JP2006018019A - 光量調節装置、撮像装置、及び光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構成、かつ、省スペースで、駆動源の動力を効率良く利用して複数の羽根を駆動する光量調節装置を提供する。
【解決手段】 モータ等の駆動源によって駆動される第１の羽根群と、第１の羽根との嵌合し、かつ、第１の羽根の移動に追従して移動する第２の羽根群を設ける。
【選択図】 図２

Description

本発明は、カメラやビデオカメラ等の撮像装置に搭載される光量調節装置に関し、特に、一つの光路に対して一つの駆動源で複数の絞り羽根を作動させることができる光量調節装置に関する。

カメラやビデオカメラ等の撮像装置に使われる従来の絞り装置として、例えば、回転軸と作動軸とを有する複数の絞り羽根と、カム溝及び中心開口部を有する絞りリングで構成され、羽根の作動軸をカム溝に係合させるとともに、絞りリングを回転させることで、複数の絞り羽根を同時に作動させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、絞りリングを廃し、複数の羽根のそれぞれにカム溝とカム溝係合ピンを設け、各絞り羽根のカム溝係合ピンを隣り合う絞り羽根のカム溝に摺動可能に係合させ、駆動部材から絞り羽根の一枚に伝達される駆動力により複数の絞り羽根が順次駆動されるようにした絞り装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

また、ＣＣＤを内蔵するビデオカメラ等で用いられるように、絞り羽根の一部にＮＤフィルターが接着してあり、絞り羽根によって形成される絞り開口が、ある大きさ以下になると、絞り開口の中にＮＤフィルターが挿入されてくるような露出構造を用いる絞り装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。撮像部に用いる撮像素子が比較的小さい場合は、絞り開口径をあまり小さく絞ってしまうと回析の影響で撮像された画像に悪影響を与えるため、ＮＤフィルターを併用することで絞り開口径を所定値よりも小さくせずとも済むように構成している。
特開平６−１７５１９４号公報 特開平６−９５２０４号 特開平２０００−１５５３５２号

絞りリングにより複数の羽根を連動させる場合には、駆動源と絞りリング、絞りリングと羽根のガタが生じるとともに、絞りリングのカム溝等で生じる摩擦による駆動力の伝達ロスが大きくなるという問題があった。また、絞り羽根同士を順次連結した複数の羽根を作動させる構成は、羽根同士の嵌合部のガタが累積し、絞り口径精度が悪くなるという問題があった。

また、ＮＤフィルターを備えた絞り装置については、ＮＤフィルターを独立して制御するために、専用の電磁駆動源が必要であり、装置が大きくなり、コストもかかるという問題があった。

そこで、ＮＤフィルターを含む羽根を、絞り羽根と同様に絞りリングで作動させるものが提案されているが、絞りリングとＮＤフィルターを含む羽根とのガタや、カム溝等で生じる摩擦による駆動力の伝達ロスが大きいという問題があった。

また、当然のことながら、絞りリングを用いることで、装置全体が厚くなってしまうという問題や、絞りリングの部品コストがかかるという問題があった。

上記課題を解決するため、本願発明は、開口部を有する部材と、駆動源によって駆動される第１の羽根部材と、第１の羽根部材との嵌合部を備え第１の羽根部材の移動に追従して移動する第２の羽根部材を有し、駆動源を段階的に駆動することにより第１の羽根部材と第２の羽根部材を開口部に重畳させて開口部を通過する光量を段階的に調節する光量調節装置を提供する。

同様に、上記課題を解決するため、本願発明は、開口部を有する部材と、駆動源によって駆動される第１の羽根部材と、第１の羽根部材との嵌合部を備え第１の羽根部材の移動に追従して移動する複数の第２の羽根部材を有し、第１の羽根部材と複数の第２の羽根部材を開口部に重畳させて開口部を通過する光量を調節する光量調節装置を提供する。

同様に、上記課題を解決するため、本願発明は、駆動源によって駆動される第１の羽根部材と、第１の羽根部材との嵌合部を備え第１の羽根部材の移動に追従して移動する第２の羽根部材を有し、第１の羽根部材と第２の羽根部材の一方が大きさが変化する開口部を形成する絞り羽根部材として作用し、他方が絞り羽根部材によって形成された開口部を通過する光量を調節するフィルターとして作用することを特徴とする光量調節装置を提供する。

