CN102067033B - 光调节装置 - Google Patents

Abstract

一种光调节装置，具备：具有开口的基板(10、40)、在同一平面内位移的多个入射光调节机构(20a、20b、20c)、和驱动入射光调节机构的多个驱动机构(50a、50b、50c)，通过驱动机构，使入射光调节机构(20a、20b、20c)在各个开口位置与从开口退避的退避位置间相互位移，调节通过开口的入射光，其特征在于，位移至开口位置的第1入射光调节机构，通过与从开口退避的其他入射光调节机构的至少1个抵接，而被限制位置。

Description

光调节装置

技术领域

本发明涉及一种光调节装置。

背景技术

一直以来，作为可变光学装置实施有多种多样的方式，其中的一种手法是使用插入式可变光学装置，该插入式可变光学装置通过电磁或其他的驱动源使单数或复数的光学元件，在光路内外相互位移，来改变通过光路的入射光的光学特性。该插入式可变光学装置能够通过形成多个光学元件而扩展其功能。而且，近年来，随着带摄像功能的携带设备和音频显示器、数码相机、内诊镜等小型摄像设备的高画质化，对透镜和光圈、光学滤波器等光学元件等，也要求从以往的固定焦点透镜、固定光圈、固定特性滤波器，过渡到适用变焦透镜、可变光圈、可变特性滤波器等，作为适用于这样的小型摄像设备的光学装置，上述插入式可变光学装置因为构造简单，所以作为适用于小型的光学装置而受人关注。作为适应这样的小型化的插入式可变光学装置的例子，在专利文献1中，实现如下的一种方案：通过具有控制光量的多个遮光部件、在磁气电路中得到电磁驱动力并分别驱动多个遮光部件的多个驱动机构、装配有多个遮光部件和多个驱动机构的基体部件，并设置阻止漏出的磁通流入多个驱动机构的中间部的阻止部件，实现了装置的小型化和稳定驱动。

然而，在专利文献1中，将遮光部件插入光路中时，遮光部件的定位通过直接与限位部件抵接来实现。该限位部件必须具有经得住遮光部件的抵接时的冲击的刚性，而且根据该成形方法，必须有相应的大小，进一步妨碍了小型化。另外，在专利文献1中，作为遮光部件以快门和光圈这2个光学元件为例提出，但在通过进一步增加遮光部件而扩展功能的情况下，快门部件的形成位置和遮光部件的位移区域干涉，进一步增加遮光部件变困难。

专利文献1：日本特开2006-330314号公报

发明内容

本发明鉴于上述情况而得出，目的在于提供一种光调节装置，具有多个光学元件，可以可靠地进行光学元件的定位，而且，能够小型化。

为了解决上述课题并实现目的，本发明的光调节装置，具备：具有开口的基板、在同一平面内位移的多个入射光调节机构、和驱动入射光调节机构的多个驱动机构，光调节装置中，通过驱动机构，使入射光调节机构在各个开口位置与从开口退避的退避位置间相互位移，调节通过开口的入射光，其特征在于，位移至开口位置的第1入射光调节机构，通过与从开口退避的其他入射光调节机构的至少1个抵接，而被限制位置。

在本发明的光调节装置中，优选从开口位置退避的入射光调节机构，通过与在入射光调节机构的位移区域外形成的定位部件抵接，而被限制位置。

在本发明的光调节装置中，优选定位部件具有与设置于基板的定位孔嵌合的突起，以便将定位部件固定于基板上的规定位置。

在本发明的光调节装置中，优选具有用于使入射光调节机构转动位移的轴，轴的入射光调节机构中的固定部通过翻边形成。

在本发明的光调节装置中，优选在入射光调节机构的、至少与其他入射光调节机构抵接的部位设置有厚壁部。。

在本发明的光调节装置中，优选入射光调节机构分别形成有直径不同的开口。

在本发明的光调节装置中，优选入射光调节机构分别形成有不同的光学透镜。

在本发明的光调节装置中，优选入射光调节机构分别形成有不同的光学滤光片。

发明的效果：

本发明的光调节装置，能够可靠地进行光学元件的定位，而且，能够小型化。

附图说明

图1是表示第1实施方式中多级可变光圈的结构的分解立体图。

图2是表示第1实施方式的光圈板的结构的立体图。

图3是表示第1实施方式中线圈的结构的俯视图。

图4是表示装配后的状态的多级可变光圈的结构的立体图。

图5是表示多个光圈板全部位于退避位置的状态的俯视图。

图6是表示一个光圈板位于开口位置，剩余光圈板位于退避位置的状态的俯视图。

图7是表示第2实施方式的多级可变光圈板的结构的立体图。

附图标记说明：

10下部基板(基板)

