JPH09211529A

JPH09211529A - 光量調節装置及び光学機器

Info

Publication number: JPH09211529A
Application number: JP1786196A
Authority: JP
Inventors: Osamu Sato; 佐藤　　修
Original assignee: Canon Electronics Inc
Current assignee: Canon Electronics Inc
Priority date: 1996-02-02
Filing date: 1996-02-02
Publication date: 1997-08-15
Anticipated expiration: 2016-02-02
Also published as: JP3650665B2

Abstract

(57)【要約】【課題】簡素な構成の簡単な制御駆動で複数段の絞り
開口を得る光量調節装置を提供する。【解決手段】光量を可変とするために絞り開口を決定
するための光量可変部材と、前記光量可変部材を駆動す
るための駆動源と、前記駆動源の駆動力を光量可変部材
に伝達する伝達手段と、前記駆動源に通電する駆動信号
を形成する絞り制御手段とを有する光量調節装置におい
て、前記駆動源に通電する駆動信号に応じて発生する駆
動力と均衡する負荷を設けて段階的な所望の絞り開口が
得られる絞り開口設定手段を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カメラ等の撮影機
器に搭載される光量調節装置および撮影機器等の光学機
器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の光量調節装置は、特開昭
６３−１１８７２８号公報に記載されているように複数
の絞り開口が設けられている絞り板を手動やモータ等で
巻き上げたバネでチャージし、絞り板に設けられた係止
部と係合する係止爪を電磁石とバネで駆動して絞り開口
を切換えるように構成されている。

【０００３】また、絞り板の位置を検出し、その検出結
果をフィードバックさせて制御するサーボモータで絞り
板を駆動し、絞り開口を切換えるように構成されてい
る。

【０００４】または、特開平１−１０１５２５号公報に
記載されているようにステッピングモータで絞り開閉環
を駆動して絞り羽根で絞り開口を切換えるように構成さ
れている。

【０００５】その他、電磁石とバネ等による往復動作で
絞り開口を切換えるように構成されているものが知られ
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、絞り開口の切換え及び位置決めに、巻き上げ
と係止爪機構・サーボモータ・ステッピングモータ・電
磁石等を利用しているため、以下のような欠点があっ
た。

【０００７】１）バネの巻き上げ機構と係止爪機構・サ
ーボモータ・ステッピングモータ等では、機構が複雑
で、装置が大型化・重量化し、また組立性の悪化、故障
率の増大招く。

【０００８】（２）サーボモータ・ステッピングモータ
等では、負帰還制御・駆動パルス列成形等の制御方法が
複雑かつ困難で、制御駆動回路が大規模となり、発振・
ミスステップ等の誤動作や異音が懸念される。

【０００９】（３）電磁石等の往復駆動装置だけでは、
二つの絞り開口しか得られない。

【００１０】本出願に係る第１の発明の目的は、簡素な
構成の簡単な制御駆動で所望の絞り開口を得ることであ
る。

【００１１】本出願に係る第２の発明の目的は、所望の
絞り開口を任意に設定することである。

【００１２】本出願に係る第３の発明の目的は、絞り開
口と駆動コイルに通電する電流レベルを一駆動方向にお
いて、一対一に対応させることである。

【００１３】本出願に係る第４の発明の目的は、所望の
絞り開口を高精度に位置決めすることである。

【００１４】本出願に係る第５の発明の目的は、必要最
小限の簡素な構成でも絞り開口に対応した負荷を設定可
能にすることである。

【００１５】本出願に係る第６の発明の目的は、駆動コ
イルに通電する電流の０レベル時に対応する絞り開口位
置を、駆動範囲の規制位置間に設けることである。

【００１６】本出願に係る第７の発明の目的は、新たに
専用部品を使用することなく、必要最小限の簡素な構成
で絞り開口に対応した負荷を設定することである。

【００１７】本出願に係る第８の発明の目的は、任意の
位置に任意の数の絞り開口に対応する負荷を設定するこ
とである。

【００１８】本出願に係る第９の発明の目的は、新たに
専用部品を使用することなく、必要最小限の簡素な構成
で絞り開口に対応する負荷を設定することである。

【００１９】本出願に係る第１０の発明は、このような
目的を実現した光量調節装置を用いて簡単に複数段階の
光量調節ができる撮影装置等の光学機器を提供すること
にある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本出願に係る第１の発明は、光量を可変とするため
に絞り開口を決定するための光量可変部材と、前記光量
可変部材を駆動するための駆動源と、前記駆動源の駆動
力を光量可変部材に伝達する伝達手段と、前記駆動源に
通電する駆動信号を形成する絞り制御手段とを有する光
量調節装置において、前記駆動源に通電する駆動信号に
応じて発生する駆動力と均衡する負荷を設けて段階的な
所望の絞り開口が得られる絞り開口設定手段を設けたこ
とを特徴にする光量調節装置にある。

【００２１】また,駆動源は、永久磁石からなるロータ
マグネットと、前記ロータマグネットとエアギャップを
形成して対向配置される強磁性材から成るステータヨー
クと、前記ステータヨークを励磁する駆動コイルとによ
り構成され、絞り制御手段は前記駆動コイルに通電する
電流レベルを可変することを特徴とする。

【００２２】上記構成において、絞り開口設定手段は、
例えば駆動コイルに予め決められている電流レベルを通
電すると、駆動源が光量可変部材を駆動して、それに対
応する所望の絞り開口位置に位置決めするように動作す
る。

【００２３】第２の発明は、。

【００２４】上記構成において、負荷設定手段は、それ
ぞれの負荷を所望の絞り開口位置に設定し、この負荷と
均衡する駆動源の駆動力となる駆動コイルに通電するそ
れぞれの電流レベルに従って光量可変部材を駆動する
と、それぞれの位置で光量可変部材が停止し、それに対
応する所望の絞り開口位置に位置決めするように動作す
る。

