(57)【要約】    【課題】  ステッピングモータを駆動源として用いても、バックラッシュの影響によるギアノイズを低減させることができる光量調整装置を得ること。    【解決手段】  ３枚以上の絞り羽根と、羽根駆動用ピンを持ち、光軸中心で回転することにより該絞り羽根を駆動開閉させるリング部材と、該リング部材とギア連結させ、該リング部材を駆動させる駆動源と、該リング部材とギアで噛み合い、該リング部材のガタを付勢する付勢ギアを有し、該付勢ギアは歯車より成り、付勢部材にて回転方向及び、光軸方向に付勢されており、該付勢ギアは該リング部材のギアと噛み合うことで、該リング部材を光軸方向と回転方向の２方向に付勢すること。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３枚以上の絞り羽根と、羽根駆動用ピンを持ち、光軸中心で回転することにより該絞り羽根を駆動開閉させるリング部材と、該リング部材とギア連結させ、該リング部材を駆動させる駆動源と、該リング部材とギアで噛み合い、該リング部材のガタを付勢する付勢ギアを有し、該付勢ギアは歯車より成り、付勢部材にて回転方向及び、光軸方向に付勢されており、該付勢ギアは該リング部材のギアと噛み合うことで、該リング部材を光軸方向と回転方向の２方向に付勢することを特徴とする光量調整装置。
【請求項２】
前記付勢ギアのギアの連結部は段付の歯車より成ることを特徴とする請求項１に記載の光量調整装置。
【請求項３】
前記付勢ギアのギアの連結部は、任意の立ち角を持った傘歯車より成り、該付勢ギアは、前記付勢部材により、回転方向及び、光軸方向に付勢され、該付勢ギアは前記リング部材のギアと噛み合うことで、該リング部材を光軸方向、回転方向、ラジアル方向の３方向に付勢することを特徴とする請求項１に記載の光量調整装置。
【請求項４】
前記回転体より成る付勢ギアを用いることで、前記リング部材に対し接線方向に付勢力を与えて、該リング部材のガタをとることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の光量調整装置。
【請求項５】
前記駆動源のギア部と前記リング部材のギア部との連結部そして前記付勢ギアと該リング部材のギア部との連結部は、該リング部材の浮き上がりを防止する構成より成っていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項の光量調整装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項の光量調整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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の絞り羽根を駆動し、絞り開口径を調整する光量調整装置に関し、交換レンズが着脱可能な、あるいは、レンズ本体を一体的に有する、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ビデオカメラ・デジタルカメラ等に用いられる光量調整装置（絞り装置）には、主にギロチン絞りと虹彩絞りが用いられている。ギロチン絞りは、光軸上に開口部を設けた地板とカバーの間に２枚の絞り羽根が移動自在に挟まれて構成されている。２枚の絞り羽根は、光軸に直交する面内において相対的に同方向、逆方向に移動し、絞りの開口部形状を自在に可変し、通過光量を調整している（特許文献１参照）。ギロチン絞りは、絞り羽根の構成枚数が２枚である為、構成が簡易であるが、小絞り側の絞り開口形状が略菱形となる。それにより、点光源から出るボケ形状・面反射ゴーストの形状が菱形に見えてくるという課題がある。このため、コンシューマー向けの廉価な撮像装置に搭載されている。また、虹彩絞りは、ギロチン絞りと同様、光軸上に開口部を設けた地板とカバーの間に３枚以上の複数枚の絞り羽根が移動自在に挟まれて構成されている。一般的に絞り羽根の駆動源にはガルバノメータが用いられている。絞り羽根は、ガルバノメータより、アーム部材を介して、光軸中心に回動する風車（リング部材）に連結されている。３枚以上の複数枚の絞り羽根は風車上に、時計回りあるいは反時計回りに重ねられて配置されている。