11第1开口(开口)

14、16、18间隔件用定位孔

20a、20b、20c光圈板(入射光调节机构)

21a、21b、21c开口

22a、22b、22c轴部件

23a、23b、23c遮光部

24a、24b、24c臂部

25a固定部

26a抵接用壁(厚壁部)

30间隔件(定位部件)

31开口部

34、35、36、37、38、39定位用突起

40上部基板(基板)

41第2开口(开口)

45、47、49间隔件用定位孔

50a、50b、50c线圈(驱动机构)

51a、51b、51c铁心

52a、52b、52c线圈线

53a、53b、53c臂部

54a、54b、54c臂部

100多级可变光圈(光调节装置)

120a光圈板

具体实施方式

以下，对本发明的光调节装置的实施方式基于附图进行详细说明。而且，发明不限定于以下实施方式。

【第1实施方式】

关于第1实施方式的光调节装置，参照图1到图6进行说明。第1实施方式例示了本发明适用于多级可变光圈的如下方案：该多级可变光圈形成多个具有不同开口直径的光圈板，通过使各光圈板在光路位置和光路外间相互位移，阶段性限定通过开口的光量。

以下，参照图1、图2、图3和图4关于第1实施方式中多级可变光圈100(光调节装置)的结构进行说明。在此，图1是表示第1实施方式中多级可变光圈100的结构的分解立体图。图2是表示第1实施方式的光圈板20a的结构，是从下方观察的立体图。而且，光圈板20b、20c的结构与光圈板20a的结构相同。图3是表示第1实施方式中线圈50a的结构的平面图。图4是表示装配状态的多级可变光圈100的结构的立体图，是省略了上部基板40的图示的图。

如图1、图2所示那样，本实施方式中的多级可变光圈具有：下部基板10(基板)、多个光圈板20a、20b、20c(入射光调节机构)、间隔件30(定位部件)、上部基板40(基板)、多个线圈50a、50b、50c(驱动机构)。

在大致圆板状的下部基板10的中央，形成有圆形的第1开口11(开口)。而且，下部基板10具有多个轴承孔12a、12b、12c、和多个间隔件用定位孔14、16、18(图1、图5、图6)。在多个光圈板20a、20b、20c中，分别形成有相互直径不同的开口21a、21b、21c和轴部件22a、22b、22c。在间隔件30中，形成有定位用突起34、35、36、37、38、39(图1、图4～图6)。在大致圆板状的上部基板40(基板)的中央，形成有圆形的第2开口41(开口)，而且，上部基板40具有多个轴承孔42a、42b、42c和多个间隔件用定位孔45、47、49(图1、图5、图6)。多个线圈50a、50b、50c是在铁心51a、51b、51c上分别卷绕线圈线52a、52b、52c而成。

以下对各个构成部件进行详细说明。

下部基板10和上部基板40，由磷青铜、铍铜、树脂材料等非磁体构成的薄板通过冲压等加工法成形。第1开口11和第2开口41，以其开口中心与光轴L一致的方式配置，为入射光通过的光路。第1开口11和第2开口41的开口直径成形为相同或不同直径，第1开口11和第2开口41的开口开口直径中小的一方的开口直径为多级可变光圈100中的最大开口直径。

间隔件30是限定下部基板10和上部基板40的间隔及相对位置的部件，与下部基板10和上部基板40一样由非磁体构成的薄板通过冲压等加工法成形，在中央形成开口部31。另外，在开口部31的周围，形成有多个定位用突起34、35、36、37、38、39。在与下部基板10的间隔件用定位孔14、16、18分别对应的位置上，通过冲压加工，以从间隔件30的下表面分别向下方(图1的下方向)突出的方式形成有定位用突起34、36、38。在与上部基板40的间隔件用定位孔45、47、49分别对应的位置上，通过按压加工，以从间隔件30的上表面分别向上方(图1的上方向)突出的方式形成有定位用突起35、37和39。

