(57)【要約】【課題】軸部やガイドピンを軽量化し、かつ軸部やガイドピンと軸孔やカム溝の幅との隙間を極力小さくし、絞り羽根を安定して作動することができる光量調節装置を提供する。【解決手段】  樹脂形成された羽根部材２２とこの羽根部材２２の一方の面から突出する回転軸２３と、羽根部材２２の他方の面から突出するガイドピン２４とからなる絞り羽根２１を備えた光量調整装置１であって、回転軸２３とガイドピン２４を空洞２３ｃ、２４ｃのある円筒形状で樹脂形成し、円筒形状の回転軸２３とガイドピン２４は羽根部材２２の面から突出した外周部２３ｂ、２４ｂと、羽根部材２２側に形成され、空洞２３ｃ、２４ｃに繋がる開口部２３ｆ、２４ｆと、絞り羽根部材から突出した側を塞ぐ遮蔽部２３ａ、２４ａとで構成した。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂形成された羽根部材と、前記羽根部材の一方の面から突出する回転軸と、前記羽根部材の他方の面から突出するガイドピンと、前記回転軸が係合して前記羽根部材を回転支持する係合孔が形成された回転部材と、前記ガイドピンと係合して前記羽根部材を回転方向に案内するカム溝が形成されたカム部材と、を備えた光量調整装置において、
前記回転軸と前記ガイドピンを、空洞のある円筒形状で樹脂形成し、
円筒形状の前記回転軸と前記ガイドピンは、前記羽根部材の面から突出した外周部と、前記羽根部材側に形成されて前記空洞に繋がる開口部と、前記絞り羽根部材から突出した側を塞ぐ遮蔽部と、からなることを特徴とする光量調整装置。
【請求項２】
前記羽根部材と前記回転軸及び前記ガイドピンとが樹脂板により一体形成され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】
前記回転軸及び前記ガイドピンの外周部は弾性変形可能に樹脂形成されていることを特徴とした請求項１に記載の光量調整装置。
【請求項４】
前記回転軸と前記ガイドピンの外周部を形成する樹脂の厚さを前記羽根部材を形成する樹脂の厚さよりも小さくしたことを特徴とした請求項３に記載の光量調整装置。
【請求項５】
前記回転軸と前記ガイドピンは、前記羽根部材を深絞りプレス加工して成形したことを特徴とする請求項２に記載の光量調整装置。
【請求項６】
前記回転軸と前記ガイドピンの遮蔽部は湾曲状の外形面を有することを特徴とする請求項１に記載の光量調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラ、ビデオカメラ、デジタルカメラ等の光学機器に用いられる絞り羽根部材及び光量調節装置に関する。   
【背景技術】
【０００２】
従来、固体撮像素子を内蔵したビデオカメラ、デジタルカメラなどのカメラやフイルムを使用するカメラには、レンズの焦点深度の確認又はフイルムや固体撮像素子に結像される被写体の光量調節のために、開口径を制御する光量調節装置が設けられている。このような光量調節装置としては、複数の絞り羽根を用いて虹彩のように光軸を中心にして開口径を変化させるものが知られている。
【０００３】
上記のような絞り羽根は、一般的に遮光のための羽根部材と羽根部材を回転するための軸部材と絞り羽根を案内するためのガイドピンで構成されている。そして、軸部はリング状の回転部材の軸孔に係合し、またガイドピンはカム部材に設けられたカム溝に係合している。そして、回転部材を回転させると複数の絞り羽根がそれに伴って移動する。このとき、複数の絞り羽根は固定されたカム部材のカム溝に沿って軸部を支点に回転しつつ移動する。これによって、複数の絞り羽根が設定された光路開口径を形成するようになっている。
【０００４】
このような従来の絞り羽根は、シート状の金属板や樹脂シートに金属片からなる軸やピンを機械的にかしめる方法や特許文献１に示すように加熱溶融させた樹脂材を金型内に射出注入し、冷却、固化させることによって樹脂シートに軸やピンを成形する射出成型の方法で製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平６−６８５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、絞り羽根は、その重量が増大すると絞り羽根の慣性モーメントが大きくなり、作動性が低下するとの問題がある。そして、重量を低減するために絞り羽根の羽根部材の厚さを薄くすると、薄い羽根部材に対して軸部やピンの部分が重くなり、やはり絞り羽根の作動性に影響が生じるとの問題が発生する。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、絞り羽根を薄型、軽量化して、絞り羽根を安定して作動することができる光量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】