同様に、上記課題を解決するため、上述の光量調節装置を備えた撮像装置、光学装置を提供する。

本発明によれば、絞りリング等の複雑な機構部品を設けないため、構成が簡易になるのに加え、駆動力の伝達ロスを抑制して羽根部材を作動させることができる。

また、絞り羽根とＮＤフィルターのように機能の異なる複数の羽根部材を単一の駆動源で作動させることができる。

本発明における光量調節装置は、カメラやビデオカメラ等の撮像装置の光路上に配置され、被写体光を受光して画像信号を形成する撮像素子への入射光量を調整するために用いられる。また、撮像装置に装着可能な鏡筒を備えた光学装置に搭載され、この光学装置を通過する光量を調整するためにも用いられる。以下、図面を用いて好適な実施例をあげながら、本発明についての詳細な説明を行う。

（第１の実施例）
図１、図２は第１の実施例における光量調節装置の動作を示す図である。

図１（ａ）は絞り羽根による口径を最大にしたときの光量調節装置の上面図、図１（ｂ）は絞り込みを開始したときの光量調節装置の上面図、図１（ｃ）は図１（ｂ）よりも更に絞り込みを行ったときの光量調節装置の上面図、図１（ｄ）は絞り込んで口径を最小としたときの光量調節装置の上面図である。図２は絞り羽根による口径を最大にしたときの光量調節装置の斜視図である。

中央に開口部を有する絞り地板１１０を挟んで、一方にステッピングモータ等の電磁駆動源１４０、他方に第１の羽根群１２１，１２２及び第２の羽根群１３１，１３２が配置されている。羽根の重なり順序は、地板側から羽根１３２、羽根１２２、羽根１２１、羽根１３１となっており、更に図示しないカバー板が、羽根１３１に重ねられ、カバー板と地板１１０との間に羽根１２１，１２２，１３１，１３２が走行するためのスペースが確保されている。

羽根１２１，１２２，１３１，１３２はそれぞれ支持ピン１２１ｂ，１２２ｂ，１３１ｂ，１３２ｂを軸にして地板１１０に対して回転可能に配置されている。第１の羽根群の支持ピン１２１ｂ，１２２ｂと第２の羽根群の支持ピン１３１ｂ，１３２ｂは地板１１０の開口部を挟んで反対側に設けられる。

電磁駆動源１４０には駆動レバー１４１が連結されており、その先端は地板１１０に設けられた長穴部を貫通し、第１の羽根群１２１，１２２に設けられた長穴部に嵌合している。駆動レバー１４１は支持ピン１２１ｂと支持ピン１２２ｂに挟まれた位置で往復運動をし、駆動レバー１４１が地板１１０の中心方向に向かって移動すると羽根１２１と羽根１２２が回動し、羽根１２１，１２２，１３１，１３２の内側の縁で形成される開口径が小さくなる。

第１の羽根群１２１、１２２はプラスチックで成形されており、それぞれ係合ピン１２１ａ，１２２ａが一体に設けられている。係合ピン１２２ａは地板１１０側に凸形状となっており、地板１１０に設けられた溝部１１１は、係合ピン１２２ａの逃げ溝となっている。係合ピン１２１ａは地板側とは逆方向に凸形状となっており、図示しないカバー板には地板１１０の溝部１１１と同様の逃げ溝が設けられるようにする。

第２の羽根群１３１，１３２には、図１（ａ）に示すように、羽根が開く方向への付勢力を有するバネ等の弾性部材１５１，１５２がそれぞれ掛けられており、羽根１３１の外側の縁１３１ａと羽根１３２の外側の縁１３２ａがそれぞれ第１の羽根群１２１，１２２の係合ピン１２１ａ，１２２ａに当接している。