向间隔件30的下表面侧突出的定位用突起34、36、38，与形成于下部基板10的间隔件用定位孔14、16、18分别嵌合，向间隔件30的上表面侧突出的定位用突起35、37、39，与形成于上部基板40的间隔件用定位孔45、47、49分别嵌合。而且，经由间隔件30通过粘接等将下部基板10和上部基板40接合，由此，限定了下部基板10和上部基板40的间隔，并且限定了相对位置。

光圈板20a、20b、20c，由与下部基板10和上部基板40相同的非磁性体构成，使厚度比间隔件30薄的薄板通过冲压等加工法成形。光圈板20a、20b、20c具有遮光部23a、23b、23c和臂部24a、24b、24c。在遮光部23a、23b、23c中，形成有比下部基板10和上部基板40上形成的第1开口11和第2开口41小的开口21a、21b、21c。该小开口21a、21b、21c具有互相不同的直径。

如图2所示，在光圈板20a的臂部24a中，通过冲压加工的翻边，形成从光圈板20a的下表面向下方以圆筒状突出的固定部25a。在固定部25a内，轴部件22a通过压入等方法固定。同样，在光圈板20b、20c上，也在臂部24b、24c上形成固定部，轴部件22b、22c各自通过压入等方法固定。

轴部件22a、22b、22c由圆柱状的磁铁组成，以相对于直径方向成为S极和N极的方式磁化。该轴部件22a、22b、22c，与形成于下部基板10和上部基板40的轴承孔12a、12b、12c和轴承孔42a、42b、42c分别嵌合。由此，光圈板20a、20b、20c，能够以轴部件22a、22b、22c为旋转轴转动。另外，光圈板20a、20b、20c，以在相对于光轴L的方向铅直的同一平面内转动地位移的方式配置。

如图3所示，线圈50a是在由硅钢、强磁性铁镍合金等强磁体构成的铁心51a上卷绕线圈线52a而成的。根据在线圈线52a中流动的电流的方向，臂部53a、54a相互磁化为S极和N极。而且，线圈50b、50c与线圈50a为相同结构。

如图4所示，在线圈50a、50b、50c中，分别配置为，轴部件22a夹在相对的臂部53a、54a间，轴部件22b夹在相对的臂部53b、54b间，轴部件22c夹在相对的臂部53c、54c间。线圈50a、50b、50c通过臂部53a、53b、53c、54a、54b、54c固定在上部基板40上而接合。

接下来，参照图3到图6，对第1实施方式中多级可变光圈100的动作进行说明。在此，图5是表示多个光圈板20a、20b、20c全部位于退避位置的状态的俯视图。图6是表示光圈板20a位于开口位置，光圈板20b、20c位于退避位置的状态的俯视图。而且，图5和图6中省略了上部基板40的图示。

通过线圈50a、50b、50c产生的、臂部53a、53b、53c和臂部54a、54b、54c的磁极与轴部件22a、22b、22c的磁极之间的磁吸引力或排斥力，在轴部件22a、22b、22c中发生旋转力，光圈板20a、20b、20c以轴部件22a、22b、22c为旋转中心转动。另外，旋转的方向可以通过线圈线52a、52b、52c中流动的电流的方向控制。

图5表示对光圈板20a、20b、20c分别施加图中顺时针的旋转力的状态。光圈板20a、20b、20c按图中顺时针转动，在与间隔件30抵接的状态下停止。此后，该位置称为退避位置。在该状态下，光圈板20a、20b、20c，从形成于下部基板10和上部基板40的第1开口11和第2开口41退避，入射光通过的光路的直径，为形成于下部基板10和上部基板40的第1开口11和第2开口41中小的一方的开口。

