・シャッター装置１
４の駆動もステッピングモータにて行うため、従来のよ
うに絞り装置についてのみガルバノ方式のアクチュエー
タの駆動回路を設ける必要がなくなり、カメラ全体とし
ての制御を容易にすることができる。

【００３４】ズームスイッチ２５は、広角側にズーミン
グ動作させるためのスイッチと、望遠側にズーミング動
作させるためのスイッチとからなり、これらスイッチか
らの信号はマイクロプロセッサ１１に入力される。マイ
クロプロセッサ１１は、入力された信号に応じてステッ
ピングモータ駆動回路１９，２０に制御信号を送り、バ
リエータレンズ２をズーム駆動するともに、このズーム
駆動位置に応じた位置にフォーカシングレンズ４を駆動
する。

【００３５】モード切り換えスイッチ２６は、このカメ
ラによって動画撮影を行う（動画モード）か静止画撮影
を行う（静止画モード）かを選択させるためのスイッチ
である。

【００３６】シャッタースイッチ２７は静止画モードが
選択された場合に、静止画撮影を実行させるためのスイ
ッチである。

【００３７】また、録画スイッチ２８は、動画モードが
選択された場合に、動画撮影の開始および終了を指示す
るためのスイッチである。

【００３８】次に、上記絞り・シャッター装置１４にお
けるステッピングモータ２４の動作原理について、図２
〜図４を用いて詳しく説明する。

【００３９】図２において、５１は外周面に４極着磁さ
れたロータマグネット、５２はロータマグネット５１に
一体回転可能に設けられた出力軸、５３は出力軸５２に
一体回転可能に固定されたレバーである。

【００４０】また、５４は電磁石の一方の磁極となる第
１ステータ、５５は第１ステータ５４を励磁して磁力を
発生させる第１励磁コイル、５６はもう一方の電磁石の
磁極となる第２ステータ、５７は第２ステータ５６を励
磁して磁力を発生させる第２励磁コイルである。これら
電磁石は、ロータマグネット５１の周囲に電気角で９０
°の位相差をもって配置されている。

【００４１】即ち、このステッピングモータ２４は、第
１励磁コイル５５と第２励磁コイル５７に対して９０°
の位相差の交番電流を通電した際に発生する回転磁界に
ロータマグネット５１が同期して回転する２相のステッ
ピングモータである。

【００４２】また、５８，５９は、図中の初期位置から
左右へのレバー５３（つまりは、ロータマグネット５
１）の回転範囲（機械角）をそれぞれ、３６０／（ロー
タマグネット５１の着磁部数＝４）°より小さくなるよ
うに制限するため、レバー５３に当接可能な位置に設け
られた第１および第２ストッパーである。つまり、第１
および第２ストッパー５８，５９によって、レバー５３
の回転範囲は、上記初期位置を中心とした１８０°以下
に制限される。

【００４３】このような構成のステッピングモータ２４
において、図３（Ａ）に示すように、レバー５３が第１
ストッパー５８に当接した状態で第１励磁コイル（所定
の励磁コイル）５５に図中の矢印方向に通電すると、第
１ステータ５４は図示のようにＮ・Ｓ極に磁化され、ロ
ータマグネット５１には図示の方向に回転力が発生す
る。そして、ロータマグネット５１が図２に示す回転位
置に達すると、第１ステータ５４のＮ極およびＳ極とロ
ータマグネット５１のＳ極着磁部およびＮ極着磁部との
吸引力による保持作用によって、ロータマグネット５１
が停止する。この停止位置は、ロータマグネット５１の
ステップ回転位置の１つであり、この後のロータマグネ
ット５１の回転の基準となる初期位置である。

【００４４】一方、図３（Ｂ）に示すように、レバー５
３が第２ストッパー５９に当接した状態においても、第
１励磁コイル５５に図３（Ａ）の状態と同じ方向に通電
すれば、ロータマグネット５１は上記初期位置に復帰す
る。