【０００８】
本発明は上記の目的を達成するために、樹脂形成された羽根部材と、羽根部材の一方の面から突出する回転軸と、前記羽根部材の他方の面から突出するガイドピンと、前記回転軸が係合して前記羽根部材を回転支持する係合孔が形成された回転部材と、前記ガイドピンと係合して前記羽根部材を回転方向に案内するカム溝が形成されたカム部材と、を備えた光量調整装置において、前記回転軸と前記ガイドピンを、空洞のある円筒形状で樹脂形成し、円筒形状の前記回転軸と前記ガイドピンは、前記絞り羽根部材の面から突出した外周部と、前記絞り羽根部材側に形成され、前記空洞に繋がる開口部と、前記絞り羽根部材から突出した側を塞ぐ遮蔽部と、からなる。
【発明の効果】
【０００９】
絞り羽根の回転軸、ガイドピンの内側を空洞で、かつ外周部の厚さを薄く成形したので、絞り羽根を薄型、軽量することができ、絞り羽根の作動時の負荷が軽減され、作動性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の光量調整装置の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の光量調整装置の構成要素を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の光量調整装置における絞り羽根を示す斜視図である。
【図４】本発明の光量調整装置における絞り羽根を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は回転軸及びガイドピン部分の断面図である。
【図５】絞り羽根の製造方法を示す説明図であり、（ａ）は第１工程のプレス加工を示す断面図、（ｂ）は第１工程で形成された絞り羽根を示す断面図、（ｃ）は第２工程のプレス加工を示す断面図、（ｄ）は第２工程で形成された絞り羽根を示す断面図、（ｅ）は第３工程のプレス加工を示す断面図、（ｆ）は第３工程で形成された絞り羽根を示す断面図である。
【図６】絞り羽根の回転軸、ガイドピンを同時に成形する方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明の光量調整装置の外観を示す斜視図であり、図２は本発明の光量調整装置の構成要素を示す分解斜視図である。図１、図２に基づき本発明の光量調整装置について以下に説明する。
【００１２】
光量調整装置１は、カム部材１０、複数の絞り羽根２１からなる絞り機構２０、回転部材３０、押え部材４０と、駆動モータ２で構成されている。光量調整装置１は複数の絞り羽根２１が重なり合って円形の光路開口を形成する。複数の絞り羽根２１には、回転軸２３とガイドピン２４が設けられており、複数の絞り羽根２１の回転軸２３が回転部材３０の軸孔３１に回転自在に支持され、ガイドピン２４がカム部材１０のカム溝１１に沿って移動することで、複数の絞り羽根２１を回転させて光路開口の径を変化させるように構成されている。なお、絞り羽根２１は、枚数は多いほど円形に近い光路開口を得ることが可能となり、本実施の形態における絞り機構２０では９枚の絞り羽根を用いている。
【００１３】
また、カム部材１０、回転部材３０、押え部材４０は、その中央部に円形の開口があるリング形状となっており、複数の絞り羽根２１はカム部材１０、回転部材３０、押え部材４０の開口内に光路開口を形成するようになっている。
【００１４】
カム部材１０は、リング状の底部１２と、底部１２の外周に沿って形成された外周部１３で形成されている。カム部材１０の底部１２には、その内面側に複数のカム溝１１が形成されており、このカム溝１１は後に述べる各絞り羽根２１のガイドピン２４が係合する。そして、カム溝１１に沿って羽根部材２２の基端部に形成されているガイドピン２４が移動することで、各羽根部材２２の先端部が互いに重なり合いながら光路開口の径を変化させる。
【００１５】
