JP2010078754A

JP2010078754A - 絞り装置

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Publication number: JP2010078754A
Application number: JP2008245314A
Authority: JP
Inventors: Naomichi Kori; 直道郡; Takashi Tomaru; 崇戸丸; Daisuke Harasawa; 大輔原澤
Original assignee: Japan Precision Instruments Inc; CBC Co Ltd
Current assignee: Japan Precision Instruments Inc; CBC Co Ltd
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2010-04-08
Anticipated expiration: 2028-09-25
Also published as: TWI417641B; JP4653206B2; CN101685237A; TW201013302A; CN101685237B; KR20100035127A; KR101141213B1

Abstract

【課題】ステッピングモータと絞り羽根を駆動する回動レバーとの間に歯車減速機構を介在させながら、ステッピングモータを含めた駆動系のレイアウトのコンパクト化を実現し得る絞り装置を提供する。
【解決手段】絞り基板１０上で２枚の絞り羽根１２、１３を逆方向に往復スライドさせることで絞り調節する絞り装置において、ステッピングモータ１１０により回転駆動される回動レバー４０と、回動レバー上に突設され、それぞれが各絞り羽根に形成された長孔１３ｄ、１２ｄに摺動自在に係合されることで絞り羽根を駆動する一対の駆動ピン４４ａ、４４ｂと、回動レバーとステッピングモータの回転軸との間に介在された減速歯車機構７０とを具備し、減速歯車機構が、ステッピングモータの回転軸に取り付けられたピニオン１１２と、回動レバーに一体に形成され、ピニオンと直接または中間歯車６０を介して間接に噛合する内歯歯車４０とで構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビデオカメラ、スチルカメラ、監視カメラ等の光学機器用の絞り装置に関するものである。

この種の絞り装置の中に、光路を形成する開口部を有した絞り基板上に直線スライド自在に２枚の絞り羽根を配設し、これら２枚の絞り羽根を、回動レバーに突設した駆動ピンで互いに逆方向に往復スライドさせることにより前記光路を絞り調節するようにしたものがある。そして、回動レバーを回動させるための駆動源として、ステッピングモータを装備したものが特許文献１に開示され、ステッピングモータと回動レバーとの間に歯車減速機構を介在させたものが特許文献２に開示されている。

ステッピングモータと回動レバーとの間に歯車減速機構を介在させた場合、ステッピングモータの分解能より絞り羽根の分解能を大きくとれるようになる。特許文献２の技術では、歯車減速機構として、ネジ軸と円弧ギヤを組み合わせたものが開示されている。

特許第４０６８６８４号公報特開平８−３２８０８０号公報

ところで、ステッピングモータと回動レバーとの間に歯車減速機構を介在させた場合、ステッピングモータの分解能よりも絞り羽根の分解能を大きくとれるようになるため、絞り制御を高精度に行うことができるようになるが、特許文献２に記載の技術のように、ネジ軸と円弧ギヤ等で歯車減速機構を構成した場合、歯車機構部分の取り合い関係の都合により、ステッピングモータを含めた駆動系の取り付けスペースが大きくなってしまい、コンパクトなレイアウトを実現できないという問題がある。

本発明は、上記事情を考慮し、ステッピングモータと絞り羽根を駆動する回動レバーとの間に歯車減速機構を介在させながら、ステッピングモータを含めた駆動系のレイアウトのコンパクト化を実現し得る絞り装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明の絞り装置は、光路を形成する開口部を有した絞り基板と、該絞り基板上に直線スライド自在に設けられ、互いに逆方向に往復スライド駆動されることで前記光路を絞り調節する２枚の絞り羽根と、該絞り羽根を駆動するために、自身の回動軸線を前記絞り基板に直交する方向に向けて前記絞り基板に回動自在に取り付けられた回動レバーと、該回動レバー上の前記回動軸線から離間した位置に突設され、それぞれが前記各絞り羽根に形成された、該絞り羽根のスライド方向と直交する方向に長い長孔に摺動自在に係合され、前記回動レバーが回動することによって、前記絞り羽根を互いに逆方向にスライド駆動する一対の駆動ピンと、前記回動レバーを回転駆動するために、自身の回転軸を前記絞り基板に直交する方向に向けて前記絞り基板に取り付けられたステッピングモータと、前記回動レバーと前記ステッピングモータの回転軸との間に介在された減速歯車機構と、を具備し、該減速歯車機構が、前記ステッピングモータの回転軸に取り付けられたピニオンと、前記回動レバーに一体に形成され、前記ピニオンと直接または中間歯車を介して間接に噛合する内歯歯車とで構成されていることを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１に記載の絞り装置であって、前記絞り基板上に絞り羽根駆動機構取付部が設けられ、その絞り羽根駆動機構取付部上に突設された回動レバー用支持軸に前記内歯歯車付き回動レバーが回転自在に支持され、一方、前記絞り羽根駆動機構取付部の上部に、前記内歯歯車付き回動レバーを覆うようにモータ取付カバーが組み付けられ、そのモータ取付カバーの外部に前記ステッピングモータが取り付けられ、このモータ取付カバーに形成された開口を通して、該モータ取付カバーの内側に、前記ステッピングモータの回転軸に取り付けられたピニオンが挿入され、そのピニオンが、前記モータ取付カバーの内側において前記内歯歯車に直接または中間歯車を介して間接に噛合していることを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項２に記載の絞り装置であって、前記減速歯車機構が、前記ピニオンと、前記内歯歯車と、前記ピニオンと前記内歯歯車の間に介在された中間歯車とから構成され、該中間歯車は、同一軸線上に前記ピニオンに噛合する大歯車と前記内歯歯車に噛合する小歯車とを一体に有し、一方、前記絞り羽根駆動機構取付部上に、前記回動レバー用支持軸に隣接して、前記内歯歯車の内側に設けられた前記回動レバー上の切欠を通して該回動レバーを貫通する中間歯車支持軸が突設され、その中間歯車支持軸に前記中間歯車が回転自在に支持されていることを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の絞り装置であって、前記内歯歯車付き回動レバーを一方向に回転付勢することで、前記内歯歯車と前記ピニオンの間のバックラッシュを吸収するノンバックラッシュ機構が設けられ、該ノンバックラッシュ機構が、前記回動レバー側と前記絞り基板やモータ取付カバー等の固定側の一方と他方にそれぞれ設けられて互いに磁気力を及ぼし合いその磁気力によって前記回動レバーを回転付勢する磁石と磁性部材とから構成されており、前記磁気力によって前記回動レバーを回転付勢する領域が、少なくとも、絞り口径の小さい小絞り側の前記回動レバーの回動領域に設定されていることを特徴としている。

