(57)【要約】【課題】絞り径の再現性が良く、かつ経時変化の少ない絞り機構を提供する。【解決手段】絞り板１ａの正六角形の２つの辺３ａ、４ａと、絞り板１ｂの正六角形の２つの辺３ｂ、４ｂと、絞り板１ｃの正六角形の２つの辺３ｃ、４ｃとで、正六角形の穴５が形成される。この正方形の穴５の中心をＯを絞り中心とする。そして、絞り中心Ｏと正六角形の２つの辺３ａ、４ａの交点Ａとを結ぶ線を中心線Ｘ、絞り中心Ｏと正六角形の２つの辺３ｂ、４ｂの交点Ｂとを結ぶ線を中心線Ｘ、絞り中心Ｏと正六角形の２つの辺３ｃ、４ｃの交点Ｃとを結ぶ線を中心線Ｚとする。ＯＡ＝ＯＢ＝ＯＣの関係を保ちながら、絞り板１ａ、１ｂ、１ｃを、それぞれ中心線Ｘ、Ｙ、Ｚに沿ってスライドさせることにより、正六角形の穴５の中心Ｏの位置を変えないで、正六角形の穴５の大きさを変えることができる。よって、開口の大きさを連続的に変化可能な絞り機構が実現できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絞り中心を中心として等間隔で放射状に伸びるｎ（ｎは３以上の整数）本の中心線を含むような切り欠き部（穴）を有するｎ個の絞り板が放射状に、重ね合わせて配置され、前記切り欠き部は、前記絞り中心を包含し、かつ、その周の少なくとも一部は２ｎ角形の隣り合う２辺の形状を有し、前記隣り合う２辺は、前記中心線に対して対称とされ、その結果、これら絞り板により、前記絞り中心を中心とする２ｎ角形の穴が形成され、かつ、前記絞り中心を中心として回転するカムが設けられ、当該カムは、回転中心を中心として同一形状のｎ個の部分に分けられ、各部分には前記回転中心からの距離が回転角の関数であるカム面が形成され、一方、前記絞り板にはカム追従部材が設けられ、当該カム追従部材は前記カム面に当接し、前記カムの回転に伴って、前記各々の絞り板は、前記２ｎ角形の頂点が、前記絞り中心から等距離にあるように、揃って、前記中心線に沿って移動可能とされていることを特徴とする絞り機構。
【請求項２】
前記絞り板が、同じ形状を有する２枚の板の片方を反転させ、重ね合わせて形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の絞り機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絞り機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光学装置等に用いられる絞り機構としては、種々のものが公知であるが、代表的なものが、実開平５−６１７３５号公報（特許文献１）に記載されている。これは、複数枚の絞り羽根に固定軸、可動軸が植立されており、固定板の光軸を中心とする円周上に開けられた穴で固定軸が回転し、駆動板に設けられた溝を可動軸がスライドして、絞り径を調整するものである。
【０００３】
また、特開平９−１５９９３５号公報には、正方形、又は菱形の一頂点を有する孔を持つ絞り板を２枚重ね合わせ、正方形又は菱形の絞り機構を構成する方法が記載されている。この原理を図４に示す。図４（ａ）は、１枚の絞り板の平面図である。絞り板１１には、切り欠き部１２が形成され、切り欠き部１２の周辺の一部は、正方形の２つの辺１３、１４となっている。この絞り板を２枚、１８０°の角度を持たせて重ね合わせると図１（ｂ）のようになる。絞り板１１ａの正方形の２つの辺１３ａ、１４ａと、絞り板１１ｂの正方形の２つの辺１３ｂ、１４ｂとで、正方形の穴１５が形成される。
【０００４】
この正方形の穴１５の中心をＯとし、この点を絞り中心とする。そして、絞り中心Ｏと、正方形の２つの辺１３ａ、１４ａの交点Ａ、正方形の２つの辺１３ｂ、１４ｂの交点Ｂとを結ぶ線を中心線Ｘとする。２つの辺１３ａと１４ａは、中心線Ｘに対して対称の関係にあり、２つの辺１３ｂ、１４ｂも、中心線Ｘに対して対称の関係にある。