次に、絞り羽根２１について説明する。図３は絞り羽根２１の斜視図、図４（ａ）は絞り羽根２１の上面図、（ｂ）絞り羽根２１の断面図である。絞り羽根２１は、羽根部材２２、回転軸２３、ガイドピン２４が一体で樹脂形成されている。回転軸２３とガイドピン２４は、羽根部材２２の一方面２２ａ及び他方面２２ｂからそれぞれ突出するように形成されている。
【００１６】
回転軸２３とガイドピン２４は後述する深絞り加工で形成されている。そして、回転軸２３とガイドピン２４は、深絞り加工によって円筒状に形成され、羽根部材２２から起立した外周部２３ｂ、２４ｂと、羽根部材２２の面側を開放した開口部２３ｆ、２４ｆと、その内側を空洞化した空洞部２３ｃ、２４ｃと、突出した側を遮蔽した頂部（遮蔽部）２３ａ、２４ａとからなる。また羽根部材２２の厚さＴ１に対して円筒状の外周面２３ｄ、２４ｄから内周面２３ｅ、２４ｅの厚さＴ２（外周部２３ｂ、２４ｂの厚さＴ２）が薄くなっている。
【００１７】
本実施の形態では、羽根部材４１ａの厚さＴ１を６８μｍとしている。そして、６８μｍの厚さの羽根部材４１ａを深絞り加工し、円筒状の回転軸２３及びガイドピン２４の外周部２３ｂ、２４ｂの厚さＴ２を３０μｍ〜４０μｍに成形している。
【００１８】
このように、羽根部材２２の厚さを薄くするとともに、回転軸２３、ガイドピン２４の内側を空洞とし、外周部２３ｂ、２４ｂの厚さを羽根部材２２を厚さよりもさらに薄く成形して、絞り羽根２１を軽量化したので、絞り羽根２１の作動負荷が小さくなり、円滑に作動することができる。特に、回転軸２３、ガイドピン２４を軽量化することで、薄い羽根部材２２に対して回転軸２３やガイドピン２４部分が重くならずに、絞り羽根２１の重量バランスが安定する。これによって、さらに作動負荷の低減、作動性の向上が図れる。
【００１９】
また、回転軸２３、ガイドピン２４の内側を空洞とし、外周部２３ｂ、２４ｂの厚さを薄く成形することで、外周部２３ｂ、２４ｂの弾性力が大きくなる。これによって、絞り羽根２１が作動するときに回転軸２３やガイドピン２４が軸孔３１やカム溝１１に接触して発生する摺動負荷を低減することができ、作動性がさらに向上させることができる。
【００２０】
なお、本実施の形態における回転軸２３及びガイドピン２４の突出量Ｙは、回転軸４１及びガイドピン２４の外径Ｄの半分以上とし、回転軸２３からガイドピン２４の間隔Ｌを回転軸２３及びガイドピン２４の外径Ｄの３倍以上にしている。
【００２１】
回転部材３０は、各絞り羽根２１の回転軸２３が係合する軸孔３１が形成されている。軸孔３１は絞り羽根２１を揺動自在に支持している。また、回転部材３０は、押え部材４０に対して円周方向にスライド可能に取り付けられる。回転部材３０の外周面の一部には、回転部材３０を円周方向にスライド移動させるためのラック３２が形成されている。
【００２２】
押え部材４０は、リング形状に形成され、絞り機構２０、回転部材３０を収めたカム部材１０の開放側を覆うことで光量調整装置１の外観を形成している。この押え部材４０の上面には駆動モータ２が取付部材３を介して固定ネジで取り付けられている。そして、この駆動モータ２のシャフトにはピニオン４が取り付けられおり、ピニオン４は回転部材３０に形成されたラック３２に噛合している。これによって、駆動モータ２を正逆方向の駆動がピニオン４とラック３２を介してする回転部材３０に伝達され、回転部材３０が時計方向と反時計方向に往復動するようになっている。
【００２３】
上述したように絞り羽根２１はカム部材１０と回転部材３０に挟まれた空間に配置されている。また、絞り羽根２１の回転軸２３は回転部材３０の軸孔３１に係合し、絞り羽根２１は回転部材３０に回転軸２３を支点に回転可能に支持されている。一方、絞り羽根２１のガイドピン２４はカム部材１０のカム溝１１に係合し、カム溝１１に沿って揺動するように構成されている。
【００２４】
そして、光路開口の開閉動作は、駆動モータ２を正逆転制御することで行われる。先ず、駆動モータ２を正転または逆転駆動すると回転部材３０が時計方向または反時計方向に移動する。回転部材３０が回転すると、絞り羽根２１の回転軸２３は回転部材３０の軸孔３１に係合しているので、絞り羽根２１も回転部材の移動方向に移動する。これに伴って、ガイドピン２４もカム溝１１に沿って移動する。これにより絞り羽根２１の羽根部材２２は、カム溝１１に導かれて回転軸２３を中心に羽根部材２２が回転する。このとき、回転軸２３とガイドピン２４は、その内側を空洞２３ｃ、２４ｃとし、外周部２３ｄの厚さＨ２を薄く成形して軽量化してので、ガイドピン２４が円滑にカム溝１１を移動できる。そして、このような動作を９枚の絞り羽根２１を同時に行わせることによって、光路開口の径を変化させている。