請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の絞り装置であって、前記一対の駆動ピンが、前記回動レバーの回転中心に対して点対称の位置に配置され、前記一対の駆動ピンが前記絞り羽根のスライド方向と直交する直線上にあるときのその直線を基準線とし、その基準線を挟む一方側を絞り口径を小とする小絞り側、他方側を絞り口径を大とする大絞り側とした場合、前記駆動ピンの回動領域が、前記小絞り側での前記基準線からの回動角度範囲が前記大絞り側での前記基準線からの回動角度範囲よりも大きくなるように、前記基準線に対し偏倚して設定されていることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、ステッピングモータで絞り羽根を駆動制御するので、細かい微妙な絞り制御が簡単にできるようになる。また、ステッピングモータの回転軸と絞り羽根を駆動する回動レバーとの間に減速歯車機構を介在させているので、ステッピングモータのステップ分割数以上の分解能で絞り開度を細かく調節することができる。また、減速機構を摩擦車式ではなく歯車式としているので、衝撃が作用した場合にも、ステッピングモータと回動レバーの回転位置関係にズレが生じるおそれがなく、耐衝撃性と高信頼性を発揮することができる。

また、減速歯車機構が、ステッピングモータの回転軸に取り付けられたピニオンと、回動レバーに一体に形成されてピニオンと直接または間接に噛合する内歯歯車とで構成されているので、ステッピングモータを回動レバーの回転中心の位置にできるだけ寄せて配置することができる。従って、ステッピングモータと回動レバーとの間に減速歯車機構を介在させるものの、駆動系のレイアウトのコンパクト化を実現することができる。

因みに、外歯歯車とピニオンとで減速歯車機構を構成した場合は、ステッピングモータが回動レバーの回転中心から離れた位置に配置されることになる。あるいは、外歯歯車とピニオンとの間に中間歯車を介在させてステッピングモータをできるだけ内側（回動レバーの回転中心に近い側）に配置した場合でも、中間歯車が回動レバーの回転中心より外側に大きく張り出した形になる。従って、駆動系の寸法が大きくなりやすく、コンパクトなレイアウトを実現することが難しくなる。また、そのために他の部品と干渉しやすくなり、それを避けるための設計が難しくなる。その点、本発明は、内歯歯車を使用することにより、設計自由度を広げながら、コンパクトなレイアウトの実現が可能となる。

また、内歯歯車を形成したリングの端面、あるいは、そこに近い位置に駆動ピンを設けることにより、駆動ピンの支持剛性を高めながら、駆動ピンの回動半径を大きくとることができ、絞り羽根のスライドストロークを大きくとれるようになる。

請求項２の発明によれば、絞り基板上に絞り羽根駆動機構（減速歯車機構やモータ等）を簡単に組み付けることができる。即ち、まず内歯歯車付き回動レバーを絞り羽根駆動機構取付部の回動レバー用支持軸に取り付け、次にモータ取付カバーを絞り羽根駆動機構取付部の上に組み付ける。その上で、ピニオンをモータ取付カバーに形成した開口から挿入して直接または間接に内歯歯車に噛合させながら、ステッピングモータをモータ取付カバーに取り付ける。以上により簡単に組み付けを完了することができる。

請求項３の発明によれば、ステッピングモータ側のピニオンと回動レバー側の内歯歯車との間に中間歯車を介在させて減速比を大きく取れるようにしているので、ステッピングモータの動きを更に細かな動きとして回動レバーに伝達することができる。従って、ステッピングモータのステップ分割数が多少粗く設定してあっても、絞り羽根を細かく位置制御することができ、高精度な絞り調節が可能となる。

また、絞り基板上に中間歯車用支持軸を設けているので、絞り基板上に内歯歯車付き回動レバーと共に中間歯車を一緒に組み付けて、その上からモータ取付カバーを組み付けることができ、中間歯車があっても、組み立てを簡単に行うことができる。

即ち、絞り基板上に中間歯車用支持軸を設けるのは難しいが、内歯歯車付き回動レバーに切欠を設けて、その切欠を貫くようにすることにより、絞り基板上に中間歯車用支持軸を設けており、それにより中間歯車を絞り基板側に先に取り付けられるようにしている。このことにより、モータ取付カバー側に中間歯車を取り付けるようにした場合よりも組立性の向上が図れる。

請求項４の発明によれば、ノンバックラッシュ機構により、少なくとも小絞り側の領域において、ピニオンから内歯歯車までのバックラッシュを吸収することができるので、必要領域において高精度な絞り調節が可能になる。また、ノンバックラッシュ機構を構成する要素として、磁石と磁性部材を採用しているので、非常に簡単な構成の付加で高精度制御が可能になる。例えば、ノンバックラッシュ機構として内歯歯車付き回動レバーをバネで回転付勢することも考えられるが、そうするとバネの取り付けが複雑になってしまう欠点がある。その点、本発明の場合は、小絞り側の領域でだけ、内歯歯車付き回動レバーを回転付勢すれば性能上は十分であるが故に、磁石と磁性部材の組み合わせを採用しており、それによって簡単な構成でありながら、必要十分な性能が得られるようにしているのである。