【００４５】そして、ロータマグネット５１が初期位置
から第１ストッパー５８に当接する手前までの間および
初期位置から第２ストッパー５９に当接する手前までの
間のいずれに位置していても、第１励磁コイル５５に図
３（Ａ），（Ｂ）に示した矢印方向に通電すれば、ロー
タマグネット５１は上記初期位置に復帰する。つまり、
ロータマグネット５１がどのような回転位置に位置して
いても、第１励磁コイル５５に同方向の通電を行うこと
により、ロータマグネット５１は初期位置に復帰する。

【００４６】したがって、従来のステッピングモータを
用いた絞り装置のように、ロータマグネット（あるいは
絞り羽根）が初期位置に位置しているかどうかを検出す
る手段は不要である。

【００４７】但し、ロータマグネット５１の初期位置か
らの回転位置（機械角）が、３６０／（ロータマグネッ
ト５１の着磁部数＝４）°以上になると、第１励磁コイ
ル５５に図中の矢印方向に通電しても、ロータマグネッ
ト５１に初期位置に復帰する方向の回転力は生じず、逆
方向の回転力を生じてしまうため、ストッパー５８，５
９の位置を、上述したように、初期位置から３６０／
（ロータマグネット５１の着磁部数＝４）°の位置より
も初期位置側に設定する必要がある。

【００４８】次に、初期位置に復帰したロータマグネッ
ト５１を、レバー５３が第１又は第２ストッパー５８，
５９に当接する２つのストッパー位置やこれらストッパ
ー位置と初期位置との中間の２つのステップ位置に駆動
する場合について、図４を用いて説明する。

【００４９】図４（Ａ）に示すように、始めにロータマ
グネット５１を初期位置に復帰させるために第１励磁コ
イル５５に矢印方向に通電した後、図４（Ｂ）に示すよ
うに、第２励磁コイル５７に矢印方向に通電するととも
に第１励磁コイル５５への通電をＯＦＦすると、ロータ
マグネット５１は初期位置から矢印方向（右方向）に回
転し、第２ステータ５６のＮ極およびＳ極とロータマグ
ネット５１のＳ極着磁部およびＮ極着磁部との吸引力に
よる保持作用によって図示の中間ステップ位置で停止
する。

【００５０】続いて、図４（Ｃ）に示すように、第１励
磁コイル５５に矢印方向（初期位置復帰時とは逆方向）
の通電を行うとともに第２励磁コイル５７への通電をＯ
ＦＦすると、ロータマグネット５１は位置からさらに
矢印方向（右方向）に回転し、レバー５３が第２ストッ
パー５９に当接するストッパー位置で停止する。

【００５１】一方、ロータマグネット５１が初期位置に
復帰した状態では、図４（Ｂ）に示した方向とは逆方向
に第２励磁コイル５７に通電するとともに第１励磁コイ
ル５５への通電をＯＦＦすると、ロータマグネット５１
は初期位置から左方向に回転し、中間ステップ位置
（図４（Ｂ）参照）で停止する。

【００５２】続いて、第１励磁コイル５５に矢印方向
（初期位置復帰時とは逆方向）の通電を行うとともに第
２励磁コイル５７への通電をＯＦＦすると、ロータマグ
ネット５１は位置からさらに左方向に回転し、レバー
５３が第１ストッパー５８に当接するストッパー位置
（図４（Ｃ）参照）で停止する。

【００５３】このように、ロータマグネット５１を初期
位置に復帰させた後、通電する励磁コイル又は通電方向
を変更するだけで、初期位置を含む５つの停止位置を持
つ絞り・シャッター装置の駆動部（ステッピングモータ
を用いた駆動装置）を実現することができる。

【００５４】ここで、以上の絞り・シャッター装置の５
位置動作は、励磁コイル５５，５７に矩形波通電するこ
とによって実行させることができるが、図５に示すよう
に、励磁コイル５５，５７に、ロータマグネット５１の
目標回転位置に応じて電流値が正弦波状に変化するマイ
クロステップ駆動信号を入力すれば、上記５位置を含む
多数の位置にロータマグネット５１を停止させることが
できる。

【００５５】ロータマグネット５１は、第１励磁コイル
５５にＳＩＮ値＋１００％（＋は図３（Ａ）の矢印方向
を示す）の通電量があり、かつ第２励磁コイル５７にＳ
ＩＮ値０％の通電量がある（通電なし）のときに初期位
置に位置する。

