(57)【要約】【課題】光学素子の位置決めを確実に行うことができ、かつ、小型化可能な光調節装置を提供する。【解決手段】開口を有する基板と、同一平面内を変位する複数の入射光調節手段と、入射光調節手段を駆動する複数の駆動手段と、を有し、駆動手段により入射光調節手段を、各々開口位置と、開口から退避した退避位置に相互に変位させ、開口を通過する入射光を調節する光調節装置であって、開口位置に変位した第１の入射光調節手段が、開口から退避した他の入射光調節手段の少なくとも１つに当接することによって、位置が規定される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口を有する基板と、
同一平面内を変位する複数の入射光調節手段と、
前記入射光調節手段を駆動する複数の駆動手段と、を有し、
前記駆動手段により前記入射光調節手段を、各々前記開口位置と、前記開口から退避した退避位置に相互に変位させ、前記開口を通過する入射光を調節する光調節装置であって、
前記開口位置に変位した第１の前記入射光調節手段が、前記開口から退避した他の前記入射光調節手段の少なくとも１つに当接することによって、位置が規定されることを特徴とする光調節装置。
【請求項２】
前記開口位置から退避した前記入射光調節手段が、前記入射光調節手段の変位領域外に形成された位置決め部材と当接することによって位置が規定されることを特徴とする請求項１に記載の光調節装置。
【請求項３】
前記位置決め部材は、前記位置決め部材を前記基板上の所定位置で固定するよう、前記基板に設けられた位置決め穴と嵌合する突起を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光調節装置。
【請求項４】
更に前記入射光調節手段を回動変位させる為の軸を有し、
前記軸の前記入射光調節手段における固定部は、バーリングによって形成してなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光調節装置。
【請求項５】
前記入射光調節手段の、少なくとも他の前記入射光調節手段と当接する部位に肉厚部を設けたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光調節装置。
【請求項６】
前記入射光調節手段に各々異なる径の開口が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光調節装置。
【請求項７】
前記入射光調節手段に各々異なる光学レンズが形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光調節装置。
【請求項８】
前記入射光調節手段に各々異なる光学フィルターが形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光調節装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光調節装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から可変光学装置として多種多様な方式が実施されているが、その一手法として、単数もしくは複数の光学素子を、電磁もしくはその他の駆動源により、光路内外に相互に変位させ、光路を通過する入射光の光学特性を変化させる差込式可変光学装置がある。この差込式可変光学装置は、光学素子を複数形成することでその機能を拡張させることが可能となる。更に、近年撮像機能を有した携帯機器やマイクロビデオスコープ、デジタルカメラ、内視鏡等の小型撮像機器の高画質化に伴い、レンズや絞り、光学フィルター等の光学素子も、従来の固定焦点レンズ、固定絞り、固定特性フィルターから、フォーカスレンズ、可変絞り、可変特性フィルターを適用する要求が高まっており、この様な小型撮像機器に適用する光学装置として、先述の差込式可変光学装置は構成が簡単なことから、小型に適した光学装置として注目されている。この様な小型化に適した差込式可変光学装置の例として、特許文献１では、光量を制御する複数の遮光部材と、磁気回路にて電磁的駆動力を得て複数の遮光部材をそれぞれ駆動する複数の駆動手段と、複数の遮光部材及び複数の駆動手段を取り付けるベース部材を備えており、複数の駆動手段の中間部に漏れ磁束の流入を阻止する阻止部材を設けることで装置の小型化と安定駆動を実現している。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３３０３１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、遮光部材を光路中に差し込んだ際、遮光部材の位置決めを直接ストッパー部材に突き当てることで実現している。このストッパー部材は遮光部材の突き当て時の衝撃に耐え得る剛性を持つ必要があり、且つその成形方法より、相応の大きさが必要とされ、更なる小型化の妨げとなる。