請求項５の発明によれば、ステッピングモータの分解能（ステッピングモータの１ステップ当たりの駆動ピンの回動角度に相当）が同じであっても、小絞り側での絞り口径を細かく制御することができるようなる。即ち、駆動ピンの回動半径をｒ、前記基準線からの
駆動ピンの回動角度をθ（但し、θ＜９０°）とした場合、駆動ピンによる絞り羽根の前記基準線からの移動ストロークＳは「Ｓ＝ｒsinθ」となる。

ここで、「Ｓ＝ｒ・sinθ」の式より分かるように、θの単位変化量Δθに対する絞り
羽根の移動ストロークの変化量ΔＳは、θが大きくなるほど小さくなる。Δθの値は、ステッピングモータの１ステップ当たりの駆動ピンの回動角度であるから、θの値が大きい領域で絞り羽根を駆動する方が、絞り羽根を細かく位置制御できることになる。本発明は、それを実現するために、駆動ピンの回動領域を、小絞り側での基準線からの回動角度範囲が大絞り側での基準線からの回動角度範囲よりも大きくなるように、基準線に対し偏倚して設定しているのであり、そのような設定の仕方をするだけで、容易に必要な領域（小絞り領域）での絞り制御の高精度化を図ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１〜図１４は本発明の第１実施形態の絞り装置の説明図であり、図１は絞り装置の全体構成を示す分解斜視図、図２は同絞り装置の主要部品である絞り基板の構成を示す斜視図、図３は同様の部品である回動レバーの構成を示す斜視図、図４は絞り基板上の絞り羽根駆動機構取付部に回動レバーを取り付けた状態を示す斜視図、図５は図４の回動レバーの上側に中間歯車を取り付けた状態を示す斜視図、図６は図５の絞り羽根駆動機構取付部の上にモータ取付カバーを取り付けた状態を示す斜視図、図７は図６のモータ取付カバーの上にステッピングモータを取り付けた状態を示す斜視図である。

また、図８は絞り羽根の駆動系の要素だけを取り出してその構成を示す斜視図、図９は絞り羽根の駆動系の絞り羽根側から見た平面図、図１０は絞り全開（最大絞り）時の回動レバーの回動位置と絞り羽根の関係を示す平面図、図１１は絞り全閉（最小絞り）時の回動レバーの回動位置と絞り羽根の関係を示す平面図、図１２は回動レバーの駆動ピンの位置と回動レバーの回動角度範囲の関係を示す図、図１３は本実施形態における回動レバーの回動範囲と比較例における回動レバーの回動角度範囲の違いを示す図、図１４は回動レバーの回動角度範囲の基準線に対する小絞り側と大絞り側での振り分けの違いによる利点の説明用の図である。

図１に示すように、この絞り装置は、樹脂成形品よりなる略長方形板状の絞り基板１０と、この絞り基板１０の一方の板面上に互いに重ね合わせた状態で直線スライド自在に組み付けられた一対のフィルム状の絞り羽根１２、１３と、これら２枚の絞り羽根１２、１３の間に回転スライド可能に配置された薄板状の光学フィルタ１５と、絞り基板１０の一方の板面上に絞り羽根１２、１３及び光学フィルタ１５を組み付けた上で、絞り基板１０上に絞り羽根１２、１３を覆うように被せられた羽根カバー１４と、絞り基板１０の他方の面側に組み付けられた絞り羽根駆動機構ＨＡ及び光学フィルタ駆動機構ＨＢと、からなる。

絞り基板１０及び羽根カバー１４の長手方向一端寄りの位置には、光路（図１の縦の軸線を光軸とした光の通路）を形成するための開口部１１、１４ａが形成され、絞り基板１０の他端側の位置には絞り羽根駆動機構取付部２０が設けられ、その絞り羽根駆動機構取付部２０に隣接する絞り基板１０の側部には、光学フィルタ駆動機構取付部３０が張り出して設けられている。

一方、絞り羽根１２、１３には、絞り開口を形成するための切欠状または孔状の透孔部１２ｅ、１３ｅが設けられている。そして、絞り基板１０上で絞り羽根１２、１３を矢印ｆ１、ｆ２方向に互いに逆方向に往復スライドさせることにより、前記透孔部１２ｅ、１３ｅの縁部によって光路を絞り調節することができるようになっている。

絞り羽根駆動機構取付部２０に組み付けられた絞り羽根駆動機構ＨＡは、回動レバー４０に設けた一対の駆動ピン４４ａ、４４ｂを介して絞り羽根１２、１３をスライドさせるもので、ステッピングモータ１１０と歯車減速機構７０を中心に構成されている。この場合の歯車減速機構７０は、ステッピングモータ１１０の回転軸１１１（図８参照）に取り付けられたピニオン１１２と、中間歯車６０と、後述する内歯歯車付き回動レバー４０（厳密には内歯歯車４３）とから構成されている。

また、光学フィルタ１５は、波長に応じた透過特性を有するもので、ここでは赤外線領域（近赤外線領域を含む）の光を遮断する赤外カットフィルタが使用されている。絞り基板１０上の光学フィルタ駆動機構取付部３０に組み付けられた光学フィルタ駆動機構ＨＢは、駆動レバー１２１を介して光学フィルタ１５を回転スライドさせることにより、光学フィルタ１５を光路上に挿入したり光路上から取り除いたりするもので、２位置制御用のアクチュエータ１２０を中心に構成されている。アクチュエータ１２０は、光学フィルタ駆動機構取付部３０の底板３１（図２参照）とその周囲に起立形成した起立周壁３２とにより支持されている。