【００２５】第３の発明は、前記絞り開口設定手段は、
前記駆動信号に応じて発生する駆動源の複数の駆動力と
均衡する複数の負荷を、前記各所望の絞り開口に設定し
たことを特徴とする。

【００２６】上記構成において、絞り開口設定手段は、
順次増加あるいは減少する負荷を所望の絞り開口位置に
順次設定し、この負荷と均衡する駆動源の駆動力となる
駆動コイルに通電するそれぞれの電流レベルに従って、
一駆動方向から光量可変部材を駆動すると、それぞれの
対応する位置で光量可変部材が停止し、それに対応する
所望の絞り開口位置に位置決めするように動作する。

【００２７】第４の発明は、絞り開口設定手段は、前記
絞り開口位置の順次移動に対応する所望開口に設定する
複数種の負荷と、前記駆動源の複数の駆動力による負荷
の関係が、少なくとも一駆動方向に順次増加あるいは順
次減少するように設定されていることを特徴とする。

【００２８】上記構成において、絞り開口設定手段は、
急激に増加あるいは減少する負荷を所望の絞り開口位置
に設定し、この負荷と均衡する駆動源の駆動力となる駆
動コイルに通電する広い範囲の電流レベルに従って光量
可変部材を駆動すると、その狭い位置で光量可変部材が
停止し、それに対応する所望の絞り開口位置に位置決め
するように動作する。

【００２９】第５の発明は、所望の絞り開口に設定する
負荷の少なくとも一つは、ロータマグネットとステータ
ヨーク間に発生するディテントトルクによって設定する
ことを特徴とする。

【００３０】上記構成において、絞り開口設定手段は、
駆動コイルに通電する例えば電流レベルに従って光量可
変部材を駆動する駆動源の駆動力とディテントトルクに
よる負荷が均衡した位置で光量可変部材が停止し、それ
に対応する所望の絞り開口位置に位置決めするように動
作する。

【００３１】第６の発明は、ディテントトルクによって
設定される負荷は、ディテントトルクの磁気的安定点を
含むことを特徴とする。

【００３２】上記構成において、開口設定手段は、駆動
コイルに通電される零の電流レベルに対応して光量可変
部材を駆動する駆動源の零の駆動力に均衡する零の負荷
となるディテントトルクの磁気的安定点位置で光量可変
部材が停止し、言い換えると、ディテントトルクで光量
可変部材を磁気的安定点位置まで駆動・停止させ、それ
に対応する所望の絞り開口の位置に位置決めするように
動作する。

【００３３】第７の発明は、所望の絞り開口に設定する
負荷の少なくとも一つは、伝達手段の伝達効率を変化さ
せて負荷を設定することを特徴とする。

【００３４】上記構成において、開口設定手段は、所望
の絞り開口位置で駆動源の駆動力を光量可変部材に伝達
する効率を著しく低減あるいは増大させて対応する負荷
を設定し、この負荷と均衡する駆動源の駆動力となる例
えば駆動コイルに通電するそれぞれの電流レベルに従っ
て光量可変部材を駆動すると、それぞれの位置で光量可
変部材が停止し、それに対応する所望の絞り開口位置に
位置決めするように動作する。

【００３５】第８の発明は、所望の絞り開口に設定する
負荷の少なくとも一つは、弾性部材の付勢力を用して負
荷を設定することを特徴とする。

【００３６】上記構成において、開口設定手段は、弾性
部材であるバネ部材の付勢力を付与可能な任意の場所に
負荷を設定でき、この負荷と均衡する駆動源の駆動力と
なる駆動コイルに通電するそれぞれの電流レベルに従っ
て光量可変部材を駆動すると、それぞれの位置で光量可
変部材が停止し、それに対応する所望の絞り開口位置に
位置決めするように動作する。

【００３７】第９の発明は、所望の絞り開口に設定する
負荷の少なくとも一つは、光量可変部材の摺動抵抗を用
いて負荷を設定することを特徴とする。

【００３８】上記構成において、開口設定手段は、所望
の絞り開口位置で光量可変部材の摺動抵抗を著しく低減
あるいは増大させて対応する負荷を設定し、この負荷と
均衡する駆動源の駆動力となる駆動コイルに通電するそ
れぞれの電流レベルに従って光量可変部材を駆動する
と、それぞれの位置で光量可変部材が停止し、それに対
応する所望の絞り開口位置に位置決めするように動作す
る。

【００３９】第１０の発明は、上記の光量調節装置を用
いて結像面への光量を調節することを特徴とする光学機
器にある。

【００４０】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態）図１は本発明の光量調節装置の一実
施形態を示す制御ブロック図でる。

【００４１】同図において、２０は駆動源２１によって
駆動され、通過光量Ｐｓを調整するための絞り開口を決
定する光量可変部材、２１は絞り制御手段２２の駆動電
圧Ｖｃに応じて光量可変部材を設定負荷Ｔｌと均衡する
位置まで駆動する駆動源である。

【００４２】２２は光量検出装置２５の輝度信号Ｙｓと
メモリ２３のデータＤ１・Ｄ４（あるいは操作部のデー
タＤ３）をうけて所望の絞り開口を決定し、この絞り開
口に対応する駆動源２１を駆動する駆動電圧Ｖｃを出力
するとともに決定した絞り開口データＤ４をメモリ２３
に記憶させる絞り制御手段で、駆動回路４０と制御回路
４１と駆動信号切換え回路４２とから構成される。

【００４３】２３は予め設定された絞り開口とそれに対
応する駆動信号ＶａのデータＤ１を記憶しているととも
に現状の絞り開口のデータＤ４を記憶するメモリ、２４
はスイッチのマニュアル操作で外部から絞り開口を指示
するデータＤ３を出力する操作部である。

