(57)【要約】【課題】  小型化が可能な光量調節装置を提供する。また光量調節装置及び光量調節装置とレンズを備えた光学機器を提供する。【解決手段】  複数の光量調節羽根３１〜３６によって光通過開口の大きさを変更する光量調節装置１０であって、複数の光量調節羽根３１〜３６は、光通過開口を形成する羽根部３１ｂ〜３６ｂと羽根部３１ｂ〜３６ｂよりも厚い基部３１ａ〜３６ａとを有し、基部３１ａ〜３６ａに設けられた回動軸となる第１軸を支点として、隣り合う前記羽根部同士だけを環状に重ね合わせて前記光通過開口を形成することを特徴とする光量調節装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光量調節羽根によって光通過開口の大きさを変更する光量調節装置であって、
前記複数の光量調節羽根は、前記光通過開口を形成する羽根部と、前記羽根部よりも厚い基部とを有し、前記基部に設けられた回動軸を支点として、隣り合う前記羽根部同士だけを環状に重ね合わせて前記光通過開口を形成することを特徴とする光量調節装置。
【請求項２】
前記羽根部の厚さは、前記基部側に対応する部分から羽根先端部側まで前記基部よりも相対的に薄く設けられ、
隣り合う前記羽根部同士は、前記羽根先端部側から前記基部側に亘って相互に重なることを特徴とする請求項１に記載の光量調節装置。
【請求項３】
環状に配置される前記複数の光量調節羽根の回動により前記羽根部同士の重なり状態を変化させて前記光通過開口の大きさを変更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。
【請求項４】
前記複数の光量調節羽根は、前記羽根部となる羽根先端部のうち前記光通過開口を形成する内側端部とは反対の外側端部を隣り合う前記基部の端部に当接させて前記光通過開口の全開状態を形成することを特徴とする請求項３に記載の光量調節装置。
【請求項５】
前記羽根先端部における前記外側端部と、隣り合う前記基部とが、直線状に当接することを特徴とする請求項４に記載の光量調節装置。
【請求項６】
前記複数の光量調節羽根は、前記基部から前記羽根部に至る段差部に設けられた傾斜面を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光量調節装置。
【請求項７】
前記羽根部の厚さは、前記基部の厚さの半分以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光量調節装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の光量調節装置を光学系に備えたことを特徴とする光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルスチルカメラ等の光学機器に用いられる光量調節装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カメラや交換レンズには、撮像素子やフィルム等の撮像面上に到達する光量や被写界深度を調節するために、開口径を変更することを可能にした絞り装置（光量調節装置）が設けられている。また、液晶パネル等の画像変調素子からの光を投影するプロジェクタの投射光学系にも、同様の光量調節装置が設けられていることが多い。このような光量調節装置には、複数（３枚以上）の絞り羽根を回動させて虹彩のように開口径を変化させる、いわゆる虹彩絞りがある。そして、虹彩絞りに用いられる各絞り羽根の基部には回動中心部や駆動力を受ける被駆動部となる軸部や穴部が形成される。また、各絞り羽根のうち基部より各軸部に対して離れた羽根部が他の絞り羽根と光軸方向にて重なることで、光を通過させるための開口が形成される。この絞り羽根の製造方法の中で、基部を羽根部よりも厚くなるように形成する方法が開示されている。（特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許５０２８１０５号公報
【発明の概要】
【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では絞り羽根の羽根部よりも厚い基部と羽根部を重ね合わせている。このため、光量調節装置としての薄型化が困難となり、この光量調節装置を実装する撮像装置（例えばカメラ）も大型化してしまう。
【０００５】