この場合の光学フィルタ１５は薄膜状に形成されることで、２枚の絞り羽根１２、１３の僅かな隙間に挿入されており、絞り羽根１２、１３に沿ってスライドできるように設けられている。このように２枚の絞り羽根１２、１３の間に挟まれることにより、光学フィルタ１５は、絞り羽根１２、１３の表面を案内面として滑らかにスライドすることができ、薄膜状でありながら安定した抜き差し動作が可能となっている。

光学フィルタ１５は、クランクレバー部１５ａの曲がり部に設けた透孔１５ｂを絞り基板１０の側部耳部に突設した支軸１０ａに嵌めることで、この支軸１０ａを中心に絞り羽根１２、１３の面に沿って回動可能に支持されている。また、クランクレバー部１５ａの先端側に設けた長孔１５ｃに駆動レバー１２１に突設した駆動ピン１２２が係合しており、アクチュエータ１２０を駆動して駆動ピン１２２を回動させることによって、光学フィルタ１５を支軸１０ａを中心にして回動させ、それにより、光学フィルタ１５を光路上に挿入したり光路上から取り除いたりする（光学フィルタ１５を光路上に対して抜き差しする）ことができるようになっている。

また、絞り基板１０の図１中下面の周縁部の近傍には、絞り羽根１２、１３の動きをガイドする図示略のガイドピンが複数設けられている。また、絞り羽根１２、１３の側縁部の近傍には、各側縁部と平行に縦溝１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１３ａ、１３ｂ、１３ｃが設けられている。そして、これら縦溝１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１３ａ、１３ｂ、１３ｃを前記ガイドピンに嵌めることで、絞り羽根１２、１３が絞り基板１０の板面上に矢印ｆ１、ｆ２方向に直線スライド自在に保持されている。

絞り羽根１２、１３を駆動するための要素としては、まず、各絞り羽根１２、１３の長手方向の端部に、それぞれ絞り羽根１２、１３のスライド方向と直交する方向に長い長孔（横溝とも言う）１２ｄ、１３ｄが設けられている。これら長孔１２ｄ、１３ｄは、回動レバー４０の駆動ピン４４ａ、４４ｂが摺動自在に係合される部分である。また、絞り羽根駆動機構取付部２０には、回動レバー４０および中間歯車６０と、モータ取付カバー８０およびステッピングモータ１１０とが組み付けられている。

図２に示すように、絞り羽根駆動機構取付部２０は略四角形の底板２１と、底板２１の周囲を取り囲む起立周壁２２とを有しており、起立周壁２２の上端面の四隅に近い位置に、モータ取付カバー８０を位置決めするための位置決めピン２３と、モータ取付カバー８０を固定するためのロック爪２４とが、同種のものを対角位置に位置させて設けられてい
る。

また、底板２１の図２中上面の中心には、回動レバー用支持軸２５が立設され、その近傍には中間歯車用支持軸２６が立設されている。また、回動レバー用支持軸２５の周囲の底板２１上には、回動レバー４０の回動範囲を規制するストッパ突起２７と、回動レバー４０の駆動ピン４４ａ、４４ｂを底板２１の反対側に突き抜けさせる一対の円弧状切欠２８と、回動レバー４０の抜け止めフック４８（図８、図９参照）を係合させるための切欠２９とが設けられている。

回動レバー４０は、図３に示すように、内周の一部の範囲に内歯歯車４３を有すると共に、周方向の一部が切り欠かかれたリング４１と、そのリング４１の内底部に一体化され、中心部に内歯歯車４３の中心と一致する中心孔４５を有するレバー底板４２と、リング４１の外周部の２箇所に膨出形成された耳部４１ｃ、４１ｄと、それら耳部４１ｃ、４１ｄの一端面（図３中下端面）に突設された一対の駆動ピン４４ａ、４４ｂと、を具備している。一対の駆動ピン４４ａ、４４ｂは、中心孔４５の中心（回動レバーの回動軸線）から離間しており、同中心に対して点対称の位置にある。

また、周方向の一部が切り欠かれたリング４１の両端にはストッパ壁４１ａ、４１ｂが設けられ、レバー底板４５上の内歯歯車４３に近い位置には、中間歯車支持軸２６との干渉を避けるための切欠４７が設けられている。また、レバー底板４２の下面には、この内歯歯車付き回動レバー４０を絞り羽根駆動機構取付部２０に抜け止め係止するための抜け止めフック４８が突設されている。

そして、図４に示すように、レバー底板４２に形成した中心孔４５を、絞り羽根駆動機構取付部２０の底板２１の中心に突設した回動レバー支持軸２５に嵌めることで、内歯歯車付き回動レバー４０が、自身の回動軸線を絞り基板１０に直交する方向に向けて、絞り基板１０上に回動自在に取り付けられている。

この状態で、図８〜図１１に示すように、駆動ピン４４ａ、４４ｂは絞り羽根１３、１２の各長孔１３ｄ、１２ｄにそれぞれ摺動自在に係合されており、回動レバー４０が回動することによって、絞り羽根１２、１３を互いに逆方向にスライド駆動できるようになっている。

また、回動レバー４０の底面に突設した抜け止めフック４８が、絞り羽根駆動機構取付部２０の底板２１の切欠２９の裏面縁部に摺動可能に係合していることで、組立時に回動レバー４０が絞り羽根駆動機構取付部２０から脱落しないように止められている。またこの状態で、リング４１の両端のストッパ壁４１ａ、４１ｂがストッパ突起２７に当接可能となっていることにより、回動レバー４０の回動範囲が規制されている。また、中間歯車支持軸２６は、回動レバー４０が回動規制された範囲で回動する間、回動レバー４０と干渉しないように、レバー底板４２に形成した切欠４７から上に突き出ている。

中間歯車６０は、同一軸線上に大歯車６１と小歯車６２（図８参照）とを一体に有するもので、図５に示すように、中心孔６６を前記中間歯車支持軸２６に嵌めることで、絞り基板１０上に回動自在に取り付けられており、その状態で小歯車６２が回動レバー４０の内歯歯車４３に噛合している。