【００４４】２５は通過光量Ｐｓを検出して輝度信号Ｙ
ｓを出力するＣＣＤである光量検出装置、４０は駆動信
号切換え回路４２の駆動信号Ｖａをうけて駆動源２１を
駆動するための駆動電圧Ｖｃを出力する駆動回路であ
る。

【００４５】４１は光量検出装置２５の輝度信号Ｙｓと
メモリ２３の現状の絞り開口データＤ４と予め設定され
た絞り開口とそれに対応した駆動信号ＶａのデータＤ１
から（あるいは操作部２４のデータＤ３によって）決定
した駆動信号Ｖａを切換えるためのデータＤ２を出力す
るとともに、メモリ２３に新たに決定した絞り開口デー
タＤ４をストアする制御回路、４２は制御回路のデータ
Ｄ２をうけて駆動信号Ｖａを出力する駆動信号切換え回
路である（以下同じ箇所は同一の符号とし、重複する説
明は省略する。）。

【００４６】図２は図１に示すブロック図における駆動
回路４０の回路図を示す。

【００４７】同図において、１は絞り制御手段２２の駆
動電圧Ｖｃをうけて通電される電流Ｉｃによりロータマ
グネット２を回転駆動する駆動コイル（抵抗値Ｒｃ）、
２は駆動コイルの通電する電流Ｉｃにしたがって光量可
変部材２０を駆動するためのロータマグネット、２１は
駆動コイル１とロータマグネット２を含む駆動源であ
る。

【００４８】４０はボルテージフォロワ回路５０と反転
回路５１とから成る駆動回路、４２はＤ／Ａ変換器から
成る駆動信号切換え回路、５０は駆動信号切換え回路４
２の駆動信号Ｖａをうけて電圧バッファした信号を駆動
コイル１の一方の端子に供給するボルテージフォロワ回
路、５１はボルテージフォロワ回路５０の出力電圧を参
照電圧Ｖｆに対して反転して駆動コイル１の他方の端子
に供給する反転回路、である。

【００４９】図３は本実施形態の光量調節装置を搭載し
たビデオカメラのブロック図を示す。

【００５０】Ａは光量可変部材２０と駆動源２１と光量
検出装置２５とフォーカスモータ２８とズームモータ３
１及びフォーカスレンズ２９とズームレンズ３２とを含
むレンズ群から成るレンズ部、Ｂは絞り制御手段２２と
メモリ２３と操作部２４と映像信号処理回路２６とオー
トフォーカス制御部２７及びズームモータ制御部３０と
から成るカメラ制御回路部、２０は光量可変部材６・７
・１２から成る絞り開口を決定するための光量可変部材
である。

【００５１】２４はスイッチのマニュアル操作で外部か
ら絞り値（絞り開口）の他に拡大比と焦点移動を指示す
るデータを出力する操作部、２６は光量検出装置２５の
輝度信号Ｙｓからビデオ信号を出力する映像信号処理回
路である。

【００５２】２７は光量検出装置２５の輝度信号Ｙｓと
メモリ２３の制御と現状の絞り値（絞り開口）データ及
びズームモータ制御部の情報から（あるいは操作部２４
の出力信号にしたがって）オートフォーカスモータ２８
を駆動して被写体の焦点を合致させるためのオートフォ
ーカス制御部である。

【００５３】２８はオートフォーカス２７の出力信号に
従ってフォーカスレンズ２９を駆動するためのオートフ
ォーカスモータ、２９は被写体の焦点を光量検出装置２
５上に合致させるためのフォーカスレンズ、３０は操作
部２４の出力信号及びメモリ２３のデータからズームモ
ータ３１を駆動して映像の拡大比を可変させるためのズ
ームモータ制御部、３１はズームモータ制御部３０の出
力信号に従ってズームレンズ３２を駆動するためのズー
ムモータ、３２は光量検出装置上の映像の拡大比を可変
させるズームレンズ、３３は被写体である。

【００５４】図４は本実施形態の光量調節装置の分解斜
視図を示す。

【００５５】１はコイルボビン１ａに巻き回されてステ
ータヨーク３−１に装着されている駆動コイル、１ａは
駆動コイルを巻き回すためのコイルボビン、２は伝達部
材９の回転軸９ｃに装着され、ステータヨーク３−１・
３−２の先端部に形成された円周部内に空壁を有して回
転自在に配置されているラジアル方向に二極で着磁され
ているロータマグネット、３−１は駆動コイルが巻き回
されて、ロータマグネット２と空壁を介して対抗配置さ
れている円周部に開角が９０度より大である磁極３ａが
形成された強磁性体から成るステータヨークである。

【００５６】３−２はステータヨーク３−１と連結さ
れ、ロータマグネット２と空壁を介して対抗配置されて
いる円周部に開角が９０度より大である磁極３ｂが形成
された強磁性体から成るステータヨークで、ステータヨ
ーク３−１とステータヨーク３−２は、ロータマグネッ
ト２と磁気回路を構成するとともに、磁気的安定点を駆
動範囲である所望（Ｆ８）の絞り値に設定することでデ
ィテントトルクによる負荷を設定するためのものであ
る。

【００５７】４は光量を通過させる開口部４ａと、伝達
部材９の回転軸９ｃの一方を軸支するための軸受部４ｂ
と、伝達部材９の駆動ピン９ｂ周辺部と当接するストッ
パ４ｃと、伝達部材９の駆動ピン９ａ周辺部と当接する
ストッパ４ｄとが形成され、各部材を支持・係止するた
めの地板、５は伝達部材９の回転軸９ｃの他方の軸受の
ためのキャップである。

【００５８】６は伝達部材９の駆動ピン９ａと嵌合して
伝達部材からの駆動力を伝達するためのスリット６ａと
摩擦係数の著しく大なる粗面部６ｂを有し、通過する光
量を調整するための光量可変部材、６ｂは光量可変部材
１２とＦ１６〜Ｆ２２の絞り値範囲で摺動して負荷を設
定するための負荷設定手段である摩擦係数の著しく大な
る粗面部である。