電磁駆動源１４０に通電し、駆動レバー１４１が左回転（地板１１０の中心に向かって駆動）すると、第１の羽根群１２１，１２２が絞り込む方向に移動を開始すると共に、係合ピン１２１ａ、１２２ａに弾性部材１５１，１５２によって常に当接している第２の羽根群１３１，１３２も、弾性部材１５１，１５２の付勢力に抗して絞り込む方向に移動を開始する。駆動レバー１４１が右回転（地板１１０の中心から離れる方向に駆動）すると、第１の羽根群１２１，１２２が開き方向に移動を開始すると共に、第２の羽根分１３１，１３２も弾性部材１５１，１５２の付勢力によって係合ピン１２１ａ，１２２ａに当接したまま開き方向に移動する。

このように第２の羽根群１３１，１３２に開き方向への弾性部材力を常に付与し、第１の羽根群１２１，１２２に当接させることによって、第１の羽根群１２１，１２２を駆動させるとこれに追従して第２の羽根群１３１，１３２を駆動させることができる。

また、第２の羽根群は、第１の羽根群１２１，１２２と対向する位置に配置されているため、図１（ｂ）、図１（ｃ）、図１（ｄ）に示すように、絞り開口を略光軸対称に閉じていくことができるようになっている。第２の羽根群の支持ピン１３１ｂ，１３２ｂを、第１の羽根群の支持ピン１２１ｂ，１２２ｂから見て係合ピン１２１ａ，１２２ａよりも遠くに配置することで、羽根によって形成される開口部を均一に変化させることが容易になる。

なお、羽根１２１，１２２の係合ピン１２１ａ，１２２ａは一体に成形せずに、別部品の金属の軸などで製作し、羽根にカシメ等により固定する構成でも構わない。

（第２の実施例）
図３は第２の実施例における光量調節装置の動作を示す図である。本実施例では開口径を可変とする絞り羽根に加えて、ＮＤフィルターとして機能する羽根を同一の駆動源にて作動させる。

図３（ａ）は絞り羽根による口径を最大にしたときの光量調節装置の上面図、図３（ｂ）は絞り込みを開始したときの光量調節装置の上面図、図３（ｃ）は図３（ｂ）よりも更に絞り込みを行ったときの光量調節装置の上面図、図３（ｄ）は図３（ｃ）よりも更に絞り込みを行ったときの光量調節装置の上面図、図３（ｅ）は絞り込んで全閉としたときの光量調節装置の上面図である。

本実施例での光量調整装置は、絞り羽根による口径を小さくすることに伴いＮＤフィルターが開口部に侵入するよう構成されている。

電磁駆動源１４０、駆動レバー１４１は第１の実施例と同様である。第１の羽根群２２１，２２２は第１の実施例とその形状が異なり、これら２枚の羽根で絞り口径を調整できるよう形成されている。また、係合ピンは羽根２２１だけに設けられている。

地板２１０の上に第１の羽根２２２，２２１の順に絞り羽根が重ねられており、さらに第１の羽根２２１の上にＮＤフィルター２３３が重ねられている。ＮＤフィルター２３３は支持ピン２３３ｂを軸にして地板２１０に対して回転可能に配置されている。

ＮＤフィルター２３３には図３（ａ）に示すように、羽根が地板の開口部から退避する方向への付勢力を有する弾性部材２５１が掛けられており、ＮＤフィルター２３３は絞り羽根による口径を最大にしたときに、不図示のストッパーによってＮＤフィルター２３３の外側の縁２３３ａが羽根２２１の係合ピン２２１ａとわずかな隙間を有する位置に保持される。電磁駆動源に通電しないときのＮＤフィルターの外側の縁２３３ａと羽根２２１の係合ピン２２１ａの隙間の大きさを調整することにより、第１の羽根群２２１，２２２の移動開始に対するＮＤフィルター２３３の移動開始の遅れを自由に設定することができる。

電磁駆動源１４０に通電し、駆動レバー１４１が左回転（地板２１０の中心に向かって駆動）すると、第１の羽根群２２１，２２２が絞り込む方向に移動を開始すると共に、係合ピン２２１ａがＮＤフィルター２３３の外側の縁２３３ａに接触し、ＮＤフィルター２３３も弾性部材２５１の付勢力に抗して開口部に侵入する方向に移動を開始する。