モータ取付カバー８０は、上記のように回動レバー４０および中間歯車６０を先に組み付けた上で、それら回動レバー４０および中間歯車６０を覆うように、図６に示すように、絞り羽根駆動機構取付部２０の上に取り付けられており、ギヤケースカバーの役目を果たしている。

モータ取付カバー８０は、絞り羽根駆動機構取付部２０の起立周壁２２の大きさのカバー主板８１を有しており、そのカバー主板８１の上面には、円筒状のモータ取付壁８２と回路基板取付壁８８が突設されている。円筒状のモータ取付壁８２は、１８０°対向する位置に切欠を有するもので、その切欠の位置にはモータ固定用のロック片８５が設けられている。また、円筒状のモータ取付壁８２で囲まれたカバー主板８１上の部分には、ステッピングモータ１１０のピニオン１１２を挿入するための開口８６が設けられている。

また、カバー主板８１の上面のモータ取付の邪魔にならない位置には、コードクランプ８３が設けられている。コードクランプ８３は、コード収容部８３ａを囲む略ロ字枠状のもので、基端付近の切欠８３ｂを通してコードをコード収容部８３ａに入れると、抜け止め片８３ｃによりコードを抜けないように保持できるようになっている。

このモータ取付カバー８０は、カバー主板８１の下面側に形成した図示しない位置決め孔に絞り羽根駆動機構取付部２０側の位置決め用のピン２３を嵌めることで正確に位置決めされ、更に、カバー主板８１に開口したロック孔８４に絞り羽根駆動機構取付部２０側のロック爪２４を係合させることにより、絞り羽根駆動機構取付部２０に精度良く取り付けられている。

そして、図７に示すように、このモータ取付カバー８０のモータ取付壁８２の内部に、回転軸１１１（図８参照）を絞り基板１０に直交する方向に向けて、ステッピングモータ１１０が取り付けられている。ステッピングモータ１１０は、円筒状のハウジングの内部に回転機構部を収容したもので、ハウジングの端面から突出した回転軸１１１にピニオン１１２が取り付けられている。また、ハウジングの回転軸１１１側の端部には、ロック片８５が係合する溝部１１３ａを有する取付ブラケット１１３が設けられ、ハウジングの側部には回路基板１１５が取り付けられている。

このようにステッピングモータ１１０をモータ取付カバー８０に取り付けた状態で、取付ブラケット１１３の溝部１１３ａにロック片８５が係合している。また、回路基板１１５が回路基板取付壁８８に保持されている。また、モータ取付カバー８０に形成された開口８６を通して、モータ取付カバー８０の内側にステッピングモータ１１０の回転軸１１１に取り付けられたピニオン１１２が挿入されており、そのピニオン１１２が、図８に示すように、モータ取付カバー８０の内側において中間歯車６０の大歯車６１に噛合している。

従って、歯車減速機構７０を構成するピニオン１１２から入力された駆動力は、中間歯車６０の大歯車６１および小歯車６２を介して内歯歯車４３に伝わり、回動レバー４０が回動させるようになっている。

なお、図１に示すように、ステッピングモータ１１０の回路基板１１５からはコード１１６が延びており、そのコード１１６の先端にはコネクタ１１７が付いている。同様に光学フィルタ駆動用のアクチュエータ１２０には、回路基板１２５が付いており、その回路基板１２５から延びるコード１２６の先端にコネクタ１２７が付いている。

また、この絞り装置には、内歯歯車付き回動レバー４０を一方向に回転付勢することで、内歯歯車４３とピニオン１１２の間のバックラッシュを吸収するノンバックラッシュ機構が設けられている。このノンバックラッシュ機構は、互いに磁気吸引力を及ぼし合い、その磁気吸引力によって回動レバー４０を回転付勢する磁石５０と磁性ピン（磁性部材）５１とから構成されており、モータ取付カバー８０の内面側に磁石５０が取り付けられ、回動レバー４０の耳部４１ｄに形成したピン孔４９に磁性ピン５１が差込固定されている
。

この場合、磁気力によって回動レバー４０を回転付勢する領域が、少なくとも、絞り口径の小さい小絞り側の回動レバー４０の回動領域に設定されている。つまり、図１１に示すように、小絞りの段階で磁石５０と磁性ピン５１との間に必要な磁気吸引力Ｑが働くように、磁石５０と磁性ピン５１の位置関係が設定されている。

また、この絞り装置では、図１０、図１１に示すように、一対の駆動ピン４４ａ、４４ｂが絞り羽根１２、１３のスライド方向と直交する直線上にあるときのその直線を基準線Ｋとし、その基準線Ｋを挟む一方側を絞り口径を小とする小絞り側（図１１のθ２の範囲）、他方側を絞り口径を大とする大絞り側（図１０のθ１の範囲）とした場合、駆動ピン４４ａ、４４ｂの回動領域が、図１２に示すように、小絞り側（閉側）での基準線Ｋからの回動角度範囲θ２が大絞り側（開側）での基準線Ｋからの回動角度範囲θ１よりも大きくなるように、基準線Ｋに対し偏倚して設定されている。そのため基準線Ｋからの絞り羽根１２、１３のストロークも、小絞り側での基準線ＫからのストロークＳ２が大絞り側での基準線ＫからのストロークＳ１よりも大きくなっている。なお、図１２において、Ｏは駆動ピン４４ａ（４４ｂも同様）の回動中心、Ｒは駆動ピン４４ａの回動軌跡である。

このように駆動ピン４４ａ、４４ｂの回動領域を設定することにより、ステッピングモータ１１０の分解能（ステッピングモータの１ステップ当たりの駆動ピン４４ａ、４４ｂの回動角度に相当）が同じであっても、小絞り側での絞り口径を細かく制御することができるようなる。その点について説明する。