また、特許文献１では、遮光部材としてシャッターと絞りの２つの光学素子を例として提案されているが、遮光部材を更に増やすことで機能を拡張させる場合、ストッパー部材の形成位置と遮光部材の変位領域が干渉してしまい、これ以上遮光部材を増やすことが困難となる。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の光学素子を備えた光調節装置において、光学素子の位置決めを確実に行うことができ、かつ、小型化可能な光調節装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光調節装置は、開口を有する基板と、同一平面内を変位する複数の入射光調節手段と、入射光調節手段を駆動する複数の駆動手段と、を有し、駆動手段により入射光調節手段を、各々開口位置と、開口から退避した退避位置に相互に変位させ、開口を通過する入射光を調節する光調節装置であって、開口位置に変位した第１の入射光調節手段が、開口から退避した他の入射光調節手段の少なくとも１つに当接することによって、位置が規定されることを特徴としている。
【０００７】
本発明に係る光調節装置においては、開口位置から退避した入射光調節手段が、入射光調節手段の変位領域外に形成された位置決め部材と当接することによって位置が規定されることが好ましい。
【０００８】
本発明に係る光調節装置においては、位置決め部材は、位置決め部材を基板上の所定位置で固定するよう、基板に設けられた位置決め穴と嵌合する突起を有することが好ましい。
【０００９】
本発明に係る光調節装置においては、入射光調節手段を回動変位させる為の軸を有し、
軸の入射光調節手段における固定部は、バーリングによって形成するとよい。
【００１０】
本発明に係る光調節装置においては、入射光調節手段の、少なくとも他の入射光調節手段と当接する部位に肉厚部を設けることが好ましい。
【００１１】
本発明に係る光調節装置においては、入射光調節手段に各々異なる径の開口が形成されていることが実際的である。
【００１２】
本発明に係る光調節装置においては、入射光調節手段に各々異なる光学レンズを形成することができる。
【００１３】
本発明に係る光調節装置においては、入射光調節手段に各々異なる光学フィルターを形成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る光調節装置は、光学素子の位置決めを確実に行うことができ、かつ、小型化可能である、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明に係る光調節装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１６】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係る光調節装置について、図１から図６を参照しつつ説明する。第１の実施の形態は、本発明を、異なる開口径を有する絞り板を複数形成し、各々の絞り板を光路位置及び光路外に相互に変位させることで、開口を通過する光量を段階的に規定する多段可変絞りに適用した例である。
以下、図１、図２、図３、及び図４を参照して、第１の実施の形態における多段可変絞り１００（光調節装置）の構成について説明する。ここで、図１は、第１の実施の形態に係る多段可変絞り１００の構成を示す分解斜視図である。図２は、第１の実施の形態に係る絞り板２０ａの構成を示す、下方から見た斜視図である。なお、絞り板２０ｂ、２０ｃの構成は絞り板２０ａの構成と同一である。図３は、第１の実施の形態に係るコイル５０ａの構成を示す平面図である。図４は、組み上げた状態の多段可変絞り１００の構成を示す斜視図であって、上部基板４０の図示を省略した図である。
【００１７】
図１、図２に示す様に、本実施の形態における多段可変絞りは、下部基板１０（基板）と、複数の絞り板２０ａ、２０ｂ、２０ｃ（入射光調節手段）と、スペーサ３０（位置決め部材）と、上部基板４０（基板）と、複数のコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃ（駆動手段）と、を備える。
【００１８】
略円板状の下部基板１０の中央には、円形の第１開口１１（開口）が形成され、さらに、下部基板１０は、複数の軸受け穴１２ａ、１２ｂ、１２ｃと、複数のスペーサ用位置決め穴１４、１６、１８（図１、図５、図６）と、を備える。複数の絞り板２０ａ、２０ｂ、２０ｃには、互いに直径の異なる開口２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、及び、軸部材２２ａ、２２ｂ、２２ｃが各々形成されている。スペーサ３０には、位置決め用突起３４、３５、３６、３７、３８、３９（図１、図４〜図６）が形成されている。略円板状の上部基板４０（基板）の中央には、円形の第２開口４１（開口）が形成され、さらに、上部基板４０は、複数の軸受け穴４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、及び、複数のスペーサ用位置決め穴４５、４７、４９（図１、図５、図６）を備える。複数のコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃは、コア５１ａ、５１ｂ、５１ｃにコイル線５２ａ、５２ｂ、５２ｃをそれぞれ巻き線してなる。