【００５６】そして、ロータマグネット５１を初期位置
から電気角でθ°回転させるには、第１励磁コイル５５
の通電量と第２励磁コイル５７の通電量との比（および
通電方向）を、第１励磁コイル５５の通電量→ＳＩＮ（θ―９０°）第２励磁コイル５７の通電量→ＳＩＮ（θ）で求められる比（および通電方向）に設定すれば、ロー
タマグネット５１の停止位置を略制御することができ
る。

【００５７】なお、マイクロステップ駆動入力の分割数
は適宜設定すればよいが、絞り・シャッター装置におい
て分割数を多くとれば、アナログ的に光量の調節が可能
となり、動画撮影時に最適である。

【００５８】図６には、絞り・シャッター装置１４の構
成を詳しく示している。レバー５３に形成されたピン５
３ａ，５３ｂが絞り羽根１４ａ，１４ｂに形成された長
溝穴１４ｃ，１４ｄに嵌合しており、レバー５３の回転
により、絞り羽根１４ａ，１４ｂは不図示のガイド機構
によりガイドされて図中上下方向にスライドする。レバ
ー５３の回転範囲は、第１および第２ストッパー５８，
５９により制限され、これにより、絞り羽根１４ａ，１
４ｂのスライド範囲も制限される。

【００５９】このように構成される絞り・シャッター装
置１４では、ステッピングモータ２４が作動して絞り羽
根１４ａ，１４ｂがスライド駆動され、開放開口６４を
全開としたりその一部又は全部を遮光したりすることに
より、ＣＣＤ撮像素子１６に入射する光量が調節され
る。

【００６０】図７には、本実施形態のカメラにおける絞
り・シャッター装置１４の制御フローチャートを示して
いる。

【００６１】カメラの電源が投入されると、ＳＴ１０１
にて、上述したモード切換スイッチ２６の状態を検出
し、静止画モードに設定されているか動画モードに設定
されているかを判定する。

【００６２】動画モードであれば、ＳＴ１０２に進み、
ステッピングモータ２４の励磁コイル５５，５７への通
電方式を、図５にて説明した正弦波状のマイクロステッ
プ駆動信号入力とする。そして、ＳＴ１０３に進み、露
出設定をオートモードに設定する。このオートモードで
は、ＣＣＤ撮像素子１６に受光させる撮影光量を、所定
の光量に保つよう制御する。つまり、第１励磁コイル５
５への通電により初期位置が決定された後、動画撮影中
に時々刻々と変化する被写界輝度に対して、撮影光量を
所定の光量に保つための両励磁コイル５５，５７に対す
る通電方向と通電量の比（つまりは、ロータマグネット
５１の目標回転位置）が決定され、アナログ絞りに近似
した光量調節を行う。

【００６３】続いて、ＳＴ１０４にて、録画スイッチ２
８がＯＮか否かを判定し、ＯＮであれば録画を開始し、
ＯＦＦであればＳＴ１０１に戻る。

【００６４】一方、ＳＴ１０１にて、静止画モードが設
定されているときは、ＳＴ１０５に進み、ステッピング
モータ２４の励磁コイル５５，５７への通電方式を矩形
波入力に設定する。そして、ＳＴ１０６にて、露出設定
をプログラムモードに設定する。このプログラムモード
は、被写体の明るさに応じて予めマイクロプロセッサ１
１に記憶させた絞りとシャッター速度との組み合わせを
最適選択する。つまり、絞り羽根１４ａ，１４ｂを絞り
全閉状態と所定の絞り口径が得られる位置との間で高速
駆動して、絞り・シャッター装置１４をインターレース
方式のＣＣＤ画像取り込み用のシャッターとして使用す
る。

【００６５】続いて、ＳＴ１０７にてシャッタースイッ
チ２７がＯＮか否かを判定し、ＯＮであれば静止画取り
込みを行い、ＯＦＦであればＳＴ１０１に戻る。

【００６６】なお、本実施形態では、ステッピングモー
タ２４を２相励磁により駆動する場合について説明した
が、１−２相励磁で駆動すれば、停止位置を簡単に増や
すことができる。