本発明は、光軸方向に小型化することが可能な光量調節装置及び光学機器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の光量調節装置は、複数の光量調節羽根によって光通過開口の大きさを変更する光量調節装置であって、前記複数の光量調節羽根は、前記光通過開口を形成する羽根部と前記羽根部よりも厚い基部とを有し、前記基部に設けられた回動軸を支点として、隣り合う前記羽根部同士だけを環状に重ね合わせて前記光通過開口を形成することを特徴とする。また、上記課題を解決するために、本発明の光学機器は、この光量調節装置によって光量が調節される光学系と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、光量調節装置を光軸方向に小型化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例１に係る光量調節装置の主要部分を示す分解斜視図
【図２】実施例１の光量調節装置に用いられる主要部分裏側を示す分解斜視図
【図３】実施例１の光量調節装置に用いられる絞り羽根の平面図
【図４】実施例１の光量調節装置の絞り羽根の側面図
【図５】実施例１の光量調節装置の開放状態での絞り羽根を光軸方向から見た図
【図６】実施例１の光量調節装置の中間絞り状態での絞り羽根を光軸方向から見た図
【図７】実施例１の光量調節装置の小絞り状態での絞り羽根を光軸方向から見た図
【図８】実施例１の光量調節装置の組立外観図
【図９】実施例１の絞り装置を搭載した光学機器の概略図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１０】
（実施例１）
図８の光量調節装置１０はカメラ等の光学機器の光学系に搭載され、後述する絞り開口径を変化させることで、不図示の被写体から入射して撮像素子に到達する光の量を調節する。
【００１１】
図１には光量調節装置１０を分解して示し、図２には図１の裏面側を図示する。また、図３及び図４はそれぞれ各光量調節装置１０に使用される絞り羽根のうち１つの平面図及び側面図である。
【００１２】
図１の地板１は後述する回転部材２、光量調節羽根３１〜３６、抑え部材４、ステッピングモータ６、等の構成部品を搭載するための部品である。１ａ〜ｆは後述する光量調節羽根の絞り羽根３１〜３６に形成された３１ｃ〜３６ｃが挿入される軸穴であり、１ｇは後述するステッピングモータ６が挿入される貫通穴であり、１ｈ〜１ｌは後述する回転部材２が挿入され回転部材２が形成する２ｇが摺動する突起である。
【００１３】
図１において３１、３２、３３、３４、３５、３６は光量調節羽根としての絞り羽根である。これらの絞り羽根３１〜３６は合成樹脂による薄板状の一体成型部品である。各絞り羽根は基部３１a、３２a、３３a、３４a、３５a、３６aと、該基部よりも薄い肉厚を有する羽根部３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ、３４ｂ、３５ｂ、３６ｂとを有する。合成樹脂による一体成形を行うことで、生産性良く寸法精度の高い光量調節羽根を用いることができる。
【００１４】
基部３１a〜３６aにおける面には、各絞り羽根３１〜３６の回動中心となるよう軸形状を有する第１軸部３１ｃ、３２ｃ、３３ｃ、３４ｃ、３５ｃ、３６ｃが形成されている。また、各絞り羽根３１から３６において駆動力が入力される被駆動部となるよう軸形状を有する第２軸部３１ｄ、３２ｄ、３３ｄ、３４ｄ、３５ｄ、３６ｄ、も形成されている。
【００１５】
２はリング状の回転部材であり、その中央には開口部２ｊが形成されている。該回転部材２にはその周方向６箇所に形成され、被駆動部３１ｄ〜３６ｄを駆動させるためのカム溝部２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆが形成されおり、外周部２ｇは地板１の突出部１ｈ、１ｉ、１ｊ、１ｋ、１ｌに嵌合している。回転部材２の周方向一部にはギア部２ｈを有する。
【００１６】
４は押え部材であり、その中央部には開口部４aが形成され、絞り羽根３１〜３６や回転部材２が地板１からはずれないように設けられている。
【００１７】
６は回転部材２を駆動するステッピングモータであり、ステッピングモータ６の出力軸にはピニオンギア５が取り付けられている。ステッピングモータ６は地板１のモータ取り付け部１ｇに嵌合し、ビス７によってねじ止めされている。ピニオンギア５は地板１の穴部１ｇを貫通して回転部材２のギア部２ｈと噛み合う。地板１、回転部材２、ピニオンギア５、ステッピングモータ６により駆動機構が構成される。
【００１８】