【００５９】７は伝達部材９の駆動ピン９ｂと嵌合して
伝達部材からの駆動力を伝達するためのスリット７ａを
有し、通過する光量を調整するための光量可変部材であ
る。８は光量を通過させるための開口部８ａを有し、光
量可変部材６・７・１２を支持する絞りケース、９は光
量可変部材６のスリット６ａと嵌合する駆動ピン９ａ
と、光量可変部材７のスリット７ａ及び光量可変部材１
２のスリット１２ａと嵌合する駆動ピン９ｂと、ロー
タマグネット２が圧入装着される回転軸９ｃと、バネ部
材１３の作動アーム１３ｃとＦ２〜Ｆ４の絞り値範囲で
当接するバネ作動ピン９ｄを有し、ロータマグネット２
の駆動トルクを光量可変部材６・７・１２に伝達するた
めの伝達部材で、地板４のストッパ４ｃ・４ｄに駆動ピ
ン９ｂ・９ａの周辺部が当接してロータマグネット２の
駆動範囲及び光量可変部材６・７・１２の移動範囲を規
制するための規制手段としての機能を有する。

【００６０】１０は駆動コイル１の端子がハンダ付けさ
れて絞り制御手段２２の駆動電圧Ｖｃをうけるためのプ
リント基板、１１は通過光量の光軸である。

【００６１】１２は通過する光量を調整するための光量
可変部材で、伝達部材９の駆動ピン９ｂと嵌合するＬ字
型スリット１２ａを有していて、この嵌合関係はＦ１１
〜Ｆ２２の絞り値範囲では当接し、Ｆ２〜Ｆ１１までは
当接しないように伝達効率を０から１００パーセント近
くまで変化させて負荷を設定できるようになっている。

【００６２】１３は弾性部材であるバネ部材で、支持す
るためのコイル内径１３ａと、一端を固定するための固
定アーム１３ｂと、バネ作動ピン９ｄとＦ２〜Ｆ４の絞
り値範囲で当接して付勢しながら共に作動する作動アー
ム１３ｃとを有し、Ｆ２〜Ｆ４の絞り値範囲で伝達部材
を付勢して負荷を設定する。

【００６３】ここで、駆動源２１は駆動コイル１とロー
タマグネット２とステータヨーク３−１・３−２で構成
されている。

【００６４】上記した構成の本実施形態においては、光
量可変部材６・７・１２によりＦ２・Ｆ４・Ｆ８・Ｆ１
１・Ｆ１６・Ｆ２２に相当する６段階の絞り開口を駆動
範囲内に順次設定している。

【００６５】図５は図４の光量調節装置の平面図を示
す。

【００６６】図５において、地板４はバネ部材１３の固
定アーム１３ｂが装着されて固定するためのバネ部材固
定ピン４ｅと、バネ部材１３の支持するためのコイル内
径１３ａが装着されて支持するためのバネ部材支持ピン
４ｆと、バネ部材１３の作動アーム１３ｃをチャージし
た状態で、Ｆ２〜Ｆ４の絞り値範囲に限定した範囲で作
動可能に保持するためのバネ部材付勢保持ピン４ｇとを
有する。

【００６７】図６は本実施形態の一相励磁モータのモデ
ル図であり、Θａはステータヨーク３−１の磁極３ａの
９０度より大なる開角、Θｂはステータヨーク３−２の
磁極３ｂの９０度より大なる開角、Θｃはロータマグネ
ット２のＮ極位置での駆動規制範囲である。

【００６８】６０はロータマグネット２のＮ極位置での
開放絞りの規制位置、６１はロータマグネット２のＮ極
位置での小絞りの規制位置、ロータマグネット２のＮ・
Ｓは着磁磁極の磁極極性位置を示す。

【００６９】×はロータマグネット２とステータヨーク
３−１・３−２間におけるロータマグネット２のＮ極位
置での磁気的安定点、○はロータマグネット２のＮ極位
置での磁気的不安定点を示す。

【００７０】×○間の矢印はロータマグネット２のＮ
（あるいはＳ）磁極のその角度位置でのロータマグネッ
ト２とステータヨーク３−１・３−２の磁極間に働くデ
ィテントトルク（ロータマグネットが安定位置に止まろ
うとする回転力）の方向、＋は反時計回り方向である。

【００７１】図７は本実施形態の各手段の絞り開口にお
ける設定負荷トルクのグラフであり、トルクの＋方向
は、図６の反時計回り方向への回転力である。

【００７２】（ａ）は本実施形態のディテントトルクに
よって負荷を設定した絞り開口におけるディテントトル
クを示したグラフで、図６における磁極３ａ・３ｂの開
角が９０度より大なるステータヨーク３−１・３−２と
ラジアル方向に２極に着磁されたロータマグネット２と
の間に発生するディテントトルクの零トルクとなる磁気
的安定点（×）をＦ８の絞り値である絞り開口位置に設
定し、その他の領域では、ディテントトルクは磁気的安
定点にロータマグネット２を付勢するように働く。

【００７３】（ｂ）は本実施形態の駆動範囲の規制手段
によって負荷を設定した絞り開口における負荷トルクを
示したグラフで、駆動範囲の規制手段による一方の開放
絞りの規制位置６０（ストッパ４ｄと駆動ピン９ａ周辺
部による規制）での負荷をＦ２の絞り値である絞り開口
位置に設定し、他方の小絞りの規制位置６１（ストッパ
４ｃと駆動ピン９ｂ周辺部による規制）での負荷をＦ２
２の絞り値である絞り開口位置に設定している。

【００７４】（ｃ）は本実施形態の弾性部材であるバネ
部材の付勢力によって負荷を設定した絞り開口における
バネトルクを示したグラフで、チャージされていたバネ
部材１３のバネトルクが突然Ｆ４からＦ２の絞り値であ
る絞り開口位置範囲までほぼ一定に小絞り方向に付勢さ
れるように負荷を設定している。