【００２５】
ここで、カム溝１１は、絞り羽根２１の移動に伴って羽根部材２２の先端部を光路開口が最小径となる位置と最大径となる位置の間を回転移動させるように形成されている。そして、駆動モータ２によって絞り羽根２１の移動量を制御することによって、羽根部材２２の先端部を所定の光路開口径となる位置に移動させるようになっている。
【００２６】
次に、絞り羽根２１の製造方法について説明する。絞り羽根２１は、薄い樹脂材で形成した羽根部材２２を深絞りプレス加工して回転軸２３、ガイドピン２４を成形する。
【００２７】
従来の射出成型では、樹脂の流動性によって回転軸やガイドピンに変形が生じて寸法精度が悪くなったり、回転軸やガイドピンの位置が微妙にずれたりしていた。そのため、従来では軸孔と回転軸、カム溝とガイドピンとの隙間を予め大きくするように設定し、寸法精度が悪い場合や位置がずれた場合であっても軸孔に回転軸が、またカム溝にガイドピンが係合できるようにしていた。しかしながら、軸孔と回転軸、カム溝とガイドピンとの隙間を予め大きくすると、絞り羽根が摺動する際のガタつきが大きくなり、摺動性が悪くなるとの問題があった。しかし、本実施の形態では、絞り羽根の製造に深絞りプレス加工を採用することで、回転軸やガイドピンの寸法精度や回転軸やガイドピンの位置決め精度を向上させている。
【００２８】
図５（ａ）、（ｂ）は深絞りプレス加工で回転軸２３、ガイドピン２４を成形する第１の工程を示す図である。また、図５（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は第１の工程に続く第２、第３の工程を示す図である。図に示すように回転軸２３、ガイドピン２４は羽根部材２２を上型、下型及びパンチを用いて形成される。なお、回転軸２３、ガイドピン２４は、同様な方法で加工されるため、ここでは回転軸２３の製造方法に基づき深絞りプレス加工について説明する。
【００２９】
先ず、第１の工程として図５（ａ）に示すように数十ミクロンの薄い樹脂材の羽根部材２２を、所定の大きさの径の孔部５２ａを有する上型５１ａと下型５５ａで挟み、上型５１ａの孔部５２ａの径より若干小さい径のパンチ５８ａでプレスする。このときのパンチ５８ａは、そのプレス部５９ａが半球状のものを用いる。これによって、図５（ｂ）に示すように薄い樹脂材の羽根部材２２に半球状の凸部５４ａを成形する。本実施の形態では、樹脂材としてペット（ポリエチレンテレフタラート）を用いている。
【００３０】
第２の工程では図５（ｃ）に示すように、羽根部材２２の半球状の凸部を、さらに、上型５１ａの孔部５２ａの径より小さい径の孔部５２ｂを有する上型５１ｂと孔部５２ｂの径より小さい径のパンチ５８ｂとによりプレスする。このとき、この第２の工程では、パンチ５８ａを下型５５ｂのプレス面より突出した状態とし、第１の工程で成形された羽根部材２２を下型５５ｂ上に位置決めして上型５１でプレスする。これによって、図５（ｄ）に示すように羽根部材２２の半球状の凸部における上型５１ｂの孔部５２ｂを除く外周部分がプレスされ、羽根部材２２には第１の工程で成形された凸部５４ａより径が小さい凸部５４ｂが成形される。そして、この第２の工程では、前回プレス加工した上型の孔部の径よりも小さい径の孔部を有する上型と、この上型の孔部よりも小さい径のパンチを用いて、前述した方法と同様なプレス加工を複数回実行する。すなわち、この第２工程では、上型の孔部と下型のパンチの径を少しづつ小さいものに変えてプレス加工を行い、徐々に羽根部材２２の凸部の外周を潰して規定の回転軸４３の径に近づけていくように加工する。これによって、薄い樹脂材を破損させることなく、深絞りプレス加工で凸部を成形できる。なお、この工程での上型の孔部の径と下型のパンチの径の差は羽根部材２２の厚さＨ１よりも大きくしている。
【００３１】
最後に仕上げの工程である第３の工程では、図５（ｅ）に示すように羽根部材２２の凸部を規定の回転軸２３の外径Ｄ１と同一径の孔部５２ｃを有する上型５１ｃと、上型５１ｃの孔部５２ｃの径よりも小さい径のパンチ５８ｃによってプレス加工を行う。これによって、図５（ｆ）に示すように底が開放（開口部）され、内側が空洞（空洞部）で、頂部（遮蔽部）が遮蔽された円筒状の回転軸２３が形成できる。
【００３２】