押え部材４は回転部材２との間に絞り羽根３１〜３６を挟んで地板１に固定され、回転部材２と絞り羽根３１〜３６の光軸方向（光通過方向）の抜け止めの役割を果たす。回転部材２の外周部２ｈは地板１の周方向に設けられた突出部１ｈ、１ｉ、１ｊ、１ｋ、１ｌに受けられ、回転可能に挿入されている。回転部材２の外周部２ｇは地板１の突出部１ｈ、１ｉ、１ｊ、１ｋ、１ｌと摺動することで回転可能に支持される。また、絞り羽根３１〜３６の第１軸部３１ｃ〜３６ｃはそれぞれ地板１に形成された軸穴部１ａ〜１ｆに回動可能に挿入されている。さらに第２軸部３１ｄ〜３６ｄはそれぞれ回転部材２に形成されたカム溝部２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２e、２ｆに挿入される。
【００１９】
地板１に固定されたステッピングモータ６が作動してピニオンギア５が回転すると該ピニオンギア５にギア部２ｈが噛み合っている回転部材２が回転する。これにより各絞り羽根は第２軸部が回転部材２のカム溝部に沿って移動し（即ち第２軸部がカム溝部から駆動力を受けて）、第１軸部を中心に回動する。
【００２０】
絞り羽根３１〜３６は光軸（開口部２ｊと４aの中心位置）回りに等角度間隔で配置されており、詳細は後述するが、絞り羽根３１〜３６の一部同士が重なり合うことで、それらの内側に光通過開口である絞り開口を形成する。そして、絞り羽根３１〜３６がそれぞれ回動することでそれらの重なり量が変化するとともに絞り開口のサイズ（大きさ）が連続的に変化する。なお、絞り羽根３１〜３６の重なり量が大きいほど、絞り開口のサイズは小さくなる。
【００２１】
ここで、図４に示すように本実施例では羽根部３１ｂの肉厚ｔ２は、基部３１aの肉厚ｔ１の１／２以下と設定している。ただし、これは例でありｔ１＞ｔ２の関係を満たしていれば良い。つまり、開放状態では、ｔ１＞２×ｔ２を満たし、羽根が３枚重なる中間絞り状態がある場合はｔ１＞３×ｔ２とすることがより好ましい。これは、光量調節装置の光軸方向における小型化に有利だからである。
【００２２】
また、図４に示すように、第１軸部３１ｃ及び第２軸部３１ｄの先端にはそれぞれテーパ面（傾斜面）３１ｅ、３１ｆが設けられている。これにより、地板１の軸穴部１aや回転部材２のカム溝２aとの摺動抵抗を下げることができる。また、絞り羽根３１〜３６の基部３１ａ〜３６ａと羽根部３１ｂ〜３６ｂとの間の段差部の面として、基部側側面部３１ｋ〜３６ｋが設けられている。この基部側側面部３１ｋ〜３６ｋに当接する羽根部３１ｂ〜３６ｂの部分として、羽根部側側面部３１ｊ〜３６ｊが設けられている。
【００２３】
また、第１軸部３１ｃ及び第２軸部３１ｄの根元にはそれぞれ曲面（テーパ面でもよい）３１ｇ、３１ｈが設けられており、これにより射出成型時における樹脂の流動背抵抗や離型抵抗を下げてより安定的に絞り羽根３１を成形することができるとともに、各軸部の強度を向上させることができる。
【００２４】
また絞り羽根３１の外周縁には肉厚方向に対して傾斜したテーパ面（曲面でもよい）３１ｉが形成されている。このテーパ面３１ｉは絞り羽根３１の外周縁に当たった光が乱反射してゴースト等の不要光が発生することを防止する他、絞り羽根３１〜３６が重なり合う際の引っかかりを防止して、絞り羽根の作動抵抗を減少させる役割も有する。
【００２５】
図５〜図７には、上記光量調節装置１０における絞り羽根１〜６の動作状態を光軸方向から見た場合の各状態を示している。以下の絞り開口径の状態がそれぞれ図５は光量調節装置１０の絞り開口径が開放状態を、図６は光量調節装置の中間絞り状態を、図７は小絞り状態を示す。本発明において、開放状態とは、絞り羽根が形成する光通過開口の開口径が最大の状態（すなわち、全開状態）を示し、地板１の開口部に絞り羽根が押え部材４の開口４ａに突出せずに、地板１と押え部材４との間のみに位置していてもよい。また最大の開口径は、カム溝２ａ〜２ｆによって定まるようにしても、その他の溝や突出部、段差によって絞り羽根の位置が定まってもよい。開放状態、中間絞り状態及び小絞り状態のいずれの状態においても絞り羽根３１〜３６はそれぞれの一部同士とが重なり合っている。つまり、駆動部材２と押え部材４との隙間は、肉厚の厚い基部３１ａ〜３６ａの厚さとして定めると羽根部３２ｂ〜３６ｂの寸法公差等の影響を低減し正確に組み立てることができる。
【００２６】