【００７５】（ｄ）は本実施形態の伝達効率を変化させ
て負荷を設定した絞り開口における負荷トルクを示した
グラフで、Ｌ字型スリット１２ａと駆動ピンがＦ１１か
らＦ２２の絞り値である絞り開口位置範囲までだけ当接
してロータマグネット２の駆動力を伝達するように負荷
を設定している。ここで、矢印は移動方向を示し、移動
方向によって負荷トルクの極性が逆転している。

【００７６】（ｅ）は本実施形態の光量可変部材の摺動
抵抗によって負荷を設定した絞り開口における負荷トル
クを示したグラフで、光量可変部材６の摩擦係数の著し
く大なる粗面部６ｂと光量可変部材１２がＦ１６からＦ
２２の絞り値である絞り開口位置範囲まで摺動するよう
に負荷を設定している。なお、矢印は移動方向を示し、
移動方向によって負荷トルクの極性が逆転している。

【００７７】図８は本実施形態の総合した絞り開口にお
ける設定負荷トルクのグラフであり、図７に示す各負荷
を合成したもので、矢印は移動方向を示し、移動方向に
よって負荷トルクに履歴がみられる。

【００７８】すなわち、各Ｆ値に対して負荷トルクが急
激に増加あるいは減少するように設定され、また負荷ト
ルクはＦ２からＦ２２への移動方向において順次増加す
るようになっている。

【００７９】特にＦ８からＦ２２までの負荷トルクには
光量可変部材１２のＬ字型スリット１２ａと駆動ピンと
の係合による履歴があるため、この間のＦ値への移動
は、Ｆ８方向から移動する必要がある。

【００８０】図９は本実施形態の制御信号波形のタイミ
ングチャート図であり、駆動信号切換え回路の駆動信号
ＶａがＶ１からＶ６まで変化すると、それに従って駆動
コイルに通電する電流ＩｃのレベルがＩ１からＩ６まで
変化し、それに対応する負荷トルクに設定されている絞
り開口がＦ２からＦ２２のそれぞれのＦ値に決定され
る。

【００８１】Ｆ１１・Ｆ１６に絞り開口を決定するに
は、Ｆ８から順次移動させるように駆動制御されてい
る。

【００８２】駆動信号Ｖａを駆動回路４０の反転回路５
１における参照電圧Ｖｆと同等にすれば、通電電流Ｉｃ
は、零レベル（Ｉ３）となり、負荷トルクによって光量
制御部材２０が駆動移動されて、Ｆ８の絞り開口とな
る。

【００８３】上記構成において、被写体３３からの撮像
光がレンズ部Ａのレンズ群及び光量可変部材２０（６・
７・１２）の絞り開口を通過し、光量検出装置２５に結
像する。光量検出装置２５では、撮像光の光量に従って
輝度信号Ｙｓを絞り制御手段２２・映像信号処理回路２
６・オートフォーカス制御部２７に出力する。

【００８４】上記通過光量に比例した輝度信号Ｙｓをう
けて、絞り制御手段２２の制御回路４１では、適正露光
量と輝度信号Ｙｓを比較し、その差分と、メモリ２３の
現状の絞り値（絞り開口）データＤ４と、メモリ２３の
予め設定されている絞り値（絞り開口）とそれに対応す
る駆動信号ＶａのデータＤ１とから所望の絞り値（絞り
開口）を決定し、駆動信号Ｖａを切換えるためのデータ
Ｄ２を絞り制御手段２２の駆動信号切換え回路４２に出
力する。

【００８５】前記駆動信号Ｖａを示すデジタルのデータ
Ｄ２をうけて、駆動信号切換え回路４２のＤ／Ａ変換器
は、デジタルのデータＤ２をアナログの駆動信号Ｖａに
変換して絞り制御手段２２の駆動回路４０に出力する。

【００８６】前記アナログの駆動信号Ｖａをうけて、駆
動回路４０のボルテージフォロワ回路５０は、駆動信号
Ｖａをバッファして駆動源２１の駆動コイル１における
一方の端子に出力するとともに駆動回路４０の反転回路
５１に出力する。

【００８７】反転回路５１では、駆動コイル１の一方の
端子の電圧を参照電圧Ｖｆに対して反転させて駆動コイ
ル１の他方の端子に出力し、駆動源２１の駆動コイル１
の両端に正・負の駆動電圧Ｖｃを印可可能にする。

【００８８】前記駆動電圧Ｖｃが印可された駆動コイル
１（抵抗：Ｒｃ）には、駆動電圧Ｖｃに従った電流Ｉｃ
（Ｖｃ／Ｒｃ）が通電されて、通電電流Ｉｃに応じた駆
動トルクで駆動源２１のロータマグネット２を回転駆動
させる。

【００８９】ロータマグネット２は、通電電流Ｉｃに応
じた駆動トルクで伝達部材９を介して光量可変部材２０
（６・７・１２）を駆動移動させる。

【００９０】ここで、前記駆動源の通電電流Ｉｃに応じ
た駆動トルクに抗する負荷トルクが、図７に示す各手段
によって各絞り値に設定され、図８の示すように各絞り
値に各絞り値間よりも急激に増加あるいは減少する負荷
トルクがＦ２→Ｆ２２の移動方向にかけて順次増加する
ように設定されている。

【００９１】従って、各絞り値に設定された急激に増加
あるいは減少する負荷トルクに均衡する前記駆動トルク
を与えれば、ロータマグネット２は各絞り値に対応する
位置に停止して光量可変部材２０（６・７・１２）を位
置決めする。

【００９２】特に、Ｆ１１・Ｆ１６の絞り値位置に位置
決めさせるためには、いったんＦ８の絞り値位置（駆動
トルク＝零）に移動した後、Ｆ２２に向かって移動する
ように駆動トルクを与える。