駆動ピン４４ａの回動半径をｒ、前記基準線Ｋからの駆動ピン４４ａの回動角度をθ（但し、θ＜９０°）とした場合、駆動ピン４４ａによる絞り羽根１２、１３の前記基準線Ｋからの移動ストロークＳは、
Ｓ＝ｒsinθ
となる。

ここで、Ｓ＝ｒsinθの式より分かるように、θの単位変化量Δθに対する絞り羽根の
移動ストロークの変化量ΔＳは、θが大きくなるほど小さくなる。Δθの値は、ステッピングモータの１ステップ当たりの駆動ピン４４ａの回動角度であるから、θの値が大きい領域で絞り羽根１２、１３を駆動する方が、絞り羽根１２、１３を細かく位置制御できることになる。

本実施形態の絞り装置では、それを実現するために、駆動ピン４４ａの回動領域を、小絞り側での基準線Ｋからの回動角度範囲θ２が大絞り側での基準線Ｋからの回動角度範囲θ１よりも大きくなるように、基準線Ｋに対し偏倚して設定しているのであり、そのような設定の仕方をするだけで、容易に必要な領域（小絞り領域）での絞り制御の高精度化を図ることができる。

図１３の（ａ）は本実施形態の場合、（ｂ）は比較例の場合の駆動ピンの回動角度範囲を示している。（ｂ）の比較例の場合は、小絞り側（閉側）での基準線Ｋからの回動角度範囲θｂと大絞り側（開側）での基準線Ｋからの回動角度範囲θｂが等しくなるように設定されている。

このように設定されていると、絞り羽根１２、１３は、小絞り側でも大絞り側でも、基準線Ｋから同じストロークＳｂだけ移動可能となり、小絞り側と大絞り側とで同じ条件で駆動されることになる。

それに対して、（ａ）に示すように、駆動ピン４４ａの全体の回動角度範囲はほぼ変えないで、回動角度範囲を小絞り側にシフトした本実施形態の場合は、図１４に示すように、小絞り側と大絞り側とで同じ条件で駆動される範囲θ１（絞り羽根のストロークＮ１）の外側に、小絞り側に特有の駆動範囲θ３（絞り羽根のストロークでＮ３の部分に相当）を設定することができる。この範囲θ３は、先の式Ｓ＝ｒsinθのθが大きな領域に属し
ているので、Δθの割にΔＳが小さくなる。つまり、同じステップ角度で駆動ピン４４ａが回動しても、絞り羽根の変位量ΔＳは小さくなる。従って、高精度な位置決め制御が可能となる。

以上のように、本実施形態の絞り装置によれば、ステッピングモータ１１０で絞り羽根１２、１３を駆動制御するので、細かい微妙な絞り制御が簡単にできるようになる。また、ステッピングモータ１１０の回転軸１１１と絞り羽根１２、１３を駆動する回動レバー４０との間に減速歯車機構７０を介在させているので、ステッピングモータ１１０のステップ分割数以上の分解能で絞り開度を細かく調節することができる。また、減速機構を摩擦車式ではなく歯車式としているので、衝撃が作用した場合にも、ステッピングモータ１１０と回動レバー４０の回転位置関係にズレが生じるおそれがなく、耐衝撃性と高信頼性を発揮することができる。

また、減速歯車機構７０が、ステッピングモータ１１０の回転軸１１１に取り付けられたピニオン１１２と、回動レバー４０に一体に形成されてピニオン１１２と中間歯車６０を介して噛合する内歯歯車４３とで構成されているので、ステッピングモータ１１０を回動レバー４０の回転中心の位置にできるだけ寄せて配置することができる。従って、ステッピングモータ１１０と回動レバー４０との間に減速歯車機構７０を介在させるものの、駆動系のレイアウトのコンパクト化を実現することができる。

因みに、外歯歯車とピニオンとで減速歯車機構を構成した場合は、ステッピングモータが回動レバーの回転中心から離れた位置に配置されることになる。あるいは、外歯歯車とピニオンとの間に中間歯車を介在させてステッピングモータをできるだけ内側（回動レバーの回転中心に近い側）に配置した場合でも、中間歯車が回動レバーの回転中心より外側に大きく張り出した形になる。従って、駆動系の寸法が大きくなりやすく、コンパクトなレイアウトを実現することが難しくなる。また、そのために他の部品と干渉しやすくなり、それを避けるための設計が難しくなる。その点、本実施形態の絞り装置は、内歯歯車４３を使用することにより、設計自由度を広げながら、コンパクトなレイアウトの実現が可能となる。

また、内歯歯車４３を形成したリング４１の端面に近い位置に駆動ピン４４ａ、４４ｂを設けているので、駆動ピン４４ａ、４４ｂの支持剛性を高めながら、駆動ピン４４ａ、４４ｂの回動半径を大きくとることができ、絞り羽根１２、１３のスライドストロークを大きくとれるようになる。

また、本実施形態の絞り装置は、まず内歯歯車付き回動レバー４０を絞り羽根駆動機構取付部２０の回動レバー用支持軸２５に取り付け、次に中間歯車６０を中間歯車用支持軸２６に取り付け、次いで、モータ取付カバー８０を絞り羽根駆動機構取付部２０の上に組み付け、その上で、ピニオン１１２をモータ取付カバー８０に形成した開口８６から挿入して中間歯車６０に噛合させながら、ステッピングモータ１１０をモータ取付カバー８０に取り付けることにより簡単に組み付けを完了することができる。

また、本実施形態の絞り装置では、ステッピングモータ１１０側のピニオン１１２と回動レバー４０側の内歯歯車４３との間に中間歯車６０を介在させて減速比を大きく取れるようにしているので、ステッピングモータ１１０の動きを細かな動きとして回動レバー４
０に伝達することができる。従って、ステッピングモータ１１０のステップ分割数が多少粗く設定してあっても、絞り羽根１２、１３を細かく位置制御することができ、高精度な絞り調節が可能となる。