図５の開放状態において、絞り羽根３１とその時計回り方向にて隣り合う絞り羽根３２に着目すると、絞り羽根３１の羽根部３１ｂ（羽根部３１ｂの先端側）と絞り羽根３２の羽根部３２ｂ（羽根部３２ｂの基部３２ａに近い基端部側）が環状に重なり合っており、絞り羽根３１の羽根部３１ｂの側面部３１ｊは、絞り羽根３２の基部３２aの側面部３２ｋに当接し、この当接状態で全開状態を規定している。また、絞り羽根３１とその反時計まわり方向にて隣り合う絞り羽根３６とに着目すると、絞り羽根３１の羽根部３１ｂと絞り羽根３６の羽根部３６ｂが環状に重なり合っており、絞り羽根３１の基部３１aの基部側側面部３１ｋは絞り羽根３６の羽根部３６ｂの羽根部側面部３６ｊに当接し、この当接状態で全開状態を規定している。そしてこの開放状態では、光通過開口は、絞り羽根３１〜３６の羽根部３１ｂ〜３６ｂだけで形成されている。つまり、羽根部３１ｂ〜３６ｂは、基部３１ａ〜３６ａ側の端部から羽根先端部側まで基部３１ｂ〜３６ｂよりも相対的に薄く、隣り合う羽根部３１ｂ〜３６ｂ同士は、羽根先端部側から基部側に亘って相互に重なる。
【００２７】
このように、本実施例では、複数の光量調節羽根３１〜３６は、光通過開口を形成する羽根部３１ｂ〜３６ｂと羽根部３１ｂ〜３６ｂよりも厚い基部３１ａ〜３６ａとを有し、基部３１ａ〜３６ａに設けられた回動軸となる第１軸部３１ｃ〜３６ｃを支点として、隣り合う羽根部３１ｂ〜３６ｂ同士だけを環状に重ね合わせて光通過開口を形成する。すなわち、基部３１ａ〜３６ａと羽根部３１ｂ〜３６ｂとの厚みに差を設け、隣り合う薄い羽根部３１ｂ〜３６ｂ同士だけを環状に重ね合わせ、羽根部３１ｂ〜３６ｂだけで光通過開口を形成することによって、光量調節装置を光軸方向に小型化できる。
【００２８】
また、羽根先端部を形成する羽根部３１ｂ〜３６ｂの光通過開口側の端部（内側端部）とは反対側の端部（外側端部）となる羽根部側側面部３１ｋ〜３６ｋは、隣り合う光量調節羽根３１〜３６の基部３１ａ〜３６ａに当接される。これにより、光量調節羽根３１〜３６をユニット化するためのケース部材である地板１や回転部材２、抑え部材４に、基部３１ａ〜３６ａと羽根部３１ｂ〜３６ｂが合わさって挟まれることなく、部品独自の寸法公差や部品間から発生するガタがあっても、開口径を安定して決定することができる。
【００２９】
さらに、中間絞り状態または小絞り状態から開放状態に移動する際には、同一形状の羽根部３１ｂの稜線と基部側側面部３２ｋの稜線とが当接する。すなわち、羽根先端部側の羽根部３１ｂ〜３６ｂの外側端部は、基部３１ａ〜３６ａに対して直線状に当接する。このように、隣り合う複数の光量調節羽根３１〜３６は、相互に直線状に当接することで実質的に減速され、更に絞り羽根の羽根部３１ｂが基部３２ａにのり上げるのを防止することができる。本実施例では、生産性に優れるように羽根部３１ｂの稜線形状と基部側側面部３２ｋの稜線形状が直線状となるように形成したが、変曲点を持たせて当接する面積を増やすことによって減速しやすくすることもできる。
【００３０】
また、図６の中間絞り状態及び図７の小絞り状態（特定の開口径より小さい状態）では、絞り羽根３１〜３６の重なり合いは以下のようになる。
【００３１】
絞り羽根３１と絞り羽根３２とに着目すると、絞り羽根３１の羽根部３１ｂの一部分は絞り羽根３２の羽根部３２ｂの一部分と重なり合い、互いの基部同士または羽根部と基部が重なり合うことはない。また、羽根部３１ｂの他方の面には、羽根部３６ｂの一部分と重なり合い、羽根部３１ｂ〜羽根部３６ｂを円周方向に沿って互い違いに配置することによって、これらの中間絞り状態及び小絞り状態では、絞り開口は、絞り羽根３１〜３６のうち羽根部３１ｂ〜３６ｂによって形成されている。つまり、絞り開口は、肉厚が厚い基部３１ａ〜３６ａによることがなく、肉厚が薄い羽根部３１ｂ〜３６ｂのみによって形成されている。
【００３２】
このように、開放状態、中間絞り状態及び小絞り状態を含む全動作状態において、絞り合う２つの絞り羽根で第１及び第２軸部が設けられた肉厚が厚い基部同士、または基部よりも肉厚が薄い羽根部と基部が重なり合うことはない。これにより、回転部材２と押え部材４との間の絞り羽根３１〜３６の収納スペースの光軸方向寸法を薄くすることができ、光量調節装置１０の光軸方向寸法（厚み）を小さくすることができる。このとき、羽根部３１ｂは、隣接する別の絞り羽根３２の第１軸部３２ｃ及び第２軸部３２ｄに対して光軸に直交する方向の光軸側を回動する。
【００３３】
また、直線形状で基部側側面部３１ｋ〜３６ｋを形成する場合、対向する羽根部３１ｂ〜３６ｂの羽根部側側面部３１ｊ〜３６ｊと開放状態から小絞り状態に変化するまで平行関係が維持される。さらに開放状態においても、基部よりも肉厚の薄い羽根部同士が重なりあっているため、羽根部の反り上がり量が、基部に羽根部が重なる場合に比べて小さくなる。
【００３４】