【０００３】
更に、固定部に設けられた回転軸に絞り羽根の穴が回転可能に嵌合し、駆動ピンが絞り羽根の長穴部に嵌合し、他の絞り羽根も同一構造により支持されている。風車が光軸を中心に回転することにより、複数枚の絞り羽根を連動して揺動させ、絞り開口形状を変化させて通過する光量を調整している。虹彩絞りでは、複数枚の絞り羽根により開口形状が決定される為、小絞り時の開口形状が略円形となる。このため、点光源からでるボケ形状・面反射ゴーストの形状が略円形となり画質に与える影響が少なく、高級・高精度な撮像装置に多く用いられている。従来より、虹彩絞りの駆動源にステッピングモータを搭載した電磁駆動絞りが知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０５−００５９２６号公報
【特許文献２】特開昭６２−２４０９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
絞り羽根の駆動源にステッピングモータを用いると、駆動源の回転範囲の規制がなくなる為、絞り羽根を駆動するための風車の作動角をより大きく取ることができる。特に、風車の回転角に対する絞り羽根の移動量が小さくなり、敏感度の高い小絞りまで、高い制御が可能となる。
【０００６】
しかしながら、ステッピングモータは風車とギア連結している為、バックラッシュの影響により、騒音が大きくなる傾向がある。また、ステッピングモータの駆動時の振動により、風車のギア連結部より振動が伝達され、風車の振動音である所謂ビビリ音が発生する。その為、デジタルスチルカメラの様な静止画の撮影には問題ないが、動画撮影（特に高精度レンズ）には騒音が問題になってくる。これにより、動画撮影を行う撮像装置では、絞り装置（光量調整装置）の駆動源に連続的な制御が可能であり、センサーによる位置フィードバック制御が容易なガルバノメータを採用するものが多い。
【０００７】
しかし、ガルバノメータを用いた絞り装置は、ガルバノメータの構成上メータの回転角度が最大略６０度と作動回転可能な角度の制約がある。このため、虹彩絞りではメータ軸中心で駆動するアーム部材から、更に光軸を中心として回動する風車にリンクする構成がとられている。その為、風車の作動回転角は更に小さくなり、絞り羽根の駆動ピンの回転角度も規制されてしまい、絞り羽根の揺動量を小絞り側で低下させるカム形状を作る事が困難である。その為、小絞り側での絞り羽根のＦ値の変化が開口時と比較すると非常に大きくなってしまい、制御敏感度が高くなってくるという問題があった。
【０００８】
本発明は、ステッピングモータを駆動源として用いても、バックラッシュの影響によるギアノイズを低減させることができる光量調整装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の光量調整装置は、３枚以上の絞り羽根と、羽根駆動用ピンを持ち、光軸中心で回転することにより該絞り羽根を駆動開閉させるリング部材と、該リング部材とギア連結させ、該リング部材を駆動させる駆動源と、該リング部材とギアで噛み合い、該リング部材のガタを付勢する付勢ギアを有し、該付勢ギアは歯車より成り、付勢部材にて回転方向及び、光軸方向に付勢されており、該付勢ギアは該リング部材のギアと噛み合うことで、該リング部材を光軸方向と回転方向の２方向に付勢することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ステッピングモータを駆動源として用いても、バックラッシュの影響によるギアノイズを低減させることができる光量調整装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１の光量調整装置を組み込んだレンズ鏡筒の分解斜視図