【００６７】（第２実施形態）図８には、本発明の第２
実施形態であるカメラ（静止画撮影および動画撮影が可
能な光学機器）の撮影部の構成を示している。本実施形
態のカメラは、沈胴構造のレンズ鏡筒を有している。な
お、第１実施形態と共通する構成要素については、第１
実施形態と同じ符号を付す。

【００６８】撮影光学系のうち変倍用レンズ３０，３
１，３２は、それぞれ鏡筒３６，３５，３４に保持され
ており、これら鏡筒３６，３５，３４に設けられたカム
フォロワー３６ａ，３５ａ，３４ａはそれぞれ、カム鏡
筒４０に形成されたカム溝４０ｂ，４０ｃ，４０ｄに係
合している。また、鏡筒３４，３５は、固定ガイド軸３
８，３７により光軸方向にガイドされ、鏡筒３６は不図
示の直進ガイド機構により光軸方向にガイドされてい
る。さらに、鏡筒３４には、絞り・シャッター装置４４
が保持されている。

【００６９】カム鏡筒４０にはズームギヤ４０ｆが形成
されており、このズームギヤ４０ｆには、ステッピング
モータ３９の回転を減速する減速機３９ａの出力ギヤ３
９ｂが噛合している。このため、ズームモータ３９が作
動してカム鏡筒４０が正逆回転すると、カム鏡筒４０の
カム溝４０ｂ，４０ｃ，４０ｄによって鏡筒３６，３
５，３４のカムフォロワー３６ａ，３５ａ，３４ａに光
軸方向駆動力が作用し、変倍用レンズ３０，３１，３２
および絞り・シャッター装置４４が光軸方向に駆動され
る。

【００７０】また、上記変倍用レンズ３０，３１，３２
よりも像面側（ＣＣＤ撮像素子１６側）には、焦点調節
用レンズ３３が配置されている。この焦点調節用レンズ
３３は、鏡筒４１により保持されており、鏡筒４１は不
図示の直進ガイド機構によって光軸方向にガイドされ
る。

【００７１】鏡筒４１にはラック４１ａが取り付けられ
ており、このラック４１ａは、ステッピングモータ８の
出力軸であるスクリュー軸８ａに噛み合っている。この
ため、ステッピングモータ８が作動してスクリュー軸８
ａが正逆回転すると、ラック４１ａとスクリュー軸８ａ
との噛み合い作用により焦点調節用レンズ３３が光軸方
向に駆動される。

【００７２】発光素子と受光素子とが一体となったフォ
トインターラプター９，１０が鏡枠４０，４１にそれぞ
れ設けられており、マイクロプロセッサ１１は、発光素
子と受光素子との間に鏡枠４０，４１に設けられた遮光
部４０ｅ，４１ｂが入り込んで発光素子からの光が受光
素子に入射されなくなったことをもって変倍用レンズ３
０，３１，３２および焦点調節用レンズ３３の初期位置
検出を行う。

【００７３】なお、遮光部４０ｅは、変倍用レンズ３
０，３１，３２の望遠側か広角側・収納位置かのゾーン
検出を可能とする形状に設定されている。また、遮光部
４１ｂは、焦点調節用レンズ３３の遠距離物体に対して
フォーカスする位置か至近物体に対してフォーカスする
位置かのゾーン検出を可能とする形状に設定されてい
る。

【００７４】マイクロプロセッサー１１の内部記憶装置
１２には、変倍用レンズ３０，３１，３２の初期位置に
対する望遠端と広角端・収納位置がステッピングモータ
３９の回転量に対応したステップ数として記憶されてい
る。また、焦点調節用レンズ３３については、その初期
位置に対して物体距離と変倍用レンズ３０，３１，３２
の位置とで決定される位置データをステッピングモータ
８の回転量に対応したステップ数として記憶されてい
る。

【００７５】ステッピングモータ３９，８はそれぞれ、
マイクロプロセッサー１１からの制御信号が入力された
ステッピングモータ駆動回路１９，２０から出力される
駆動信号により駆動される。即ち、変倍動作はビデオカ
メラなどで一般的に用いられているカムデータを利用し
た電子カム方式によりステッピングモータ３９，８を制
御することにより行われる。