しかも、小絞り状態で絞り開口が羽根部３１ｂ〜３６ｂのみによって形成されることで、絞り開口面とその周囲を取り囲む羽根部３１ｂ〜３６ｂとの光軸方向での段差が小さくなる。従って、該段差が大きいほど生じやすい小絞り時の回折を発生し難くすることができ、この結果光学性能の悪化を低減することができる。
【００３５】
なお、上記実施例では６つの絞り羽根を有する光量調節装置について説明したが、絞り羽根の数は６枚以外の複数であっても良く、絞り羽根は回転部材を介さない駆動方式で回動しても良い。
【００３６】
上記実施例では、光軸に直交する方向ほぼ同じ位置に光通過開口が形成される光量調節装置を示したが、光軸方向一方側に凸形状を有する回転部材を用いて、曲面形状を回動する光量調節羽根を用いてもよい。曲面形状を回動する際には、光量調節羽根の回転軸は、光軸に対して所定の角度を持つ。複数の光量調節羽根の回転軸の軸方向には、各軸の球中心が位置することが好ましい。
【００３７】
また、上記実施例では、撮像用の光学機器に搭載された光量調節装置について説明したが、上記実施例と同様の光量調節装置をプロジェクタ等、撮像用以外の光学機器に搭載しても良い。
【００３８】
（実施例２）
図９は、実施例１にて説明した絞り装置を搭載した光学機器としてのビデオカメラ（撮像装置）の概略構成を示している。
【００３９】
２１はビデオカメラのレンズ鏡筒部である。該レンズ鏡筒部２１内には、変倍レンズ２３、実施例１の絞り装置２０およびフォーカスレンズ２９を含む撮影光学系が収容されている。
【００４０】
２５はＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の光電変換素子により構成される撮像素子である。撮像素子２５は、撮影光学系により形成された被写体像を光電変換して電気信号を出力する。絞り装置２０の絞り開口を変化させたりＮＤフィルタを進退させたりすることで、撮像素子２５上に形成される被写体像の明るさ（つまりは撮像素子２５に到達する光量）を適正に設定することができる。
【００４１】
撮像素子２５から出力された電気信号は、画像処理回路２６にて種々の画像処理を受ける。これにより、映像信号（ビデオ出力）が生成される。
【００４２】
コントローラ２２は、不図示のズームスイッチがユーザにより操作されることに応じて、ズームモータ２４を制御し、変倍レンズ２３を移動させて変倍（ズーミング）を行わせる。また、コントローラ２２は、映像信号のコントラストを検出し、該コントラストに応じてフォーカスモータ２８を制御し、フォーカスレンズ２９を移動させてオートフォーカスを行う。
【００４３】
さらに、コントローラ２２は、映像信号のうち輝度情報に基づいて、絞り装置２０の絞り駆動部６を制御し、光量を調節する。これにより、撮影時のボケやゴーストを自然な形状にすることができ、高画質の映像を記録することができる。また、レンズ鏡筒部に内蔵された絞り装置２０が小型であるので、レンズ鏡筒部およびビデオカメラ全体の小型化を図ることができる。
【００４４】
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１  地板
２  回転部材
３  光量調節羽根
３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａ  基部
３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ、３４ｂ、３５ｂ、３６ｂ  羽根部
３１ｃ、３２ｃ、３３ｃ、３４ｃ、３５ｃ、３６ｃ  第１軸
３１ｄ、３２ｄ、３３ｄ、３４ｄ、３５ｄ、３６ｄ  第２軸
３１ｇ、３２ｇ、３３ｇ、３４ｇ、３５ｇ、３６ｇ  曲面
３１ｈ、３２ｈ、３３ｈ、３４ｈ、３５ｈ、３６ｈ  曲面
３１ｊ、３２ｊ、３３ｊ、３４ｊ、３５ｊ、３６ｊ  羽根部側面部
３１ｋ、３２ｋ、３３ｋ、３４ｋ、３５ｋ、３６ｋ  基部側面部
ｔ１  羽根部厚さ
ｔ２  基部厚さ
１０、２０  光量調節装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2014164049.tif 000006
【図５】
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【図６】
2014164049.tif 000008
【図７】
2014164049.tif 000009
【図８】
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【図９】
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