以下各々の構成部材の詳細について説明する。
【００１９】
下部基板１０及び上部基板４０は、リン青銅、ベリリウム銅、樹脂材等の非磁性体からなる薄板をプレス等の加工法により成形する。第１開口１１及び第２開口４１は、その開口中心を光軸Ｌに一致させるように配置され、入射光が通過する光路となる。第１開口１１及び第２開口４１の開口径は同一もしくは異なる直径に成形されており、第１開口１１及び第２開口４１の開口径のうち小さい方の開口径が多段可変絞り１００における最大開口径となる。
【００２０】
スペーサ３０は、下部基板１０及び上部基板４０の間隔及び相対位置を規定する部材で、下部基板１０及び上部基板４０と同様に非磁性体からなる薄板をプレス等の加工法により成形し、中央に開口部３１が形成される。また、開口部３１の周囲には、複数の位置決め用突起３４、３５、３６、３７、３８、３９が形成されている。位置決め用突起３４、３６、３８は、下部基板１０のスペーサ用位置決め穴１４、１６、１８にそれぞれ対応する位置に、プレス加工により、スペーサ３０の下面から下方（図１の下方向）にそれぞれ突出するように形成されている。位置決め用突起３５、３７、及び３９は、上部基板４０のスペーサー用位置決め穴４５、４７、４９にそれぞれ対応する位置に、プレス加工により、スペーサ３０の上面から上方（図１の上方向）にそれぞれ突出するように形成されている。
【００２１】
スペーサ３０の下面側に突出した位置決め用突起３４、３６、３８は、下部基板１０に形成されたスペーサ用位置決め穴１４、１６、１８とそれぞれ嵌合し、スペーサ３０の上面側に突出した位置決め用突起３５、３７、３９は、上部基板４０に形成されたスペーサ用位置決め穴４５、４７、４９とそれぞれ嵌合する。さらに、下部基板１０と上部基板４０を接着等によりスペーサ３０を介して接合することで、下部基板１０及び上部基板４０の間隔が規定されると共に、相対位置が規定される。
【００２２】
絞り板２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、下部基板１０及び上部基板４０と同様に非磁性体からなり、厚さがスペーサ３０よりも薄い薄板をプレス等の加工法により成形する。絞り板２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、遮光部２３ａ、２３ｂ、２３ｃと腕部２４ａ、２４ｂ、２４ｃとを備える。遮光部２３ａ、２３ｂ、２３ｃには、下部基板１０及び上部基板４０に形成された第１開口１１及び第２開口４１よりも小さな開口２１ａ、２１ｂ、２１ｃが形成されている。この小さな開口２１ａ、２１ｂ、２１ｃは互いに異なる直径を備える。
【００２３】
図２に示すように、絞り板２０ａの腕部２４ａには、プレス加工のバーリングによって、絞り板２０ａの下面から下方に円筒状に突出する固定部２５ａが形成されている。固定部２５ａ内には、軸部材２２ａが圧入等の方法で固定される。同様に、絞り板２０ｂ、２０ｃにも、腕部２４ｂ、２４ｃに固定部が形成され、軸部材２２ｂ、２２ｃがそれぞれ圧入等の方法で固定される。
【００２４】
軸部材２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、円柱状の磁石からなり、径方向に対してＳ極及びＮ極となる様に着磁されている。この軸部材２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、下部基板１０及び上部基板４０に形成された軸受け穴１２ａ、１２ｂ、１２ｃ及び軸受け穴４２ａ、４２ｂ、４２ｃとそれぞれ嵌合される。これにより、絞り板２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、軸部材２２ａ、２２ｂ、２２ｃを回転軸として回動可能となる。また、絞り板２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、光軸Ｌ方向に対して鉛直な同一平面内を回動変位するように配置されている。
【００２５】
図３に示す様に、コイル５０ａは、ケイ素鋼、パーマロイ等の強磁性体からなるコア５１ａにコイル線５２ａが巻き線されてなる。コイル線５２ａに流す電流の向きにより、腕部５３ａ、５４ａが相互にＳ極及びＮ極に磁化される。なお、コイル５０ｂ、５０ｃについてもコイル５０ａと同様な構成である。
【００２６】
図４に示す様に、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃにおいては、対向する腕部５３ａ、５４ａ間に軸部材２２ａを、対向する腕部５３ｂ、５４ｂ間に軸部材２２ｂを、対向する腕部５３ｃ、５４ｃ間に軸部材２２ｃを、それぞれ挟む様に配置する。コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃは、腕部５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５４ａ、５４ｂ、５４ｃを上部基板４０に接着等して接合されている。