【図２】本発明の実施例１の光量調整装置の分解斜視図
【図３】（Ａ）は本発明の実施例１の風車３２と付勢ギア３６部を横から見た図、（Ｂ）は（Ａ）の風車３２と、付勢ギア３６部を拡大した図
【図４】本発明の実施例１の光量調整装置の構成を説明する図
【図５】本発明の実施例２の光量調整装置の説明図
【図６】本発明の付勢による弊害を解消する例の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。本発明の光量調整装置を参考のために後述する各部材に付した符番を用いて説明すると次のとおりである。本発明の光量調整装置は、３枚以上の絞り羽根３３と、３枚以上の絞り羽根３３を駆動源３５からの駆動力を伝達し、駆動するための羽根駆動用ピン３２ｃを持ち、光軸中心で回転することにより該絞り羽根を駆動開閉させるリング部材３２とを有している。
【００１３】
更にリング部材３２とギア部３２ｂ、ギア部３６ｂ、ギア部３５ａでギア連結させて、リング部材３２を駆動させるステッピングモータより成る駆動源３５を用いている。そしてリング部材３２とギア部３２ｂ、３６ｂで噛み合い、該リング部材３２のガタを付勢する回転体より成る付勢ギア３６を有している。付勢ギア３６は段付の歯車又は傘歯車であり、付勢ギア３６は付勢部材３７にて回転方向（Ｃ方向）及び、光軸方向（Ａ方向）に付勢されている。このとき付勢ギア３６はリング部材３２のギア３２ｂと噛み合うことで、リング部材３２を光軸方向（Ａ方向）と回転方向（Ｂ方向）の２方向に付勢している。付勢ギア３６のギアの連結部３６ｂ’が、任意の立ち角を持った傘歯車３６ｂ’より成るときは付勢ギア３６は付勢部材３７により、回転方向及び、光軸方向に付勢される。更に付勢ギア３６はリング部材３２のギア３２ｂ’と噛み合うことで、リング部材３２を光軸方向、回転方向、ラジアル方向の３方向に付勢している。そして、回転体より成る付勢ギアを用いることで、リング部材３２に対し接線方向に付勢力を与えて、リング部材３２のガタをとっている。
【００１４】
［実施例１］
図１は本発明の実施例１の光量調整装置を組み込んだレンズ鏡筒の分解斜視図である。Ｌ１は固定の第１レンズ群である。Ｌ２は光軸方向に移動することにより変倍動作を行う第２レンズ群である。Ｌ３は光軸と垂直な平面内で移動して、レンズ鏡筒を有するカメラ（撮像装置）が振動したときに発生する画像ぶれ補正動作を行う第３レンズ群である。Ｌ４は光軸方向に移動することにより変倍及び合焦動作を行う第４レンズ群である。第１乃至第４レンズ群Ｌ１〜Ｌ４でズームレンズを構成している。１１は第１レンズ群Ｌ１を保持する前玉鏡筒ユニットである。１２は第２レンズ群Ｌ２を保持し、光軸方向に移動する移動枠である。１３は第３レンズ群Ｌ３を光軸に対し垂直な平面内で移動可能とするシフトユニットである。１４は第４レンズ群Ｌ４を保持し、光軸方向に移動する移動枠である。１５はＣＣＤ等の撮像素子を取り付ける後部鏡筒である。前玉鏡筒ユニット１１と後部鏡筒１５は２本のガイドバー１６、１７によって位置決め固定されている。また、ガイドバー１８によってシフトユニット１３と後部鏡筒１５は位置決めされている。移動枠１２はガイドバー１６、１７により光軸方向に移動可能に支持されている。移動枠１４はガイドバー１６、１８により光軸方向に移動可能に支持されている。シフトユニット１３は後部鏡筒１５に位置決めの上、ビス３本により前方よりビス締め固定されている。１９は光学系（ズームレンズ）の絞りの開口径を変化させる光量調整装置である。光量調整装置は６枚の絞り羽根を移動させて絞りの開口径を変化させる、いわゆる虹彩絞り装置である。絞り羽根は３枚以上であれば良い。