【０００５】
図１（ｃ）に示すように、ＯＡ＝ＯＢの関係を保ちながら、絞り板１１ａ、１１ｂを中心線Ｘに沿ってスライドさせることにより、正方形の穴１５の中心Ｏの位置を変えないで、正方形の穴１５の大きさを変えることができる。よって、正方形の穴１５を絞りとして用いれば、開口の大きさを連続的に変化可能な絞り機構が実現できる。
【特許文献１】実開平５−６１７３５号公報
【特許文献２】特開平９−１５９９３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、レーザ共焦点顕微鏡のような光学機器に用いられる絞り機構においては、絞り径を0.1mm程度にする必要があり、かつ、高い再現性が求められる。特許文献１に記載されるような、複数枚の羽根が駆動される絞り機構では、駆動板に設けられた溝をピンがスライドして駆動板を駆動するようになっているので、摺動部のクリアランスに起因してガタが生じてしまう。このガタのため、絞り径を大きくする場合と小さくする場合とでは、絞り径の大きさに10μｍ程度の差が生じ、再現性が悪いという問題点がある。又、これらのガタを除去するために、駆動機構を一方向に付勢する付勢機構を設けたとしても、部材同士の接触により摩耗し、経時変化が起こるという問題点がある。
【０００７】
また、特許文献２に記載される方法では、絞りの形状が正方形又は菱形であり、円形に近くないという問題点がある。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、絞り形状が円形に近く、再現性が良く、かつ経時変化の少ない絞り機構を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するための第１の手段は、絞り中心を中心として等間隔で放射状に伸びるｎ（ｎは３以上の整数）本の中心線を含むような切り欠き部（穴）を有するｎ個の絞り板が放射状に、重ね合わせて配置され、前記切り欠き部は、前記絞り中心を包含し、かつ、その周の少なくとも一部は２ｎ角形の隣り合う２辺の形状を有し、前記隣り合う２辺は、前記中心線に対して対称とされ、その結果、これら絞り板により、前記絞り中心を中心とする２ｎ角形の穴が形成され、かつ、前記絞り中心を中心として回転するカムが設けられ、当該カムは、回転中心を中心として同一形状のｎ個の部分に分けられ、各部分には前記回転中心からの距離が回転角の関数であるカム面が形成され、一方、前記絞り板にはカム追従部材が設けられ、当該カム追従部材は前記カム面に当接し、前記カムの回転に伴って、前記各々の絞り板は、前記２ｎ角形の頂点が、前記絞り中心から等距離にあるように、揃って、前記中心線に沿って移動可能とされていることを特徴とする絞り機構である。
【００１０】
なお、２ｎ角形は正２ｎ角形であることが好ましい。
【００１１】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記絞り板が、同じ形状を有する２枚の板の片方を反転させ、重ね合わせて形成されたものであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、絞り形状が円形に近く、再現性が良く、かつ経時変化の少ない絞り機構を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態の例を説明する。図１、図２は本発明の実施の形態の例を説明するための図である。図１（ａ）は、１枚の絞り板の平面図である。絞り板１には、切り欠き部（穴）２が形成され、切り欠き部２の周辺の一部は、正六角形の２つの辺３、４となっている。このような絞り板１ａ、１ｂ、１ｃを３枚、１２０°の間隔で重ね合わせたものを図１（ｂ）に示す。絞り板１ａの正六角形の２つの辺３ａ、４ａと、絞り板１ｂの正六角形の２つの辺３ｂ、４ｂと、絞り板１ｃの正六角形の２つの辺３ｃ、４ｃとで、正六角形の穴５が形成される。