【００７６】また、絞り・シャッター装置４４は、ステ
ッピングモータ２４と、このステッピングモータ２４に
より開閉駆動される絞り羽根１４ａ，１４ｂと、ステッ
ピングモータ２４の駆動回路２５と、さらにこのステッ
ピングモータの駆動回路２５に制御信号を入力するマイ
クロプロセッサ１１とを有して構成され、具体的には、
第１実施形態の図６にて説明したものと同様に構成され
ている。なお、ステッピングモータ駆動回路２５および
マイクロプロセッサ１１により請求の範囲にいう制御手
段が構成される。

【００７７】ＣＣＤ撮像素子１６からの電気信号は、Ａ
／Ｄ変換回路１７によってアナログ信号からデジタル信
号に変換され、信号処理回路１８に入力される。信号処
理回路１８は、入力された電気信号から映像信号を作
り、この映像信号を記録部に送るとともに、映像信号の
うちの輝度信号成分をマイクロプロセッサ１１に送る。
マイクロプロセッサ１１は、入力された輝度信号成分が
常に適正値になるようにステッピングモータ駆動回路２
５に制御信号を送り、ステッピングモータ２４をフィー
ドバック制御する。

【００７８】ステッピングモータ駆動回路２５は、第１
実施形態で原理説明したのと同様にして、マイクロプロ
セッサ１１からの制御信号に応じて、ステッピングモー
タ２４のロータマグネットを初期位置（基準ステップ位
置）に復帰させるためのステッピングモータ２４の励磁
コイルに対する通電を行ったり、ロータマグネットを初
期位置から回転させるための励磁コイルに対する通電を
行ったりする。

【００７９】ズームスイッチ２５は、広角側にズーミン
グ動作させるためのスイッチと、望遠側ズーミング動作
させるためのスイッチとからなり、これらスイッチから
の信号はマイクロプロセッサ１１に入力される。マイク
ロプロセッサ１１は、入力された信号に応じてステッピ
ングモータ駆動回路１９，２０に制御信号を送り、変倍
用レンズ３０，３１，３２をズーム駆動するともに、こ
のズーム駆動位置に応じた位置に焦点調節用レンズ３３
を駆動する。

【００８０】モード切り換えスイッチ２６は、このカメ
ラによって動画撮影を行う（動画モード）か静止画撮影
を行う（静止画モード）かを選択させるためのスイッチ
である。

【００８１】第１シャッタースイッチ２９ａは、静止画
モードにおける被写体輝度の検出や絞り設定等の撮影準
備動作を行わせるスイッチであり、第２シャッタースイ
ッチ２９ｂは、撮影準備動作の完了後に静止画の撮影を
実行させるスイッチである。

【００８２】なお、図示していないが、動画モードにお
ける動画撮影の開始および終了を指示するスイッチも設
けられている。

【００８３】本実施形態のカメラも、第１実施形態にて
説明した制御フローチャートに従って、静止画モードで
はステッピングモータ２４の励磁コイル５５，５７に矩
形波入力を行い、動画モードでは励磁コイル５５，５７
に正弦波状のマイクロステップ駆動信号の入力を行う。

【００８４】（第３実施形態）図９には、本発明の第３
実施形態である絞り装置（光量調節装置）を示してい
る。この絞り装置は、スチルカメラ等の光学機器に適す
るものである。

【００８５】６０は２相のステッピングモータである。
このステッピングモータ６０は、第１実施形態にて説明
したステッピングモータ２４と同様に構成されており、
駆動原理は第１実施形態において励磁コイルに対し矩形
波通電を行う場合と同じである。つまり、このステッピ
ングモータ６０は、初期位置を含む５位置にて停止させ
ることができる。

【００８６】６１はステッピングモータ６０のロータ
（図示せず）の出力軸６０ａに一体回転可能に固定され
たレバーである。６１，６２はステッピングモータ６０
の本体部に設けられたストッパーであり、レバー６１の
回転範囲（機械角）を、ロータの初期位置を中心とする
（２×３６０／ロータの着磁部数）°より小さい範囲に
制限するため、レバー６１と当接可能に設けられてい
る。