【００２７】
次に、図３から図６を参照しつつ、第１の実施の形態における多段可変絞り１００の動作について説明する。ここで、図５は、複数の絞り板２０ａ、２０ｂ、２０ｃがすべて退避位置にある状態を示す平面図である。図６は、絞り板２０ａが開口位置にあり、絞り板２０ｂ、２０ｃが退避位置にある状態を示す平面図である。なお、図５及び図６では、上部基板４０の図示を省略している。
【００２８】
コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃにより発生する腕部５３ａ、５３ｂ、５３ｃ及び腕部５４ａ、５４ｂ、５４ｃの磁極と、軸部材２２ａ、２２ｂ、２２ｃの磁極との磁気的吸引力及び反発力により、軸部材２２ａ、２２ｂ、２２ｃに回転力が生じ、絞り板２０ａ、２０ｂ、２０ｃは軸部材２２ａ、２２ｂ、２２ｃを回転中心として回動する。また、回転の方向はコイル線５２ａ、５２ｂ、５２ｃに流す電流の方向で制御することが出来る。
【００２９】
図５は、絞り板２０ａ、２０ｂ、２０ｃに図中時計回りの回転力をそれぞれ与えた状態を示す。絞り板２０ａ、２０ｂ、２０ｃは図中時計回りに回動し、スペーサ３０に突き当たった状態で停止する。以降、この位置を退避位置と言う。この状態で、絞り板２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、下部基板１０及び上部基板４０に形成された第１開口１１及び第２開口４１から退避し、入射光が通過する光路の直径は、下部基板１０及び上部基板４０に形成された第１開口１１及び第２開口４１のうちの小さい方の開口となる。
【００３０】
図６は、絞り板２０ａに図中反時計回り、絞り板２０ｂ及び絞り板２０ｃに図中時計回りの回転力を与えた状態を示す。絞り板２０ｂ及び絞り板２０ｃは図中時計回りに回動し、スペーサ３０に突き当たった状態で停止する。一方、絞り板２０ａは図中反時計回りに回動し、絞り板２０ｂ及び絞り板２０ｃに突き当たった状態で停止する。以降、絞り板２０ａのこの位置を開口位置と言う。この状態で、絞り板２０ａは、下部基板１０及び上部基板４０に形成された第１開口１１及び第２開口４１の位置に差し込まれ、入射光が通過する光路の直径は、絞り板２０ａに形成された開口２１ａとなる。ここで、スペーサ３０の開口部３１の形状、及び、絞り板２０ａ、２０ｂ、２０ｃの形状は、開口２１ａの中心が光軸Ｌと一致する様に、最適化されている。
【００３１】
同様に、絞り板２０ｂ又は絞り板２０ｃを開口位置に挿入し、入射光が通過する光路の直径を、絞り板２０ｂ又は絞り板２０ｃに形成された開口２１ｂ又は開口２１ｃとすることができる。これにより、多段可変絞り１００の開口径は、４段階に制御することが可能となる。
【００３２】
次に第１の実施の形態における多段可変絞り１００による作用、効果について説明する。
上述の様に、第１の実施の形態における多段可変絞り１００では、絞り板２０ａ、２０ｂ、２０ｃのいずれかを開口位置に差し込んだ際の位置決めを次のように行う。まず、開口位置から退避した残りの絞り板について、スペーサ３０の開口部３１の内壁に突き当てることで、位置決めを行う。次に、開口位置に差し込む絞り板について、開口部３１の内壁に当接することで位置決めした絞り板に突き当てることで、位置を規定する。これにより、開口位置に差し込んだ絞り板に対し直接位置決めをおこなう部材を設ける必要が無くなる。
【００３３】
図５から分かる様に、絞り板を複数設けた場合、絞り機構の領域（平面視においてスペーサー３０が示す領域）のほとんどは絞り板２０ａ、２０ｂ、２０ｃが回動する領域で占められ、この領域に位置決めをおこなう部材をさらに設けることは困難である。仮に図５において、絞り板２０ａ、２０ｂ、２０ｃが回動する領域外であって、軸部材２２ａ、２２ｂ、２２ｃの近傍に位置決め部材を形成した場合、本来位置決めを行う開口部と位置決め部材を形成する位置が離れる為、位置決め部材の成形位置の誤差や軸部材と軸受け穴のクリアランスによる誤差が拡大され、最終的な開口部における位置ズレが大きくなる不具合を生じる。
【００３４】
一方、第１の実施の形態における多段可変絞り１００では、各々の部材は位置決めを行う場所において直接突き当てが行われるので、位置ズレは各々の部材の成形誤差の加算分となる。本実施例では、退避位置にある絞り板が、絞り板２０ａ、２０ｂ、２０ｃに設けられた開口２１ａ、２１ｂ、２１ｃ中心の回動軌跡延長上の位置で各々位置決め部材と当接している。また各々の絞り板が同一の位置決め部材に当接されている。ついては、最終的な開口部における位置ズレを先述の方式に比べ低減させることが出来る。また、各々の絞り板２０ａ、２０ｂ、２０ｃに対して個別に位置決め部材を形成する場合には、位置決め部材に必要とされる剛性や形成方法による相応の領域が必要となり、絞り機構の小型化を阻害すると共に、コストや工数の増大を招く。この様な観点から第１の実施の形態における多段可変絞り１００は、絞り板２０ａ、２０ｂ、２０ｃを複数設けることによる機能拡張、位置決め精度の向上、コスト及び工数の低減に寄与する。