【００１４】
この正六角形の穴５の中心をＯとし、この点を絞り中心とする。そして、絞り中心Ｏと正六角形の２つの辺３ａ、４ａの交点Ａとを結ぶ線を中心線Ｘ、絞り中心Ｏと正六角形の２つの辺３ｂ、４ｂの交点Ｂとを結ぶ線を中心線Ｙ、絞り中心Ｏと正六角形の２つの辺３ｃ、４ｃの交点Ｃとを結ぶ線を中心線Ｚとする。２つの辺３ａと４ａは、中心線Ｘに対して対称の関係にあり、２つの辺３ｂ、４ｂは、中心線Ｙに対して対称の関係にある。同様、２つの辺３ｃ、４ｃは、中心線Ｚに対して対称の関係にある。
【００１５】
ＯＡ＝ＯＢ＝ＯＣの関係を保ちながら、絞り板１ａ、１ｂ、１ｃを、それぞれ中心線Ｘ、Ｙ、Ｚに沿ってスライドさせることにより、正六角形の穴５の中心Ｏの位置を変えないで、正六角形の穴５の大きさを変えることができる。よって、正六角形の穴５を絞りとして用いれば、開口の大きさを連続的に変化可能な絞り機構が実現できる。
【００１６】
同様のことは、絞り板の枚数を増やしても成り立つ。則ち、絞り中心を中心として等間隔で放射状に伸びるｎ（ｎは３以上の整数）本の中心線を含むように、切り欠き部を有するｎ個の絞り板を放射状に、重ね合わせて配置し、切り欠き部を、絞り中心を包含し、少なくともその一部は正２ｎ角形の隣り合う２辺の形状を有し、隣り合う２辺は、中心線に対して対称となるような構造とし、この隣り合う２辺の交点が、全ての絞り板について、絞り中心から等しい距離にあるように、絞り板を配置すれば、その結果、これら絞り板により、絞り中心を中心とする正２ｎ角形の穴が形成される。そして、これら絞り板を、この正２ｎ角形の頂点が、絞り中心から等距離にあるように、揃って、前記中心線に沿って移動することにより、絞り中心の位置を変えないで絞りの開口を可変することができる。絞り板の数が多くなるほど、正多角形の変数が増え、円に近くなるので好ましいが、その分、機構が複雑になる。
【００１７】
以下、絞り板に前述のような動きをさせるメカニズムの例を図２を使用して説明する。図２において、絞り板１ａ、１ｂ、１ｃの構成は図１（ｂ）に示すものと同じであり、それぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿って滑らかに動くように直線ガイド機構８ａ、８ｂ、８ｃに取り付けられている。これら絞り板１ａ、１ｂ、１ｃを取り付けた直線ガイド機構８ａ、８ｂ、８ｃの上には、それぞれガイドローラ６ａ、６ｂ、６ｃが取り付けられ、全体が中空円盤状のカム７の中に収容されている。カム７は、その内周面が３等分され、３等分された内周面７ａ、７ｂ、７ｃがカム面となっている。そして、ガイドローラ６ａ、６ｂ、６ｃは、それぞれカム７の内周面７ａ、７ｂ、７ｃに、付勢機構９ａ、９ｂ、９ｃの付勢力によって当接するようになっている。カム７の内周面７ａ、７ｂ、７ｃは同じ形状とされており、カム７は、絞り中心Ｏを中心として回転するようになっている。
【００１８】
従って、図１（ｂ）における正六角形の頂点Ａ、Ｂ、Ｃと絞り中心との距離は常に同一に保たれ、カム７が回転すると、ＯＡ＝ＯＢ＝ＯＣの関係を保ったまま、これらの大きさが変化し、中心にできる正六角形の穴５の大きさが連続的に変化する。内周面７ａ、７ｂ、７ｃの形状は、カムとしての役割を果たすものであれば特に規制はないが、絞り中心Ｏを中心とする螺旋形状とすると、カム７の回転角と正六角形の穴５の大きさに比例関係が成り立つので好ましい。
【００１９】
なお、図１（ａ）に示された切り欠き部２の向きを左右逆にして、正六角形の頂点を絞り板の中心側に配置し、図１（ｂ）のように組み立てても、全く同じ作用効果が得られる。