【００８７】また、６３はそれぞれ開口径が異なる複数
個の絞り開口６３ａ〜６３ｅが形成されたターレット絞
り羽根である。このターレット絞り羽根６３は、ロータ
およびレバー６１が初期位置に位置するときに、回転方
向中央に形成された全開絞り開口６３ａが開放開口６４
に重なるようにロータ出力軸６０ａに固定される。小絞
り開口６３ｂ〜６３ｅは、上記５位置のうち初期位置を
除く位置にロータが停止した際に開放開口６４に重なる
ターレット絞り羽根６３上の位置に形成される。

【００８８】このように構成される絞り装置では、不図
示の光学機器からの露出情報に基づいてステッピングモ
ータ６０が駆動され、ターレット絞り羽根６３が、開放
開口６４に対して全開絞り開口６３ａや小絞り開口６３
ｂ〜６３ｅが重なる位置に回転駆動されることにより、
撮像素子や写真フィルムに入射する光量を撮影に適した
光量に調節することができる。

【００８９】なお、以上の各実施形態では、４つの着磁
部を有するロータを備えたステッピングモータを用いた
場合について説明したが、本発明は、４つ以外の数の着
磁部を有するロータを備えたステッピングモータを用い
た場合にも適用することができる。この場合、例えば、
励磁コイル数は変えずに、ロータの着磁部数に合わせて
ステータの極歯数を設定すればよい。

【００９０】また、上記各実施形態では、本発明に係る
ステッピングモータを用いた駆動装置を光量調節装置の
駆動部として用いた場合について説明したが、本発明の
駆動装置は、光量調節装置以外の各種装置の駆動部とし
て用いることも可能である。

【００９１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の駆動装置
によれば、ステッピングモータの励磁コイルに対する所
定の通電条件での最初の通電により、通電前にロータが
どの回転位置に位置していようとも、このロータを基準
ステップ位置に復帰させ、その後、励磁コイルに対する
通電条件を変えて、ロータを基準ステップ位置から所望
のステップ位置に回転させることができるので、ロータ
が基準ステップ位置に位置したか否かを検出する手段を
不要とすることができ、部品数の削減やコスト低下を図
ることができる。

【００９２】そして、このような駆動装置を、光量調節
装置の駆動に用いた場合において、励磁コイルに対して
矩形波状の通電を行うようにすれば、段階的な光量調節
機能や応答性の良いシャッター機能を有する光量調節装
置を実現することができる。また、複数の励磁コイルに
対する通電量や通電方向をロータの目標回転位置に応じ
た通電量比や通電方向に設定するようにすれば、アナロ
グ的な光量調節も可能となり、動画撮影中等に時々刻々
変化する被写界輝度に対して撮影光量を高精度に調節可
能な光量調節装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態である光量調節装置を備
えたカメラの構成図。