図３（ｂ）の状態では、第１の羽根群２２１，２２２による絞り開口に、ＮＤフィルター２３３の一部が侵入した状態となるが、開口径が十分に大きいため、ＮＤフィルター２３３の端面部による回折等の影響は殆ど無い。図３（ｃ）の状態では、第１の羽根群２２１，２２２によって小さな絞り開口が形成され、ＮＤフィルター２３３が開口部を全て覆っており、ＮＤフィルターの端面による回折等の影響は無い。

図３（ｄ）の状態では、第１の羽根群２２１，２２２によって形成された絞り開口が更に小さくなり、ＮＤフィルター２３３が開口部を全て覆っている。

図３（ｅ）の状態では、第１の羽根群２２１，２２２により開口部が完全に覆われている。

このように、第１の羽根２２１の係合ピン２２１ａと、ＮＤフィルター２３３の外側の縁２３３ａの形状を適切に設定することにより、絞り口径に対して任意にＮＤフィルターを挿入させることができる。

なお、ＮＤフィルター２３３は、形状全てをＮＤフィルターで製作せず、必要最小範囲の形状をＮＤフィルターで製作し、羽根に接着等で貼り付けて構成するようにしてももちろん構わない。

（第３の実施例）
図４は第３の実施例における光量調節装置の動作を示す図である。

図４（ａ）は絞り羽根による口径を最大にしたときの光量調節装置の上面図、図４（ｂ）は絞り込みを開始したときの光量調節装置の上面図、図４（ｃ）は図４（ｂ）よりも更に絞り込みを行ったときの光量調節装置の上面図、図４（ｄ）は図４（ｃ）よりも更に絞り込みを行ったときの光量調節装置の上面図、図４（ｅ）は絞り込んで全閉としたときの光量調節装置の上面図である。

本実施例での光量調整装置は、第２の実施例と同様に、絞り羽根による口径を小さくするに伴いＮＤフィルターが開口部に侵入するよう構成されている。

電磁駆動源１４０、駆動レバー１４１は第１の実施例と同様である。第１の羽根群３２１，３２２は第１の実施例とその形状が異なり、これら２枚の羽根で絞り口径を調整できるよう形成されている。また、係合ピンは羽根３２２だけに設けられている。

地板３１０の上に第１の羽根群３２１，３２２の順に絞り羽根が重ねられており、さらに第１の羽根群の羽根３２２の上に第２の羽根３３１が重ねられ、更にその上にＮＤフィルター３３３が重ねられている。羽根３２２には、地板側とは反対側に凸となるような係合ピン３２２ａがプラスチックで一体に成形されており、図４（ａ）に示すように、第２の羽根３３１およびＮＤフィルター３３３に設けられた長穴形状の従動部３３１ａ，３３３ａの両方と嵌合している。第２の羽根３３１およびＮＤフィルター３３３は、第１の羽根群の支持ピン３２１ａ，３２２ａに対して地板３１０の開口部を挟んで対向する位置にて支持ピン３３１ａ，３３３ａにて回転可能に支持されている。

羽根３２２が回転すると係合ピン３２２ａが従動部３３１ａ，３３３ａの内部を移動する。第２の羽根３３１とＮＤフィルター３３３は、従動部３３１ａ，３３３ａ内の係合ピン３２２ａの位置によってその位置が一義的に決定される。この従動部３３１ａ，３３３ａの形状を適宜形成することによって、第２の羽根３３１とＮＤフィルター３３３の動きを自在に設定することができる。

電磁駆動源１４０に通電し、駆動レバー１４１が左回転（地板３１０の中心に向かって駆動）すると、第１の羽根群３２１、３２２が絞り込む方向に移動を開始するとともに、係合ピン３２２ａに嵌合している第２の羽根３３１およびＮＤフィルター３３３も開口部を覆う方向に移動を開始する。

図４（ｂ）の状態では、第１の羽根群３２１，３２２と、第２の羽根３３１の３枚の羽根による絞り口径が形成されている。

図４（ｃ）の状態では、第１の羽根群３２１，３２２と、第２の羽根３３１の３枚の羽根による絞り口径に、ＮＤフィルター３３３の一部が侵入した状態となるが、開口径が大きいため、ＮＤフィルター３３３の端面部による回折等の影響は殆ど無い。