【００９３】この制御の各信号と絞り開口位置のようす
は、図９に示すように、駆動信号Ｖａで決定する駆動コ
イル１に通電する電流Ｉｃに応じた駆動トルクが、各絞
り値（各絞り開口）に設定された負荷と釣り合って各絞
り値（各絞り開口）位置に停止する。

【００９４】つまり、各絞り値に設定された負荷トルク
に均衡する前記駆動トルクを与える駆動コイル１に通電
する電流Ｉｃを決定すれば、光量可変部材２０（６・７
・１２）を各絞り値の位置に位置決めできる。

【００９５】各絞り値に対応する位置に位置決めされた
光量可変部材２０（６・７・１２）は、絞り値に対応す
る絞り開口を決定する。

【００９６】この結果、駆動源２１の駆動トルクによっ
て駆動移動される光量可変部材２０（６・７・１２）
は、絞り開口を決定してレンズ部Ａのレンズ群を通過す
る撮像光の光量を可変し、光量検出装置２５の結像光量
を適正な露光量に調整する。

【００９７】また操作部２４でダイアルがまわされて絞
り値が設定されると、絞り制御手段２２が操作部２４か
らの設定情報Ｄ３に従って、上述したように駆動コイル
１に通電する電流Ｉｃを決定する駆動電圧Ｖｃを駆動源
２１に出力し、駆動源２１を駆動して光量可変部材２０
（６・７・１２）を移動させ、所望の絞り開口（絞り
値）を得る。

【００９８】オートフォーカス制御部では、輝度信号Ｙ
ｓから焦点のズレを検出し、オートフォーカスモータ２
８を駆動してフォーカスレンズ２９を前後に微小移動さ
せて移動方向を決め、予め設定されている駆動制御情報
とこの時の絞り値データＤ４をメモリ２３から取り出し
てオートフォーカスモータ２８を駆動してフォーカスレ
ンズ２９を移動させてフォーカス動作を行い、光量検出
装置２５への結像の焦点を合致させる。

【００９９】操作部２４でズームスイッチが押されて拡
大比が設定されると、ズームモータ制御部３０が操作部
２４からの信号に従ってズームモータ３１を駆動してズ
ームレンズ３２を移動させ、撮像の倍率を変化させる。

【０１００】この時、ズームモータ制御部３０からズー
ム動作情報がオートフォーカス制御部２７に送られ、ズ
ーム動作で焦点がずれないようにオートフォーカス制御
部２７がメモリ２３に設定されている駆動情報に基づい
て、オートフォーカスモータ２８を駆動してフォーカス
レンズ２９を移動させてフォーカス動作を行う。

【０１０１】また操作部２４でフォーカスダイアルがま
わされて焦点移動を設定されると、オートフォーカス制
御部２７が操作部２４からの信号に従ってオートフォー
カスモータ２８を駆動しフォーカスレンズ２９を移動さ
せて焦点を変動させる。

【０１０２】映像信号処理回路では、上記のように調整
された撮像光に従って出力された輝度信号Ｙｓをビデオ
信号に変換して出力する。

【０１０３】また、伝達部材９の規制手段によって規制
される規制位置はロータマグネットの１８０度以下の回
転範囲であり、好ましくは６０度である。

【０１０４】本発明は上記の実施形態に限定されるもの
ではなく、光量検出装置２５は太陽電池や光抵抗変化素
子等の光センサーであるもの、駆動回路４０の出力段に
エミッタフォロワ等の電力増幅回路が付加されているも
の、駆動回路４０の反転回路５１のＶｆがグランド電位
（零）であるもの、駆動コイル１の他端子がグランド電
位（零）に接続されているもの（反転回路５１は削
除）、駆動信号切換え回路４２がマルチプレクサやアナ
ログスイッチ及びリレー回路等のスイッチ回路であるも
の、ロータマグネット２と伝達部材９が一体成形された
もの、ステータヨーク３−１と３−２が駆動コイル１が
装着可能に一体となるものであってもよい。（第２の実施形態）図１０および図１１は第２の実施形
態を示す。

【０１０５】第２の実施形態は、第１の実施形態におい
て、光量可変部材１２を取り除き、伝達効率による負荷
設定手段と摺動摩擦抵抗による負荷設定手段を利用しな
い場合の実施形態であり、共通部分の説明は省略し、相
違部分のみ説明する。

【０１０６】図１０は、第２の実施形態を表す絞り開口
における設定負荷トルクのグラフで有り、図７の（ｄ）
に示す伝達効率による負荷トルクと、（ｅ）に示す摺動
抵抗による負荷トルクを除いた、（ａ）のディテントト
ルクによる負荷トルクと、（ｂ）駆動範囲の規制手段に
よる負荷トルクと、（ｃ）弾性部材であるバネ部材の付
勢力による負荷トルクとの合成のグラフである。

【０１０７】各Ｆ値に対して、負荷トルクが急激に増加
あるいは減少するように設定され、また負荷トルクは移
動方向にかかわらずに順次増加あるいは減少するように
なって、絞り開口のＦ値に対して一対一で対応する唯一
つの負荷を設定している。

【０１０８】図１１は、第２の実施形態を表す制御信号
波形のタイミングチャート図面で有り、駆動信号切換え
回路の駆動信号ＶａがＶ１からＶ６まで変化すると、そ
れに従って駆動コイルに通電する電流ＩｃのレベルがＩ
１からＩ６まで変化し、それに対応する負荷トルクに設
定されている絞り開口がＦ２からＦ２２のそれぞれの絞
り値に唯一つに決定される。

【０１０９】上記構成においては、第１の実施形態のよ
うな移動方向を限定する必要はなく、この制御の各信号
と絞り開口位置のようすは、図１１に示すように、駆動
信号Ｖａで決定する駆動コイル１に通電する電流Ｉｃに
応じた駆動トルクが、各絞り値（各絞り開口）に設定さ
れた唯一つの負荷と釣り合って各絞り値（各絞り開口）
位置に停止する。