また、絞り基板１０上に中間歯車用支持軸２６を設けているので、絞り基板１０上に内歯歯車付き回動レバー４０と共に中間歯車６０を一緒に組み付けて、その上からモータ取付カバー８０を組み付けることができ、中間歯車６０があっても、組み立てを簡単に行うことができる。

即ち、絞り基板１０上に中間歯車用支持軸２６を設けるのは難しいが、内歯歯車付き回動レバー４０に切欠４７を設けて、その切欠４７を貫くようにすることにより、絞り基板１０上に中間歯車用支持軸２６を設けており、それにより中間歯車６０を絞り基板１０側に先に取り付けられるようにしている。このことにより、モータ取付カバー８０側に中間歯車６０を取り付けるようにした場合よりも組立性の向上が図れる。

また、この絞り装置では、磁石５０と磁性ピン５１よりなるノンバックラッシュ機構により、少なくとも小絞り側の領域において、ピニオン１１２から内歯歯車４３までのバックラッシュを吸収するようにしているので、必要領域（特に小絞り側）において高精度な絞り調節が可能になる。

また、ノンバックラッシュ機構を構成する要素として磁石５０と磁性ピン５１を採用しているので、非常に簡単な構成の付加で高精度制御が可能になる。例えば、ノンバックラッシュ機構として内歯歯車付き回動レバーをバネで回転付勢することも考えられるが、そうするとバネの取り付けが複雑になってしまう欠点がある。その点、本実施形態の絞り装置の場合は、小絞り側の領域でだけ、内歯歯車付き回動レバー４０を回転付勢すれば性能上は十分であるが故に、磁石５０と磁性ピン５１の組み合わせを採用しており、それによって簡単な構成でありながら、必要十分な性能が得られるようにしているのである。

また、駆動ピン４４ａ、４４ｂの回動角度範囲を小絞り側と大絞り側で偏倚して設定したことにより、上述したように、ステッピングモータ１１０の分解能が同じであっても、小絞り側での絞り口径を細かく制御することができる。

また、以上述べたように小絞り側での絞り調節の分解能が高まったことにより、次の利点も得られるようになる。即ち、多くのこの種の絞り装置では、小絞り側における光量調節の分解能を高めるために、絞り羽根の一部にＮＤフィルタ（光量減衰フィルタ）を貼り付けている。このＮＤフィルタは、それ自体が高価である上に、精度よく絞り羽根の表面に貼り付ける必要があるために、絞り装置全体のコストアップの要因となっていた。

しかし、本実施形態の絞り装置では、ステッピングモータ１１０を使用していること、歯車減速機構７０を使用していること、更に小絞り時のバックラッシュを取り除く機構を設けていること、また、駆動ピンの回動角度範囲を小絞り側にシフトしていること等により、小絞り側での分解能を格段に向上させることができている。従って、このことによって、本実施形態のようにＮＤフィルタの使用を取り止めることができるようになる。つまり、ＮＤフィルタを使用しなくても、必要な小絞り側の絞り羽根の制御分解能を確保できるようになる。そのため、高価なＮＤフィルタが不要になること、並びに、高い精度が要求されるＮＤフィルタの絞り羽根への取付作業が無くなることで、コストダウンおよび生産性の向上に貢献することができる。

なお、上記実施形態では、磁石５０を固定側に設け、磁性ピン５１を可動側に設けているが、磁石５０と磁性ピン５１は逆に設けてもよい。即ち、磁石５０を回動レバー４０側
に設け、磁性ピン等の磁性部材を絞り基板１０やモータ取付カバー８０等の固定側に設けてもよい。また、磁性部材を磁石で構成してもよい。

また、上記実施形態は、歯車減速機構７０に中間歯車６０を設けた例を示したが、中間歯車を省略し、ステッピングモータ１１０側のピニオン１１２を直接、回動レバー４０の内歯歯車４３に噛合させてもよい。

図１５〜図１８は中間歯車を使用しない第２実施形態の絞り装置の構成図で、図１５は全体構成を示す分解斜視図、図１６は絞り基板上の絞り羽根駆動機構取付部に回動レバーを取り付けた状態を示す斜視図、図１７は図１６の絞り羽根駆動機構取付部の上にモータ取付カバーを取り付けた状態を示す斜視図、図１８は図１７のモータ取付カバーの上にステッピングモータを取り付けた状態を示す斜視図である。

上記第１実施形態との違いは、中間歯車が無くなったことにより、絞り基板２１０の絞り羽根駆動機構取付部２２０に中間歯車用支軸が無いこと、回動レバー４０の内歯歯車４３に直接ピニオン１１２を噛合させる関係でステッピングモータ１１０の取り付け位置が変更になったこと、それに伴いモータ取付カバー２８０の形状が変更になったことである。それ以外の点は第１実施形態と全く同じ構成であり、同一構成要素に同一符号を付して説明を省略する。

このように中間歯車を省略した場合は、減速歯車機構の減速比が小さくなるので、絞り羽根の位置制御の精度が多少粗くなるが、ステッピングモータ１１０の分解能を上げることで、中間歯車がないことによる精度の粗さを補うことができる。