図４（ｄ）の状態では、第１の羽根３２１、３２２と第２の羽根３３１による３枚の羽根による絞り開口が更に小さくなっており、これ以上開口径を小さくすると、絞り口径による回折が発生する懸念もあるが、開口部を全て覆ったＮＤフィルターによって露光量を絞る効果を得ることができる。

図３（ｅ）の状態は、第１の羽根群３２１，３２２及び第２の羽根３３１により開口部が完全に覆われている。

このように、第１の羽根３２２の係合ピン３２１ａに、第２の羽根３３１と、ＮＤフィルター３３３のそれぞれの従動部３３１ａ，３３３ａの形状を適切に設定し、嵌合させることにより、３枚の絞り羽根による開口径を形成すると共に、絞り口径に対して任意にＮＤフィルターを挿入させることが出来るので、絞り口径を多角形化できるとともに、露出制御範囲を広くすることが可能となる。

また、従動部３３１ａ，３３３ａを長穴部として係合ピン３２１ａに嵌合させたことで、実施例１および実施例２で備えていた弾性部材を設けずに済む。勿論、従動部３３１ａ，３３３ａを長穴形状とせず、第２の実施例のように羽根３３１とＮＤフィルター３３３に付勢力を与える弾性部材を配置し、係合ピンによって羽根３３１とＮＤフィルター３３３を押し出す構成としても良い。

なお、ＮＤフィルター３３３は、形状全てをＮＤフィルターで製作せず、必要最小範囲の形状をＮＤフィルターで製作し、羽根に接着等で貼り付けて構成するようにしても構わない。

（第４の実施例）
図５は第４の実施例における光量調節装置の動作を示す図である。

図５（ａ）は絞り羽根による口径を最大にしたときの光量調節装置の上面図、図５（ｂ）は絞り込みを開始したときの光量調節装置の上面図、図５（ｃ）は図５（ｂ）よりも更に絞り込みを行ったときの光量調節装置の上面図、図５（ｄ）は絞り込んで口径を最小としたときの光量調節装置の上面図である。

電磁駆動源１４０、駆動レバー１４１は第１の実施例と同様である。また、第１の実施例と同様に、２枚の羽根４２１，４２２からなる第１の羽根群と、２枚の羽根４３１，４３２からなる第２の羽根群を有している。

羽根の重なり順序は、地板側から、４２２，４３１，４２１，４３２となっており、羽根４２１には、２ヶ所の係合ピン４２１ａ，４２１ｃがプラスチックで一体に成形されている。回転中心に近い側の係合ピン４２１ａは、地板側とは反対側に突出しており、羽根の先端側の係合ピン４２１ｃは地板側に突出している。

第２の羽根群４３１，４３２には、図５（ａ）に示すように、羽根が開く方向への付勢力を有する弾性部材４５１，４５２がそれぞれ掛けられており、羽根４３１の外側の縁４３１ａと羽根４３２の外側の縁４３２ａがそれぞれ羽根４２１の係合ピン４２１ｃ，４２１ａに当接している。第１の羽根群の支持ピン４２１ｂ，４２２ｂと第２の羽根群の支持ピン４３１ｂ，４３２ｂは地板４１０の開口部を挟んで反対側に設けられる。

電磁駆動源１４０に通電し、駆動レバー１４１が左回転（地板４１０の中心に向かって駆動）すると、第１の羽根群４２１，４２２が絞り込む方向に移動を開始すると共に、係合ピン４２１ｃ，４２１ａに弾性部材４５１，４５２によって当接している第２の羽根群４３１，４３２も、弾性部材４５１，４５２の付勢力に抗して絞り込む方向に移動を開始する。

このように、４枚の羽根による多角形絞りを、第１の羽根４２１に複数の係合ピンをプラスチックで一体に成形し、他の３枚の羽根については従来どおり薄板で構成することで可能となる。