【０１１０】つまり、各絞り値に設定された負荷トルク
に均衡する前記駆動トルクを与える駆動コイル１に通電
する電流Ｉｃを決定すれば、光量可変部材２０（６・
７）を各絞り値の唯一つの位置に位置決めできる。

【０１１１】

【発明の効果】以上説明したように、本出願に係る第１
の発明によれば、駆動源に通電する駆動信号レベルを切
換えるだけで簡単に段階的な所望の絞り開口を得ること
ができる。

【０１１２】本出願に係る第２の発明によれば、自由度
の高い負荷の設定によって、負荷の設定が可能な任意の
位置に所望の絞り開口を容易に設定できる。

【０１１３】本出願に係る第３の発明によれば、駆動コ
イルに通電する電流レベルを一駆動方向から切換えるだ
けで簡単に所望の絞り開口を得ることができる。

【０１１４】本出願に係る第４の発明によれば、駆動コ
イルに通電する電流レベルに応じた駆動源の駆動力にバ
ラツキがあっても、その駆動力と均衡する負荷の変化が
急激に増加あるいは減少するために、所望の絞り開口位
置からのズレ等の誤差が少ない、高精度な光量調節装置
を得ることができる。

【０１１５】本出願に係る第５の発明によれば、必要最
小限の構成で負荷を設定して所望の絞り開口が得られ、
簡素な装置で小型化が可能となる。

【０１１６】本出願に係る第６の発明によれば、容易に
実現可能でかつ誤差の少ない零の駆動力に対応する零の
負荷となるディテントトルクの磁気的安定点を所望の絞
り開口位置に設けるために、容易にかつ誤差の少ない所
望の絞り開口を得ることができる。

【０１１７】本出願に係る第７の発明によれば、必要最
小限の構成で負荷を設定して所望の絞り開口が得られ、
簡素な装置で小型化が可能となる。

【０１１８】本出願に係る第８の発明によれば、設定自
由度の高いバネ部材等の弾性部材で負荷を設定できるた
め、負荷の設定可能な任意の位置に所望の絞り開口を設
定できる。

【０１１９】本出願に係る第９の発明によれば、必要最
小限の構成で負荷を設定して所望の絞り開口が得られ、
簡素な装置で小型化が可能となる。

【０１２０】本出願に係る第１０の発明によれば、複数
段階の光量調節を簡単に、高精度に実現し、簡単な操作
で高画質の撮影ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の制御ブロック図である。

【図２】本発明の一実施形態の制御駆動回路図である。

【図３】本発明の一実施形態の光量調節装置を搭載した
ビデオカメラのブロック図である。

【図４】本発明の一実施形態の分解斜視図である。

【図５】本発明の一実施形態の平面図である

【図６】本発明の一実施形態の一相励磁モータのモデル
図である。

【図７】本発明の一実施形態の各手段の絞り開口におけ
る設定負荷トルクのグラフである。

【図８】本発明の一実施形態の総合した絞り開口におけ
る設定負荷トルクのグラフである。

【図９】本発明の一実施形態の制御信号波形のタイミン
グチャート図である。

【図１０】本発明の第二の実施形態の絞り開口における
設定負荷トルクのグラフである。

【図１１】本発明の第二の実施形態の制御信号波形のタ
イミングチャート図である。

【符号の説明】

１・・・駆動コイル２・・・ロータマグネット３−１、３−２・・・ステータヨーク９・・・伝達
部材６、７、１２、２０・・・光量可変部材１３・・・
バネ部材２２・・・絞り制御手段２１・・・駆動源

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年９月２５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】光量調節装置及び光学機器

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００２】

【０００６】

【０００７】（１）バネの巻き上げ機構と係止爪機構・
サーボモータ・ステッピングモータ等では、機構が複雑
で、装置が大型化・重量化し、また組立性の悪化、故障
率の増大招く。

【００１０】本出願に係る第１、第２の発明の目的は、
簡素な構成の簡単な制御駆動で所望の絞り開口を得るこ
とである。

【００１１】本出願に係る第３の発明の目的は、所望の
絞り開口を任意に設定することである。

【００１２】本出願に係る第４の発明の目的は、絞り開
口と駆動コイルに通電する電流レベルを一駆動方向にお
いて、一対一に対応させることである。

【００１３】本出願に係る第５の発明の目的は、所望の
絞り開口を高精度に位置決めすることである。

【００１４】本出願に係る第６の発明の目的は、必要最
小限の簡素な構成でも絞り開口に対応した負荷を設定可
能にすることである。

【００１５】本出願に係る第７の発明の目的は、駆動コ
イルに通電する電流の０レベル時に対応する絞り開口位
置を、駆動範囲の規制位置間に設けることである。

【００１６】本出願に係る第８の発明の目的は、新たに
専用部品を使用することなく、必要最小限の簡素な構成
で絞り開口に対応した負荷を設定することである。

【００１７】本出願に係る第９の発明の目的は、任意の
位置に任意の数の絞り開口に対応する負荷を設定するこ
とである。

【００１８】本出願に係る第１０の発明の目的は、新た
に専用部品を使用することなく、必要最小限の簡素な構
成で絞り開口に対応する負荷を設定することである。

【００１９】本出願に係る第１１の発明は、このような
目的を実現した光量調節装置を用いて簡単に複数段階の
光量調節ができる撮影装置等の光学機器を提供すること
にある。

【００２０】

【００２１】また、第２の発明では、駆動源は、永久磁
石からなるロータマグネットと、前記ロータマグネット
とエアギャップを形成して対向配置される強磁性材から
成るステータヨークと、前記ステータヨークを励磁する
駆動コイルとにより構成され、絞り制御手段は前記駆動
コイルに通電する電流レベルを可変することを特徴とす
る。