【００１５】
本実施例では、第３レンズ群Ｌ３の直前に配置されシフトユニット１３に固定されている。後部鏡筒１５は前玉鏡筒ユニット１１に位置決めの上、３本のビスにより後方よりビス締め固定されている。２０は第４レンズ群Ｌ４を光軸方向に移動させて合焦動作を行わせる為の駆動手段の一部であるところのリードスクリューである。リードスクリュー２０は、前後に軸受け形状を持ち、後部に多極に着磁されたロータマグネット２０ａが固定されている。２１はロータマグネット２０ａを回転させるためのステッピングモータステータユニットである。リードスクリュー２０は移動枠１４に取り付けられたラック１４ａと噛合っており、ロータマグネット２０ａの回転により、第４レンズ群Ｌ４を移動している。また、ねじりコイルバネ１４ｂで移動枠１４、ガイドバー１６、１８、ラック１４ａ、リードスクリュー２０のそれぞれのガタを片寄せしている。
【００１６】
２２は第２レンズ群Ｌ２を光軸方向に移動させて変倍動作を行わせる為の駆動手段の一部であるところのリードスクリューである。リードスクリュー２２は、前後に軸受け形状を持ち、後部に多極に着磁されたロータマグネット２２ａが固定されている。２３は、ロータマグネット２２ａを回転させる為のステッピングモータステ−タユニットである。リードスクリュー２２はシフトユニット１３とステッピングモータステ−タユニット２３に設けられた軸受け部で支持されている。リードスクリュー２２は移動枠１２に取り付けられたラック１２ａと噛合っており、ロータマグネット２２ａの回転により第２レンズ群Ｌ２を移動している。また、ねじりコイルバネ１２ｂで移動枠１２、ガイドバー１６、１７、ラック１２ａリードスクリュー２２のそれぞれのガタを片寄せしている。ステッピングモータステ−タユニット２１および２３は後部鏡筒１５に、それぞれ２本のビスで固定されている。２４はフォトインタラプタであり、移動枠１４に形成の遮光部１４ｃの光軸方向への移動による遮光、透光、の切り替わりを電気的に検出している。これにより第４レンズ群Ｌ４の基準位置検出の為のフォーカスリセットスイッチを構成している。フォトインタラプタ２４は基板を介して、ビスで後部鏡筒１５に固定されている。２５はフォトインタラプタであり、移動枠１２に形成の遮光部１２ｃの光軸方向への移動による、遮光、透光の切り替わりを電気的に検出している。これにより第２レンズ群Ｌ２の基準位置検出の為のズームリセットスイッチを構成している。フォトインタラプタ２５は基板を介してビスで前玉鏡筒ユニット１１に固定されている。
【００１７】
図２は本発明の実施例１に係る光量調整装置１９の分解斜視図である。図２において３１は光量調整装置の固定のベース部材であり、光軸を中心とした固定開口部３１ａを有する。３２は絞り羽根３３を駆動する為の風車（リング部材）である。絞り開口形状を形成する絞り羽根３３は６枚あるが、３枚以上であれば良い。各絞り羽根３３は順番に時計周り又は、反時計回りで光軸方向に重ねて配置されている。各絞り羽根３３は固定部のベース部材３１に設けられた回転ピン３１ｂに絞り羽根３３に形成した穴３３aが回転可能に嵌合している。絞り羽根３３に形成した長穴部３３ｂに風車３２の駆動ピン３２ｃが長穴部３３ｂ内で移動可能に嵌合している。３４は絞り羽根３３をベース部材３１との間に形成される空間に規制する為の押さえ部材であり、光軸を中心とした固定開口部３４ａを有する。押さえ部材３４は図示しないビス４本にてベース部材３１に位置決めされて固定している。３５は絞り羽根３３の駆動用のステッピングモータ（駆動源）であり、不図示のステッピングモータ出力軸にはピニオンギア３５ａが圧入もしくは接着等で固定されている。駆動用ステッピングモータ３５はビスにてベース部材３１に結合されている。
【００１８】