【図２】上記光量調節装置におけるステッピングモータ
の構成概念図。

【図３】上記ステッピングモータの動作原理の説明図。

【図４】上記ステッピングモータの動作原理の説明図。

【図５】上記ステッピングモータに対する通電波形図。

【図６】上記光量調節装置の構成図。

【図７】上記カメラの制御フローチャート。

【図８】本発明の第２実施形態であるカメラの構成図。

【図９】本発明の第３実施形態である光量調節装置の構
成図。

【図１０】従来のカメラの構成図。

【符号の説明】

１フィールドレンズ２バリエータレンズ３アフォーカルレンズ４フォーカスレンズ７，８，２４，３９ステッピングモータ９，１０フォトインターラプタ１１マイクロプロセッサ１２内部記憶装置１６ＣＣＤ撮像素子１７Ａ／Ｄ変換回路１８信号処理回路１９，２０，２５ステッピングモータ駆動回路３０〜３２変倍用レンズ３３焦点調節用レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０２Ｐ 8/18 Ｈ０４Ｎ 5/225 ＤＨ０４Ｎ 5/225 5/238 Ｚ 5/238 Ｈ０２Ｐ 8/00 ＮＦターム(参考） 2H002 CC01 CC21 CC23 CC25 CC31 DB06 HA02 HA03 HA21 HA24 JA07 JA08 JA09 2H054 AA01 BB00 2H080 AA20 AA57 AA64 AA69 AA76 5C022 AA11 AA13 AB12 AB21 AB66 AC31 AC32 AC42 AC54 AC56 AC69 AC74 AC79 5H580 AA04 BB09 CA02 CA12 CB02 CB03 CB04 FA10 FA13 FA14 FA23 FA35 FB01 FB05 FC06 GG04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステッピングモータと、このステッピン
グモータの回転位置制御を行う制御手段とを有して構成
される駆動装置において、前記制御手段は、前記ステッピングモータにおける励磁
コイルに対し、ロータを基準位置に回転させるための通
電条件にて通電した後、通電条件を変更してロータを前
記基準位置とは異なる位置に回転させることを特徴とす
るステッピングモータを用いた駆動装置。
【請求項２】前記制御手段は、前記ステッピングモー
タにおける複数の励磁コイルのうち所定の励磁コイルに
対して所定の通電方向に通電することによりロータを基
準位置に回転させた後、通電する励磁コイル、通電量お
よび通電方向のうち少なくとも１つを変更してロータを
前記基準位置とは異なる位置に回転させることを特徴と
する請求項１に記載のステッピングモータを用いた駆動
装置。
【請求項３】前記制御手段は、励磁コイルに対し矩形
波状の通電を行うことを特徴とする請求項１又は２に記
載のステッピングモータを用いた駆動装置。
【請求項４】前記制御手段は、励磁コイルに対し、ロ
ータの目標回転位置に応じて通電量を変更して通電を行
うことことを特徴とする請求項１又は２に記載のステッ
ピングモータを用いた駆動装置。
【請求項５】前記制御手段は、励磁コイルに対し、ロ
ータの目標回転位置に応じて通電量および通電方向を変
更して通電を行うことを特徴とする請求項４に記載のス
テッピングモータを用いた駆動装置。
【請求項６】前記制御手段は、複数の励磁コイルに対
し、ロータの目標回転位置に応じた通電量比で通電を行
うことを特徴とする請求項４又は５に記載のステッピン
グモータを用いた駆動装置。
【請求項７】前記制御手段は、複数の励磁コイルに対
し、ロータの目標回転位置に応じた通電量比および通電
方向で通電を行うことを特徴とする請求項６に記載のス
テッピングモータを用いた駆動装置。
【請求項８】ロータが回転方向に複数の着磁部を有し
ており、前記基準位置からのロータの回転範囲を、（３６０／着
磁部数）°より小さくなるように機械的に制限するスト
ッパーを有することを特徴とする請求項１から７のいず
れかに記載のステッピングモータを用いた駆動装置。
【請求項９】前記ステッピングモータが、回転方向に４つの着磁部を有するロータと、このロータの周囲に電気角９０°の位相差をもって配置
された２つの励磁コイルとを有して構成されていること
を特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のステッ
ピングモータを用いた駆動装置。
【請求項１０】請求項１から９のいずれかに記載の駆
動装置を駆動部に有する装置。
【請求項１１】請求項１から９のいずれかに記載の駆
動装置と、前記ロータにより駆動されて通過光量を変化
させる光量設定部材とを有することを特徴とする光量調
節装置。
【請求項１２】請求項１１に記載の光量調節装置を備
えたことを特徴とする光学機器。
【請求項１３】静止画撮影および動画撮影が可能な光
学機器であって、前記制御手段は、静止画撮影が行われる際には、前記ス
テッピングモータの励磁コイルに対して矩形波状の通電
を行い、動画撮影が行われる際には、励磁コイルに対し
てロータの目標回転位置に応じて少なくとも通電量を変
更して通電を行うことを特徴とする請求項１２に記載の
光学機器。
【請求項１４】前記光通過開口を通過した光量を検出
する光量検出手段を有しており、前記制御手段は、前記光量検出手段により検出された光
量に基づいて前記ステッピングモータの回転位置制御を
行うことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の光学
機器。
【請求項１５】光軸方向に移動可能な光学素子と、こ
の光学素子を駆動するステッピングモータと、前記光学
素子が光軸方向における基準位置に位置しているか否か
を検出する基準位置検出手段とを有することを特徴とす
る請求項１２から１４のいずれかに記載の光学機器。