(57)【要約】【課題】絞り機構から絞り制御用の配線を引き出す必要のない小型の光調節装置及びこの光調節装置を用いた光学装置を提供すること。【解決手段】  固定された光学開口１１１を有する基板１０３と、変位可能な絞り羽根１０５と、絞り羽根１０５に固定された第１の磁石１１０と、基板１０３の外周に配置されたコイル１０２とを有し、コイル１０２への通電に応じて第１の磁石１１０に作用する外部磁界を変化させ、外部磁界の変化によって第１の磁石１１０を変位させることで絞り羽根１０５を変位させる。【選択図】図３
2009008719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定された光学開口を有する基板と、
変位可能な入射光調節手段と、
前記入射光調節手段に固定された第１の磁石と、
前記基板の外周に配置されたコイルとを有し、
前記コイルへの通電状態の変化に応じて前記第１の磁石に作用する外部磁界を変化させ、
前記外部磁界の変化によって前記第１の磁石を変位させることで前記入射光調節手段を変位させることを特徴とする光調節装置。
【請求項２】
変位可能な前記入射光調節手段に対して、所定の変位に付勢する付勢手段を有す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】
前記付勢手段が、前記第１の磁石とは独立に設けた第２の磁石で構成されることを特徴とする請求項２に記載の光調節装置。
【請求項４】
前記入射光調節手段が前記基板の光学開口よりも小さい開口を有する絞り環であ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５】
前記入射光調節手段が、透過する光量もしくは波長範囲を制限する光学フィルターであ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６】
固定された光学開口を有する基板と、変位可能な前記入射光調節手段と、前記入射光調節手段に固定された第１の磁石と、光学素子とが配置された容器と、
前記容器の外部に配置されたコイルとを備え、
前記コイルによって前記第１の磁石に作用する外部磁界を変化させることを特徴とする光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光調節装置及び光学装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話や内視鏡に用いられる超小型撮像機構には、絞り調節機能を持たない単純な構成の光学系が適用されてきた。近年になって小型撮像素子の多画素化に伴い、高画質化のための超小型絞り調節機構の要望が高まっている。このような超小型撮像機構に適用できる光学絞り装置の例として、特許文献１に開示されている絞り調節機構について図７を用いて説明する。
【０００３】
絞り羽根１、２は、地板２０に枢着されている。絞り羽根１、２の一方端は、それぞれ第１の形状記憶合金３の一端が係止され、連結板７に掛け渡されている。スプリング４ａ、４ｂにより一対の絞り羽根１、２が閉じる方向に付勢されている。連結板７には、第２の形状記憶合金５の一端が取り付けられるとともにスプリング６の一端が係止され、連結板７は下方向に付勢されている。ＳＭＡ駆動回路１２は、第１の形状記憶合金３を自己発熱させ、絞り羽根１、２を動作させる。大きな環境変化があった場合には、第２の形状記憶合金５により装置が保護され、温度変化に依存することなく安定した制御が行える。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１２８４５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
高解像度の小型撮像装置においては、一般的に絞り調節機構などの光調節装置は複数のレンズの間に配置されている。従来の絞り調節機構では、絞り機構から形状記憶合金に通電するための配線を引き出す必要がある。しかしながら、通常はレンズとレンズとの間隔は非常に小さく、そこから配線を引き出すのはかなり困難である。また、配線が必要であることが小型化の障害となっている。更に、内視鏡など、撮像光学系を封止された容器内に収納することが望ましい場合は、封止容器から配線を引き出すのは相当に困難である。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、絞り機構から絞り制御用の配線を引き出す必要のない小型の光調節装置及びこの光調節装置を用いた光学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】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、固定された光学開口を有する基板と、変位可能な入射光調節手段と、入射光調節手段に固定された第１の磁石と、基板の外周に配置されたコイルとを有し、コイルへの通電状態の変化に応じて第１の磁石に作用する外部磁界を変化させ、外部磁界の変化によって第１の磁石を変位させることで入射光調節手段を変位させることを特徴とする光調節装置を提供できる。
【０００８】