駆動用ステッピングモータ３５はピニオンギア３５ａにて風車３２に構成されるギア３２ａと噛み合うことにより、駆動力を風車３２に伝達する。これにより、風車３２は光軸を中心として回転し、風車３２に設けた駆動ピン３２ｃと嵌合する長穴部３３ｂを介して絞り羽根３３により絞りの開口径を可変としている。３６は風車３２のガタを軽減するための付勢ギアである。３７は捻り圧縮コイルバネ（付勢部材）であり、ベース部材３１に形成されている引っ掛け部（フック）３１ｄと、付勢ギア３６に形成されている引っ掛け部（フック）３６ａに引っ掛けられる。３８は付勢ギア３６の回転軸であり、抜け止めのフランジ形状を持っている。回転軸３８は付勢ギア３６と共に捻り圧縮コイルバネ３７をスラスト方向（光軸方向）に押さえ、ベース部材３１に圧入、又は接着などにより固定されている。その際、付勢ギア３６は捻り圧縮コイルバネ３７により、光軸方向に付勢される。付勢ギア３６に設けたギア部３６ｂは、風車３２に構成されているギア部３２ｂと噛み合っている。捻り圧縮コイルバネ３７により回転方向に付勢された付勢ギア３６により、風車３２は回転方向に付勢されている。また、その際、付勢ギア３６に設けられた段付のフランジ部３６ｃにより、風車３２のギア部３２ｂと付勢ギア部３６ｂの噛み合い部が、風車３２を光軸方向に押し付けられる。これらにより、１つの構成にて風車３２を回転方向と光軸方向の２方向へ付勢している。
【００１９】
図３は、本発明の実施例を説明する光量調整装置１９の風車３２と、駆動用ステップモータ（駆動源）３５のピニオンギア３５ａと、付勢ギア３６のギア部３６ｂの噛み合わせ部を横から見た説明図である。付勢ギア３６は捻り圧縮コイルバネ３７により、Ａ方向（光軸方向）へ付勢されている。風車３２のギア部３２ｂと付勢ギア３６ｂの付勢ギア部３６ｂの噛み合い部は、付勢ギア３６に構成されているフランジ部３６ｃにて、Ａ方向に付勢されている。ここでＡ方向は光軸方向である。
【００２０】
図４は風車３２のギア部３２ｂと付勢ギア３６の噛み合い部（付勢ギア部）３６ｂを拡大した説明図である。これにより、風車３２のギア部３２ｂの光軸方向のガタによる暴れは低減される。
【００２１】
図５は本発明の実施例を説明する光量調整装置１９の押さえ部材３４を外した状態の展開図である。駆動用ステッピングモータ３５に構成されるピニオンギア３５ａにて風車３２に構成されるギア３２ａと噛み合うことにより、駆動力を風車３２に伝達する。これにより、風車３２は光軸を中心として回転し、複数の絞り羽根３３は開口径を可変する事が可能となる。ピニオンギア３５ａが矢印Ｆのように時計回りに回転すると、絞り羽根３３はＢ方向に回転する風車３２により、閉口方向であるＢ方向へ回転する。風車３２のギア部３２ｂと付勢ギア部３６ｂは噛合しているので風車３２がＢ方向に回転すると、付勢ギア３６は、Ｃ方向に回転する。捻り圧縮コイルバネ３７はベース部材３１に構成されているフック（引っ掛け部）３１ｄに端部を保持されている。そして付勢ギア３６がＣ方向に回転すると、付勢ギア３６に構成される（引っ掛け部）フック３６ａにより押され、付勢力が常にＣ方向とは対向方向（Ｂ方向）に掛かる。これにより、常に風車３２には、Ｂ方向に対向する方向（Ｃ方向に逆方向）に付勢力が掛かり、ピニオンギア３５ａと風車３２のギア部３２ａの間で発生するバックラッシュを軽減させる事ができる。よって、実施例１の説明によると、１つの付勢機構（３６、３７）にて風車３２を光軸方向（Ａ方向）、及び、回転方向（Ｂ方向の逆方向）（接線方向）の２つの方向に付勢することができ、ステッピングモータの騒音を減少することができる。
【００２２】
［実施例２］