【００２３】第３の発明は、前記絞り開口設定手段は、
前記駆動信号に応じて発生する駆動源の複数の駆動力と
均衡する複数の負荷を、前記各所望の絞り開口に設定し
たことを特徴とする。

【００２５】第４の発明は、絞り開口設定手段は、前記
絞り開口位置の順次移動に対応する所望開口に設定する
複数種の負荷と、前記駆動源の複数の駆動力による負荷
の関係が、少なくとも一駆動方向に順次増加あるいは順
次減少するように設定されていることを特徴とする。

【００２７】第５の発明では、絞り開口設定手段は、前
記所望の絞り開口位置に設定する負荷の変化が、前記所
望の絞り開口位置間の負荷の変化に比べて、急激に増加
あるいは減少するように設定されていることを特徴とす
る。

【００２９】第６の発明は、所望の絞り開口に設定する
負荷の少なくとも一つは、ロータマグネットとステータ
ヨーク間に発生するディテントトルクによって設定する
ことを特徴とする。

【００３１】第７の発明は、ディテントトルクによって
設定される負荷は、ディテントトルクの磁気的安定点を
含むことを特徴とする。

【００３３】第８の発明は、所望の絞り開口に設定する
負荷の少なくとも一つは、伝達手段の伝達効率を変化さ
せて負荷を設定することを特徴とする。

【００３５】第９の発明は、所望の絞り開口に設定する
負荷の少なくとも一つは、弾性部材の付勢力を用して負
荷を設定することを特徴とする。

【００３７】第１０の発明は、所望の絞り開口に設定す
る負荷の少なくとも一つは、光量可変部材の摺動抵抗を
用いて負荷を設定することを特徴とする。

【００３９】第１１の発明は、上記の光量調節装置を用
いて結像面への光量を調節することを特徴とする光学機
器にある。

【００４０】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図１は本発明の光量調節装置の一実
施形態を示す制御ブロック図である。

【００４１】同図において、２０は駆動源２１によって
駆動され、通過光量Ｐｓを調整するための絞り開口を決
定する光量可変部材、２１は絞り制御手段２２の駆動電
圧Ｖｃに応じて光量可変部材を設定負荷Ｔｅと均衡する
位置まで駆動する駆動源である。

【００６５】図５は図４の光量調節装置の平面図を示
す。

【０１１１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の制御ブロック図である。

【図２】本発明の一実施形態の制御駆動回路図である。

【図４】本発明の一実施形態の分解斜視図である。

【図５】本発明の一実施形態の平面図である

【符号の説明】１・・・駆動コイル２・・・ロータマグネット３−１、３−２・・・ステータヨーク９・・・伝達
部材６、７、１２、２０・・・光量可変部材１３・・・
バネ部材２２・・・絞り制御手段２１・・・駆動源

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図９

【補正方法】変更

【補正内容】

【図９】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光量を可変とするために絞り開口を決定
するための光量可変部材と、前記光量可変部材を駆動す
るための駆動源と、前記駆動源の駆動力を光量可変部材
に伝達する伝達手段と、前記駆動源に通電する駆動信号
を形成する絞り制御手段とを有する光量調節装置におい
て、前記駆動源に通電する駆動信号に応じて発生する駆動力
と均衡する負荷を設けて段階的な所望の絞り開口が得ら
れる絞り開口設定手段を設けたことを特徴にする光量調
節装置。
【請求項２】請求項１において、駆動源は、永久磁石
からなるロータマグネットと、前記ロータマグネットと
エアギャップを形成して対向配置される強磁性材から成
るステータヨークと、前記ステータヨークを励磁する駆
動コイルとにより構成され、絞り制御手段は前記駆動コ
イルに通電する電流レベルを可変することを特徴とする
光量調節装置。
【請求項３】請求項１または２において、前記絞り開
口設定手段は、前記駆動信号に応じて発生する駆動源の
複数の駆動力と均衡する複数の負荷を、前記各所望の絞
り開口に設定したことを特徴とする光量調節装置。
【請求項４】請求項３において、前記絞り開口設定手
段は、前記絞り開口位置の順次移動に対応する所望開口
に設定する複数種の負荷と、前記駆動源の複数の駆動力
による負荷の関係が、少なくとも一駆動方向に順次増加
あるいは順次減少するように設定されていることを特徴
とする光量調節装置。
【請求項５】請求項４において、前記絞り開口設定手
段は、前記所望の絞り開口位置に設定する負荷の変化
が、前記所望の絞り開口位置間の負荷の変化に比べて、
急激に増加あるいは減少するように設定されていること
を特徴とする光量調節装置。
【請求項６】請求項２、３または５において、前記所
望の絞り開口に設定する負荷の少なくとも一つは、前記
ロータマグネットと前記ステータヨーク間に発生するデ
ィテントトルクによって設定することを特徴とする光量
調節装置。
【請求項７】請求項６において、前記ディテントト
ルクによって設定される前記負荷は、前記ディテントト
ルクの磁気的安定点を含むことを特徴とする光量調節装
置。
【請求項８】請求項１、２、３または５において、
前記所望の絞り開口に設定する負荷の少なくとも一つ
は、前記伝達手段の伝達効率を変化させて負荷を設定す
ることを特徴とする光量調節装置。
【請求項９】請求項１、２、３または５において、
前記所望の絞り開口に設定する負荷の少なくとも一つ
は、弾性部材の付勢力を用いて負荷を設定することを特
徴とする光量調節装置。
【請求項１０】請求項１、２、３または５におい
て、前記所望の絞り開口に設定する負荷の少なくとも一
つは、光量可変部材の摺動抵抗を用いて負荷を設定する
ことを特徴とする光量調節装置。
【請求項１１】請求項１ないし１０のいずれかに記載
の光量調節装置を用いて結像面への光量を調節すること
を特徴とする光学機器。