また、本発明の好ましい態様によれば、変位可能な入射光調節手段に対して、所定の変位に付勢する付勢手段を有することが望ましい。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様によれば、付勢手段が、第１の磁石とは独立に設けた第２の磁石で構成されることが望ましい。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様によれば、入射光調節手段が基板の光学開口よりも小さい開口を有する絞り環であることが望ましい。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様によれば、入射光調節手段が、透過する光量もしくは波長範囲を制限する光学フィルターであることが望ましい。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様によれば、固定された光学開口を有する基板と、変位可能な入射光調節手段と、入射光調節手段に固定された第１の磁石と、光学素子とが配置された容器と、容器の外部に配置されたコイルとを備え、コイルによって第１の磁石に作用する外部磁界を変化させることが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明にかかる光調節装置及び光学装置は、絞り機構から制御用の配線を引き出す必要がないので、レンズ間隔が狭い小型撮像装置での絞り調節機構の組み込みが容易になる。また、光調節装置及び光学装置を小型化できる。さらに、配線を引き出す必要がないので、光調節装置を封止する装置にも適用でき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】
【００１４】
以下に、本発明にかかる光調節装置及び光学装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１５】
本発明の実施例１に係る絞り装置５０について図１乃至図５を用いて説明する。図１は本実施例の入射光調節のための光調節装置である絞り装置５０の斜視図である。本実施例の絞り装置は、絞り機構１０１とその外周に配置されたコイル１０２と第２磁石１００とで構成される。また、図２は絞り機構１０１のみの斜視図を示している。本実施例では、コイル１０２への非通電時に、第１磁石１１０と第２磁石１００とが、磁気吸着力により吸着するように、対向して設置する。また、コイル１０２への通電時は、生じた磁界によって第１磁石が下基板１０３の中心側（コイル１０２の中心側）へ変位するように構成されている。
【００１６】
図３は、絞り機構１０１の分解図を示している。絞り機構１０１は、下基板１０３と、上基板１０４と、絞り羽根１０５と、スペーサ１０６と、閉時ストッパ１０７と、開時ストッパ１０８とを備え、図示されたように積層されている。ここで、下基板１０３、上基板１０４、絞り羽根１０５の厚さはそれぞれ０．０５ｍｍ、スペーサ１０６、閉時ストッパ１０７、開時ストッパ１０８の厚さはそれぞれ０．１ｍｍである。また、下基板１０３と上基板１０４とはスペーサ１０６、閉時ストッパ１０７、開時ストッパ１０８を介して接着されている。
【００１７】
絞り羽根１０５には回転軸１０９と円柱状の第１磁石１１０とが圧入されている。回転軸１０９は直径０．１５ｍｍ、高さ０．２ｍｍであり、第１磁石１１０は直径０．２ｍｍ、高さ０．４ｍｍである。下基板１０３には光学開口１１１と回転軸挿入孔１１２と第１磁石ガイド切り欠き１１３とが形成されている。また、上基板１０４にも同様に光学開口１１４と回転軸挿入孔１１５と第１磁石ガイド切り欠き１１６とが形成されている。なお、光学開口１１４の径は光学開口１１１と同じ、もしくはわずかに大きく設定されている。
【００１８】
ここで、回転軸１０９は回転軸挿入孔１１２と回転軸挿入孔１１５とに挿入され、絞り羽根１０５が回転軸１０９を中心に回転変位可能になっている。その範囲は、閉時ストッパ１０７と開時ストッパ１０８とによって制限されている。また、第１磁石１１０は、その回転変位可能範囲において、第１磁石ガイド切り欠き１１３及び第１磁石ガイド切り欠き１１６が設けられ、下基板１０３及び上基板１０４に接触しない構成となっている。
【００１９】
絞り羽根１０５には、その中心に絞り開口１１７を有する絞り環１１８が形成されている。絞り開口１１７は光学開口１１１よりも小さく、絞り環１１８の外径は光学開口１１１よりもわずかに大きく設定される。
【００２０】
ここで光学開口１１１と絞り環１１８との関係を説明する。絞り羽根１０５が回転軸１０９を中心に回転変位する。例えば、絞り環１１８が閉時ストッパ１０７に接触したとき、絞り開口１１７の中心と光学開口１１１の中心とは一致する。また、絞り環１１８が開時ストッパ１０８に接触したとき、絞り環１１８は光学開口１１１から完全に退避する。
【００２１】
次に本実施例の絞り装置５０の動作について図４（ａ）、（ｂ）及び図５（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図４の（ａ）、（ｂ）はコイル１０２が非通電状態のとき、図５の（ａ）、（ｂ）はコイル１０２が通電状態のときをそれぞれ示している。また、図４の（ａ）及び図５の（ａ）では上面図、図４の（ｂ）及び図５の（ｂ）では側面図との２つを示している。各図において、上面図をわかり易くするために、上基板１０４とコイル１０２と第２磁石１００とについて、その図示を省略している。
【００２２】
まず図４（ａ）、（ｂ）について説明する。コイル１０２が非通電状態では、第１磁石１１０と第２磁石１００との間に磁気吸着力が作用して第１磁石１１０が下基板１０３の外周側に変位した状態となる。そのため、絞り羽根１０５は回転軸１０９を中心に、絞り環１１８が開時ストッパ１０８に接触するまで、上面図における時計回りに回転する。結果として、絞り環１１８は光学開口１１１に対して退避した位置となり、絞り装置５０は開放状態となる。