【００２０】
また、本実施の形態では、カム７の内周面にガイドローラ６ａ、６ｂ、６ｃが当接するように配置しているが、円盤状のカムの外周面にガイドローラ６ａ、６ｂ、６ｃが当接するように配置しても、全く同じ作用効果が得られる。
【００２１】
また、本実施の形態では、３枚の絞り板を用いて正六角形を構成する場合は、２つの辺のなす角度が１２０°になるように設定しているが、単なる六角形を形成すれば良いのであれば、これに限られない。
【００２２】
なお、図１（ａ）に示すような絞り板１を形成する場合に、切り欠き部２を機械加工で形成すると、以下のような問題が発生する場合がある。すなわち、絞り板１の切り欠き部２（穴）で隣り合う２辺３と４を形成しているため、隣り合う２辺３と４の交点部の形状は、切り欠き部２（穴）の加工精度に依存してしまう。理想的には隣り合う２辺３と４は交点で交わらなければならないが、現実にはエッチング等で加工した絞り板の隣り合う２辺３と４の交点付近には数十μｍから100μｍ程度のＲがついてしまっている。そのため、開口径を100μｍ以下まで小さくしていくと、このＲの影響で開口の形状が２ｎ角形から外れ、ｎ角形に近づいていってしまう。つまり、小径では開口形状が円形からずれる方向になり、また、開口径変化の直線性もずれてしまう。
【００２３】
これを避けるためには、絞り板１を、２枚の板を重ね合わせて形成することが好ましい。すなわち、図３（ａ）に示すように、正６角形の一つの辺となる部分８を含む開口部２’を有する１枚の板１’と、図３（ｂ）に示すように、板１’と同型で、正６角形の一つの辺となる部分９を含む開口部２”を有する１枚の板１”を、板１”を反転させて重ね合わせ、図３（ｃ）に示すように、図１（ａ）に示すものと同じ形状を有する絞り板１を形成する。このようにすると、正６角形の２つの辺３と４の交点部分は機械加工で形成されていなくなるので、前述のような問題の発生を防止することができる。
【００２４】
一般にｎ枚の絞り板を使用して正２ｎ角形の穴を形成したい場合は、絞り中心を中心として等間隔に放射状にのびるｎ本（ｎは３以上の整数）の中心線に対し、正２ｎ角形の内角の1/2だけ＋側に傾いた１辺を含み、かつ前記絞り中心を包含する切り欠き部を有する板と、正２ｎ角形の内角の1/2だけ−側に傾いた１辺を含み、かつ前記絞り中心を包含する切り欠き部を有する板を２枚重ね合わせて１枚の絞り板とすることにより、正２ｎ角形の隣り合う２辺を形成する。
【００２５】
例えば正６角形の穴を形成する場合、板厚を0.03ｍｍとすると最大0.18ｍｍ光軸方向のずれが生じる。しかし、コンフォーカル顕微鏡のピンホールにこの機構を用いる場合、ピンホール位置での焦点深度はこれより十分大きくなるので、このずれは問題にならない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態の例を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態の例を説明するための図である。
【図３】絞り板の形成方法の例を示す図である。
【図４】従来の絞り機構の例を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ…絞り板、１’，１”…板、２，２’，２”…切り欠き部、３，３ａ，３ｂ，３ｃ…辺、４，４ａ，４ｂ，４ｃ…辺、５…穴、６ａ，６ｂ，６ｃ…ガイドローラ、７…カム、７ａ，７ｂ，７ｃ…内周面、８，９…辺、８ａ，８ｂ，８ｃ…直線ガイド機構、９ａ，９ｂ，９ｃ…付勢機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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