【００３５】
また、第１の実施形態における絞り板２０ａ、２０ｂ、２０ｃを複数の光学レンズに置き換えることによって、光学レンズ脱着装置として用いることも可能である。
【００３６】
さらにまた、第１の実施形態における絞り板２０ａ、２０ｂ、２０ｃを複数の光学フィルターに置き換えることによって、透過光量もしくは透過波長域を変える光学フィルター脱着装置として用いることも可能である。
【００３７】
また、開口位置に変位した絞り板の位置決めは、退避した残りの絞り板のすべてに当接させることによって行ってもよいが、退避した残りの絞り板のうちの一つと当接させるだけでも行うことができる。すなわち、開口位置に変位した絞り板の位置決めは、退避した残りの絞り板のうちの少なくとも一つに当接することによって行う。
【００３８】
（第２実施形態）
図７を参照して、第２の実施の形態に係る多段可変絞りついて説明する。図７は、第２の実施の形態に係る多段可変絞りの絞り板１２０ａの構成を示す、上方から見た斜視図である。第２の実施の形態に係る多段可変絞りでは、第１の実施の形態に係る絞り板２０ａ、２０ｂ、２０ｃと同様に、複数の絞り板を備え、これらの絞り板は絞り板１２０ａと同一の構成をなしている。
【００３９】
図７に示す様に、第２の実施の形態における絞り板１２０ａは、遮光部２３ａの外周部に、上方に突出する突き当て用壁２６ａ（肉厚部）が形成されている点で第１の実施の形態に係る絞り板２０ａ、２０ｂ、２０ｃとは異なる。
【００４０】
この様に、突き当て用壁２６ａを設ける事で、絞り板の位置決めを行う際に、退避位置に変位した絞り板と下部基板及び上部基板との隙間に、開口位置に変位した絞り板が入り込むことによる動作不良を防ぐことが出来ると共に、絞り板を軽量化することが出来る。この為、絞り板の動作速度を向上させ、突き当て時の衝撃を低減することが可能となる。
なお、図７に示す絞り板１２０ａでは、腕部２４ａとの接続部分を除いて、遮光部２３ａの外周部全体に渡って突き当て用壁２６ａが設けられているが、これに代えて、他の絞り板と突き当たる部分にのみ突き当て用壁を形成することも出来る。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように、本発明に係る光調節装置は、複数の光学素子を備えた小型撮像機器に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第１の実施の形態に係る多段可変絞りの構成を示す分解斜視図である。
【図２】第１の実施の形態に係る絞り板の構成を示す斜視図である。
【図３】第１の実施の形態に係るコイルの構成を示す平面図である。
【図４】組み上げた状態の多段可変絞りの構成を示す斜視図である。
【図５】複数の絞り板がすべて退避位置にある状態を示す平面図である。
【図６】一つの絞り板が開口位置にあり、残りの絞り板が退避位置にある状態を示す平面図である。
【図７】第２の実施の形態に係る多段可変絞りの絞り板の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０    下部基板（基板）
１１    第１開口（開口）
１４、１６、１８  スペーサ用位置決め穴
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ  絞り板（入射光調節手段）
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ  開口
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ  軸部材
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ  遮光部
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ  腕部
２５ａ  固定部
２６ａ  突き当て用壁（肉厚部）
３０    スペーサ（位置決め部材）
３１    開口部
３４、３５、３６、３７、３８、３９  位置決め用突起
４０    上部基板（基板）
４１    第２開口（開口）
４５、４７、４９  スペーサ用位置決め穴
５０ａ、５０ｂ、５０ｃ  コイル（駆動手段）
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ  コア
５２ａ、５２ｂ、５２ｃ  コイル線
５３ａ、５３ｂ、５３ｃ  腕部
５４ａ、５４ｂ、５４ｃ  腕部
１００  多段可変絞り（光調節装置）
１２０ａ  絞り板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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