【００２３】
次に図５の（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。コイル１０２へ所定の向きの通電を行い磁界を生成する。この磁界により第１磁石１１０にはコイル１０２の中心側、すなわち下基板１０３の中心側に向かう力が作用する。このとき、この中心側に向かう力は、コイル１０２の通電量を適切に設定し、第１磁石１１０と第２磁石１００との間に作用する磁気吸着力より大きくなるようする。すなわち、第１磁石１１０は、第１磁石１１０と第２磁石１００と間に作用する磁気吸着力に打ち勝って下基板１０３の中心側に変位する。
【００２４】
そのため、絞り羽根１０５が回転軸１０９を中心に、絞り環１１８が閉時ストッパ１０７に接触するまで、上面図における反時計回りに回転する。これによって、絞り環１１８が光学開口１１１を覆い、絞り装置５０は、開口径が絞り開口１１７によって規定される絞込み状態となる。
【００２５】
このようにして、本実施例の絞り装置５０においては、絞り機構１０１とは独立して設けられたコイル１０２の通電の有無によって、絞りを開閉することができる。また、絞り開放状態は、コイル１０２へ通電することなく、第１磁石１１０と第２磁石１００との間の磁気吸着力によって、維持することができる。
【００２６】
なお、絞込み状態を維持するにはコイル１０２に通電し続ける必要がある。開放状態から絞り込み状態に移行する際には、変位に必要な十分な力を確保するために大きな電流を流せば良い。これに対して、絞込み状態を維持する際には、コイル１０２へ流す電流を必要最小限にする。これにより、コイル１０２の発熱や消費電力を抑えることが望ましい。
【００２７】
また、本実施例の構成の変形として第２磁石１００を省略する構成も考えられる。この場合には、コイル１０２に流す電流の極性を変えることで絞りの開閉を行う。ただし、その場合は絞り開放の状態でも絞込みの状態でも、その状態を維持するためにコイル１０２へ通電し続ける必要がある。
【実施例２】
【００２８】
次に、本発明の実施例２に係る光学装置６０について説明する。なお、実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。上述の絞り装置を実際の撮像光学系に適用する場合について図６を用いて説明する。
【００２９】
円筒状のケース１２５（容器）の中に複数のレンズ１２６と、撮像素子１２７、絞り機構１０１が配置されている。ケース１２５の外側にはコイル１０２と第２磁石１００とが配置されている。図４（ａ）、（ｂ）及び図５（ａ）、（ｂ）を用いて説明したように、コイル１０２の通電状態に応じて第１磁石１１０を変位させて絞りを開閉する。このように、本実施形態の光学装置２００においては、絞り機構１０１に電気的な配線を必要としない。このため、光学系を収めたケース１２５内から絞りの開閉のための配線を引き出すことなく絞りを開閉することが可能となる。
【００３０】
更に、本実施例においては、ケース１２５の外部に配置されるのがコイル１０２と第２磁石１００のみであり、光軸に鉛直な面への占有面積が小さい。このことから、内視鏡のように細径化が強く望まれる用途に対しては特に好適である。
また、本実施例における絞り環部を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。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上のように、本発明にかかる光調節装置及び光学装置は、小型撮像素子に有用であり、特に、撮像系を封止するものや細径化が望まれる装置に適している。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例１の光調節装置の斜視図である。
【図２】絞り機構の斜視図である。
【図３】絞り機構の分解図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、コイルの非通電時の動作を説明する図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、コイルの通電時の動作を説明する図である。
【図６】実施例２の光学装置の構成を示す図である。
【図７】従来の絞り調節機構の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１、２、１０５  絞り羽根
３、５  形状記憶合金
４a、４ｂ、６    スプリング
７    連結板
１２、１５  ＳＭＡ駆動回路
１３a、１３ｂ、１６ａ、１６ｂ  配線
２０  地板
５０  絞り装置
１００  第２磁石
１０１  絞り機構
１０２  コイル
１０３  下基板
１０４  上基板
１０６  スペーサ
１０７  閉時ストッパ
１０８  開時ストッパ
１０９  回転軸
１１０  第１磁石
１１１、１１４  光学開口
１１２、１１５  回転軸挿入孔
１１３、１１６  第１磁石ガイド切欠き
１１７  絞り開口
１１８  絞り環
１２５  ケース
１２６  レンズ
１２７  撮像素子
２００  光学装置
【図１】
2009008719.tif 000003
【図２】
2009008719.tif 000004
【図３】
2009008719.tif 000005
【図４】
2009008719.tif 000006
【図５】
2009008719.tif 000007
【図６】
2009008719.tif 000008
【図７】
2009008719.tif 000009