ここで、この最終工程（第３の工程）では、上型５１ｃの孔部５２ｃの径と下型５５ｃのパンチ５８ｃの径の差は羽根部材２２の厚さＨ１よりも小さくしている。これによって、円筒状の凸部（回転軸２３）の外周面が滑らかで、その外径を均一にすることができる。さらに、羽根部材２２の面からの起立部分の直角形状に形成でき、また外径部の厚さＨ２を薄くすることができる。また、頂部を形成しておくことで外周部を薄くしても凸部（回転軸２３）の強度を保つことができる。
【００３３】
なお、上述したようにガイドピン２４も同様な方法で加工される。本実施の形態では、回転軸２３とガイドピン２４を同時に成形している。つまり、図６で示すように各上型６１には、回転軸２３を成形する孔部６２とガイドピン２４を成形するパンチ６３が設けられ、また各下型６５には回転軸２３を成形するためのパンチ６６とガイドピン２４を成形する孔部６７がそれぞれ設けられている。そして、異なる複数の上下の型で順番にプレス加工をすることで、回転軸２３とガイドピン２４を羽根部材２２の面に対して互いに異なる方向に突出するように成形する。
【００３４】
上述した製造方法では、上型の孔部とパンチの径を少しづつ小さくし、深絞りプレス加工を行なうことによって、数十マイクロの樹脂材であっても破壊させずに回転軸２３やガイドピン５４のような円筒状の突部が羽根部材２２と一体形成できる。また、一体プレス成形のため、回転軸５３やガイドピン５４の位置精度の向上し、薄型、軽量化ができる。
【００３５】
光量調整装置１の組み立て方法について説明する。先ず、駆動モータ２を押え部材４０に取り付ける。そして、駆動モータ２を取り付けた押え部材４０を作業台にセットする。その上から回転部材３０を、駆動モータ２のシャフトに取り付けられたピニオン４がラック３２に歯合するように取り付ける。
【００３６】
そして、９枚の絞り羽根２１のそれぞれの回転軸２３を回転部材３０の軸孔３１に挿入し、絞り羽根２１と回転部材３０を係合する。これによって、９枚の絞り羽根２１が順次重なった状態で回転部材３０上に置かれた状態になる。次いで、各羽根部材２２のガイドピン２４をカム部材１０のカム溝１１に挿入してカム部材１０を取り付ける。このとき、回転軸２３とガイドピン２４は、その頂部２３ａ、２４ａの外形面が半球状に湾曲しているので、円滑に軸孔３１やカム溝１１に挿入することができる。
【００３７】
カム部材１０は、その外周部１３で押え部材４０、回転部材３０、絞り機構２０を覆うように取り付けられ、最後にカム部材１０の外周部１３と押え部材４０を固定ビスで固定する。
【００３８】
上述の実施の形態によれば、絞り羽根２１の回転軸２３、ガイドピン２４を羽根部材２２と一体樹脂形成し、回転軸２３、ガイドピン２４の内側を空洞２３ｃ、２４ｃで、かつ外周部２３ｂ、２４ｂの厚さを薄く成形したので、絞り羽根２１を薄型、軽量にすることができ、絞り羽根２１の作動時の負荷が軽減され、作動性を向上することができる。
【００３９】
また、回転軸２３、ガイドピン２４の内側を空洞２３ｃ、２４ｃで、かつ外周部２３ｂ、２４ｂの厚さを薄く成形することで、外周部２３ｂ、２４ｂの弾性力を大きくなり、絞り羽根２１の作動するときの回転軸２３、ガイドピン２４の摺動負荷が軽減され、絞り羽根２１の作動性が向上する。
【００４０】
さらに、絞り羽根２１の回転軸２３及びガイドピン２４の頂部２３ａ、２４ａの外形面を湾曲形状としたので、組み立て時に回転部材３０の軸孔３１に回転軸２３を係合し易くなるとともに、ガイドピン２４にカム部材１０のカム溝１１を係合し易くなる。これによって、装置の組み立て性が向上させることができ、組み立て時の不良をなくすことができる。
【００４１】
実施の形態によれば、深絞りプレス加工で絞り羽根２１を製造したので、羽根部材２２に対して回転軸２３、ガイドピン２４の形成位置の精度が向上するとともに絞り羽根２１を薄型、軽量にできる。
【符号の説明】
【００４２】
１  光量調整装置
２  駆動モータ
１０  カム部材
１１  カム溝
２０  絞り機構
２１  絞り羽根
２２  羽根部材
２３  回転軸
２４  ガイドピン
２３ａ、２４ａ  頂部（遮蔽部）
２３ｂ、２４ｂ  外周部
２３ｃ、２４ｃ  空洞部
３０  回転部材
３１  軸孔
４０  押え部材
【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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