また、図５では第２の羽根群４３１，４３２の回転中心を同一の軸上としたが、これに限定されるものではなく、回転中心を別々に設けても構わない。ただし、図５のように第２の羽根群４３１，４３２の回転中心を共通化したほうが寸法の管理やスペース効率の点で優位である。

また、各実施例において第１の羽根群に係合ピンを設けたが、この構成に限定されるものではなく、第２の羽根群に係合ピンを設けた構成でももちろん構わない。

また、各実施例において第２の羽根群に設けた弾性部材の付勢力が作用する方向を、羽根の開き方向ではなく閉じ方向としても構わないし、図４に示すように第１の羽根群の係合ピンと第２の羽根群の従動部を嵌合させる構成において、係合ピンと従動部のガタを除去するための弾性部材を設けても構わない。

第１の実施例における絞り装置の動作を示す図である。 第１の実施例における絞り装置の斜視図である。 第２の実施例における絞り装置の動作を示す図である。 第３の実施例における絞り装置の動作を示す図である。 第４の実施例における絞り装置の動作を示す図である。

符号の説明

１１０，２１０，３１０，４１０ 地板
１２１，１２２，２２１，２２２，３２１，３２２，４２１，４２２ 第１の羽根群
１３１，１３２，３３１，４３１，４３２ 第２の羽根群
１４０ 駆動源
１４１ 駆動レバー
２３３，３３３ ＮＤフィルター
１５１，１５２，２５１，４５１，４５２ 弾性部材

Claims (11)

1. 開口部を有する部材と、駆動源によって駆動される第１の羽根部材と、前記第１の羽根部材との嵌合部を備え前記第１の羽根部材の移動に追従して移動する第２の羽根部材を有し、前記駆動源を段階的に駆動することにより前記第１の羽根部材と前記第２の羽根部材を前記開口部に重畳させて前記開口部を通過する光量を段階的に調節する光量調節装置。
2. 前記第２の羽根部材の回転移動の中心を、前記第１の羽根部材の回転移動の中心に対して、前記嵌合部よりも離れた位置に配置したことを特徴とする請求項１に記載の光量調節装置。
3. 前記第１の羽根部材と、前記第１の羽根部材との嵌合部を備えた第２の羽根部材との組合せを、複数有することを特徴とする請求項１または２に記載の光量調節装置。
4. 複数の第１の羽根部材が単一の駆動源にて駆動されることを特徴とする請求項３に記載の光量調節装置。
5. 開口部を有する部材と、駆動源によって駆動される第１の羽根部材と、前記第１の羽根部材との嵌合部を備え前記第１の羽根部材の移動に追従して移動する複数の第２の羽根部材を有し、前記第１の羽根部材と前記複数の第２の羽根部材を前記開口部に重畳させて前記開口部を通過する光量を調節する光量調節装置。
6. 前記第１の羽根部材の同一部位に前記複数の第２の羽根部材が嵌合することを特徴とする請求項５に記載の光量調節装置。
7. 前記第１の羽根部材の別々の部位に前記複数の第２の羽根部材が嵌合することを特徴とする請求項５に記載の光量調節装置。
8. 駆動源によって駆動される第１の羽根部材と、前記第１の羽根部材との嵌合部を備え前記第１の羽根部材の移動に追従して移動する第２の羽根部材を有し、前記第１の羽根部材と前記第２の羽根部材の一方が大きさが変化する開口部を形成する絞り羽根部材として作用し、他方が前記絞り羽根部材によって形成された開口部を通過する光量を調節するフィルターとして作用することを特徴とする光量調節装置。
9. 前記第１の羽根部材が所定の範囲を移動するときは、前記第２の羽根部材が前記第１の羽根部材の移動に追従しないことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の光量調節装置。
10. 請求項１から９のいずれかに記載の光量調節装置を備え、前記光量調節装置の内部を通過した光束を受光して画像信号を形成する撮像素子を備えることを特徴とする撮像装置。
11. 請求項１から９のいずれかに記載の光量調節装置を備え、受光することで画像信号を出力する撮像素子を備えた撮像装置に装着な鏡筒を備えたことを特徴とする光学装置。

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