本発明の第１実施形態の絞り装置の全体構成を示す分解斜視図である。同絞り装置の主要部品である絞り基板の構成を示す斜視図である。同様の部品である回動レバーの構成を示す斜視図である。絞り基板上の絞り羽根駆動機構取付部に回動レバーを取り付けた状態を示す斜視図である。図４の回動レバーの上側に中間歯車を取り付けた状態を示す斜視図である。図５の絞り羽根駆動機構取付部の上にモータ取付カバーを取り付けた状態を示す斜視図である。図６のモータ取付カバーの上にステッピングモータを取り付けた状態を示す斜視図である。絞り羽根の駆動系の要素だけを取り出してその構成を示す斜視図である。絞り羽根の駆動系の絞り羽根側から見た平面図である。絞り全開（最大絞り）時の回動レバーの回動位置と絞り羽根の関係を示す平面図である。絞り全閉（最小絞り）時の回動レバーの回動位置と絞り羽根の関係を示す平面図である。回動レバーの駆動ピンの位置と回動レバーの回動角度範囲の関係を示す図である。本実施形態における回動レバーの回動範囲と比較例における回動レバーの回動角度範囲の違いを示す図である。回動レバーの回動角度範囲の基準線に対する小絞り側と大絞り側での振り分けの違いによる利点の説明用の図である。本発明の第２実施形態の絞り装置の全体構成を示す分解斜視図である。絞り基板上の絞り羽根駆動機構取付部に回動レバーを取り付けた状態を示す斜視図である。図１６の絞り羽根駆動機構取付部の上にモータ取付カバーを取り付けた状態を示す斜視図である。図１７のモータ取付カバーの上にステッピングモータを取り付けた状態を示す斜視図である。

符号の説明

１０絞り基板
１１開口部
１２絞り羽根
１２ｄ長孔
１３絞り羽根
１３ｄ長孔
２０絞り羽根用の駆動機構取付部
２５回動レバー用支持軸
２６中間歯車用支持軸
４０内歯歯車付き回動レバー
４３内歯歯車
４４ａ、４４ｂ駆動ピン
４７切欠
５０磁石（ノンバックラッシュ機構）
５１磁性ピン（ノンバックラッシュ機構）
６０中間歯車
６１大歯車
６２小歯車
７０歯車減速機構
８０モータ取付カバー
８６開口
１１０ステッピングモータ
１１１回転軸
１１２ピニオン
２１０絞り基板
２２０絞り羽根駆動機構取付部
２８０モータ取付カバー

Claims

光路を形成する開口部を有した絞り基板と、
該絞り基板上に直線スライド自在に設けられ、互いに逆方向に往復スライド駆動されることで前記光路を絞り調節する２枚の絞り羽根と、
該絞り羽根を駆動するために、自身の回動軸線を前記絞り基板に直交する方向に向けて前記絞り基板に回動自在に取り付けられた回動レバーと、
該回動レバー上の前記回動軸線から離間した位置に突設され、それぞれが前記各絞り羽根に形成された、該絞り羽根のスライド方向と直交する方向に長い長孔に摺動自在に係合され、前記回動レバーが回動することによって、前記絞り羽根を互いに逆方向にスライド駆動する一対の駆動ピンと、
前記回動レバーを回転駆動するために、自身の回転軸を前記絞り基板に直交する方向に向けて前記絞り基板に取り付けられたステッピングモータと、
前記回動レバーと前記ステッピングモータの回転軸との間に介在された減速歯車機構と、
を具備し、
該減速歯車機構が、
前記ステッピングモータの回転軸に取り付けられたピニオンと、前記回動レバーに一体に形成され、前記ピニオンと直接または中間歯車を介して間接に噛合する内歯歯車とで構成されていることを特徴とする絞り装置。
請求項１に記載の絞り装置であって、
前記絞り基板上に絞り羽根駆動機構取付部が設けられ、その絞り羽根駆動機構取付部上に突設された回動レバー用支持軸に前記内歯歯車付き回動レバーが回転自在に支持され、
一方、前記絞り羽根駆動機構取付部の上部に、前記内歯歯車付き回動レバーを覆うようにモータ取付カバーが組み付けられ、
そのモータ取付カバーの外部に前記ステッピングモータが取り付けられ、
このモータ取付カバーに形成された開口を通して、該モータ取付カバーの内側に、前記ステッピングモータの回転軸に取り付けられたピニオンが挿入され、そのピニオンが、前記モータ取付カバーの内側において前記内歯歯車に直接または中間歯車を介して間接に噛合していることを特徴とする絞り装置。
請求項２に記載の絞り装置であって、
前記減速歯車機構が、前記ピニオンと、前記内歯歯車と、前記ピニオンと前記内歯歯車の間に介在された中間歯車とから構成され、
該中間歯車は、同一軸線上に前記ピニオンに噛合する大歯車と前記内歯歯車に噛合する小歯車とを一体に有し、
一方、前記絞り羽根駆動機構取付部上に、前記回動レバー用支持軸に隣接して、前記内歯歯車の内側に設けられた前記回動レバー上の切欠を通して該回動レバーを貫通する中間歯車支持軸が突設され、
その中間歯車支持軸に前記中間歯車が回転自在に支持されていることを特徴とする絞り装置。
請求項１〜３のいずれかに記載の絞り装置であって、
前記内歯歯車付き回動レバーを一方向に回転付勢することで、前記内歯歯車と前記ピニオンの間のバックラッシュを吸収するノンバックラッシュ機構が設けられ、
該ノンバックラッシュ機構が、前記回動レバー側と前記絞り基板やモータ取付カバー等の固定側の一方と他方にそれぞれ設けられて互いに磁気力を及ぼし合いその磁気力によって前記回動レバーを回転付勢する磁石と磁性部材とから構成されており、
前記磁気力によって前記回動レバーを回転付勢する領域が、少なくとも、絞り口径の小
さい小絞り側の前記回動レバーの回動領域に設定されていることを特徴とする絞り装置。
請求項１〜４のいずれかに記載の絞り装置であって、
前記一対の駆動ピンが、前記回動レバーの回転中心に対して点対称の位置に配置され、
前記一対の駆動ピンが前記絞り羽根のスライド方向と直交する直線上にあるときのその直線を基準線とし、その基準線を挟む一方側を絞り口径を小とする小絞り側、他方側を絞り口径を大とする大絞り側とした場合、
前記駆動ピンの回動領域が、前記小絞り側での前記基準線からの回動角度範囲が前記大絞り側での前記基準線からの回動角度範囲よりも大きくなるように、前記基準線に対し偏倚して設定されていることを特徴とする絞り装置。