図６は本発明の実施例１の光量調整装置の更なる改善の手段を示す図である。実施例１にて説明の付勢ギア３６のギア部３６ｂの形状を、例えば傘歯車３６’のような任意の立ち角をもった傾斜を持つ形状としている。併せ、付勢ギア３６と噛合する風車３２のギア連結部（風車ギア）３２ｂ’も、該付勢ギア３６のギア部３６ｂ’と噛み合う傾斜を持つ形状としている。該付勢ギア３６は実施例１にて説明した例と同様、捻り圧縮コイルバネ３７にてＡ方向（光軸方向）に付勢されている為、傾斜を持って噛みあっている風車ギア部３２ｂ’と、付勢ギア部３６ｂ’には、Ｄ方向への付勢力が掛かる事となる。実施例１では１つの機構にて、光軸方向（Ａ方向）、及び、回転方向（Ｂ方向の逆方向）の２つの方向への付勢を可能としている。
【００２３】
本実施例によれば、図２にて説明のベース部材３１と風車３２の勘合部であるベース部材３１に設けられた回転軸３１ｃに生ずるガタを無くす方向である、光軸と直交する方向（径方向）の付勢も可能である。よって、実施例２の説明によると、１つの付勢機構（付勢ギア３６、捻り圧縮子いる３７）にて風車３２の光軸方向（Ａ方向）、及び、回転方向（Ｂ方向の逆方向）に併せ、径方向（ラジアル方向）の３つの方向に付勢することができる。そしてステッピングモータ３５で駆動させたときの各部材より生ずる騒音を減少することができる。また、図７は、本発明に係る付勢機構（３７、３６’）により、風車３２が例えばＥ方向に持ち上がる事を防止する構造（構成）の説明図である。風車ギア３２ａ’とピニオンギア３５ａ’の噛みあいを、上記にて説明の風車ギア３２ｂ’と付勢ギア３６ｂ’同様に、例えば傘歯車のような傾斜の持った噛み合わせとする。上記により、付勢ギア３６’により風車ギア３２ａ’とピニオンギア３５ａ’の噛みあいにて風車３２の浮きが抑制される。このとき風車３２の浮き上がりを防止するための駆動源３５側のギア部３５ａ’と風車（リング部材）３２のギア部３２ａ’との連結部である第１連結構成、また付勢ギア３６のギア部３６ｂ’と風車３２のギア部３２ｂ’との第２連結構成は次のパターンがある。第１、第２の連結構成がいずれも傘歯車である。第１、第２の連結構成がいずれも段付歯車である。一方が傘歯車であり、他方が段付歯車である。
【００２４】
以上のように各実施例によれば回転体より成る付勢ギアを用いて風車のガタを取る方向に付勢している。これにより、騒音の発生源である、風車のバックラッシュおよび、光軸方向の暴れを低減させることができる。特に、風車３２を付勢ギア３６により風車３２の回転方向Ｂに対向する方向に付勢される事で、ステッピングモータ３５のピニオンギア３５ａと風車３２のギア部３２ａのギア連結部のバックラッシュを軽減することができる。また、付勢ギア３６に段付ギアのような、フランジ部３６ｃを設け、光軸方向Ａに付勢可能な構造を採用すると、さらに光軸方向へ押し付ける事ができる、ステッピングモータ３５の振動による風車３２のビビリ音は軽減させることができる。また、付勢ギア３６と、風車３２のギア部３２ｂとの連結部を、傘歯車の組み合わせにする事で、更に径ガタといったラジアル方向（半径方向）に付勢することができる為、更に風車の回転時の騒音を軽減させる事ができる。その為、ステッピングモータ３５のギア部３５ａと風車３２のギア部３２ａとの連結による騒音を、１つの付勢構造（３６、３７）で軽減させる事が可能となり、動画撮影時にも使用できるステッピングモータを駆動源とした光量調整装置が得られる。また、風車のガタによる口径ズレについても、付勢ギアを採用する事で、ガタ要因は減少され、口径精度、ヒステリシスといった光学特性も改善される。
【符号の説明】
【００２５】
３１  ベース部材、  ３２  風車、  ３３  絞り羽根、  ３４  押さえ部材、  ３５  駆動用ステッピングモータ、  ３６  付勢ギア、  ３７  捻り圧縮コイルバネ、  ３８  付勢ギア回転軸
【図４】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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