图6表示对光圈板20a施加图中逆时针的旋转力，对光圈板20b和光圈板20c施加图中顺时针的旋转力的状态。光圈板20b和光圈板20c按图中顺时针转动，在与间隔件30抵接的状态下停止。另一方面，光圈板20a按图中逆时针转动，在与光圈板20b和光圈板20c抵接的状态下停止。此后，将光圈板20a的该位置称为开口位置。在该状态下，光圈板20a插入下部基板10和上部基板40上形成的第1开口11和第2开口41的位置，入射光通过的光路的直径，为形成于光圈板20a的开口21a。在此，间隔件30的开口部31的形状，以及光圈板20a、20b、20c的形状，被最优化为开口21a的中心与光轴L一致。

同样，使光圈板20b或光圈板20c插入开口位置，能够使入射光通过的直径，为光圈板20b或光圈板20c上形成的开口21b或开口21c。由此，多级可变光圈100的开口直径，能够4级控制。

接下来对第1实施方式中多级可变光圈100的作用、效果进行说明。

如上述所示，在第1实施方式中的多级可变光圈100中，将光圈板20a、20b、20c中的任一个插入开口位置时的定位按如下方式进行。首先，关于从开口位置退避的余下的光圈板，通过与间隔件30的开口部31的内壁抵接，进行定位。接下来，关于插入开口位置的光圈板，与通过抵接于光圈板31的内壁而定位的光圈板抵碰，来限制位置。由此，没有必要设置对插入开口位置的光圈板进行直接定位的部件。

由图5可知，在设置有多个光圈板的情况下，光圈机构的区域(俯视时表示间隔件30的区域)的大部分被光圈板20a、20b、20c转动的区域占据，很难在该区域进一步设置进行定位的部件。假设在图5中，在光圈板20a、20b、20c转动的区域外，在轴部件22a、22b、22c的附近形成有定位部件的情况下，由于本来进行定位的开口部与形成定位部件的位置分离，所以定位部件的成形位置的误差以及基于轴部件和轴承孔的余隙产生的误差扩大，最终在开口部的位置偏差变大，出现问题。

另一方面，在第1实施方式中的多级可变光圈100中，各个部件在进行定位时由于进行直接抵碰，位置偏差为各个部件的成形误差相加的量。在本实施例中，位于退避位置的光圈板，在设置于光圈板20a、20b、20c上的开口21a、21b、21c中心的转动轨迹延长线的位置上与各个定位部件抵接。另外，各个光圈板与同一个定位部件抵接。因此，可以使最终开口部中的位置偏差比上述方式小。另外，在相对各个光圈板20a、20b、20c分别形成定位部件的情况下，需要与定位部件所需的刚性及形成方法相应的区域，在妨碍光圈机构小型化的同时，导致成本和工时的增加。从这样的观点看第1实施方式的多级可变光圈100有助于通过设置多个光圈板20a、20b、20c实现的功能扩展、提高定位精度、成本和工时的减少。

另外，通过将第1实施方式的光圈板20a、20b、20c置换为多个光学透镜，能够作为光学透镜装卸装置使用。

另外，通过将第1实施方式的光圈板20a、20b、20c置换为多个光学滤光片，能够用作改变透光量或透过波段的光学滤波器装卸装置。

另外，移动至开口位置的光圈板的定位，也可以通过与退避的剩余光圈板全部抵接而进行，但也可以通过与退避的剩余光圈板中的一个抵接而进行。即，位移至开口位置的光圈板的定位，通过与退避的剩余光圈板中的至少一个抵接而进行。

【第2实施方式】

参照图7，对第2实施方式的多级可变光圈进行说明。图7表示了第2实施方式中多级可变光圈的光圈板120a的结构，是从上方观察的立体图。在第2实施方式的多级可变光圈中，与第1实施方式的光圈板20a、20b、20c相同，具有多个光圈板，这些光圈板与光圈板120a形成同样的结构。

如图7所示，第2实施方式的光圈板120a，在遮光部23a的外周部形成有向上方突出的抵碰用壁26a(厚壁部)的这一点上与第1实施方式的光圈板20a、20b、20c不同。

这样，通过设置抵碰用壁26a，在进行光圈板的定位时，可以防止移动至开口位置的光圈板进入移动至退避位置的光圈板与下部基板及上部基板之间的间隙而引起的动作不良，同时可以使光圈板轻量化。由此，能够使光圈板的动作速度提高，在抵碰时减少冲击。

而且，在图7所示的光圈板120a中，除去与臂部24a的连接部分，遍及遮光部23a的外周部全体设置有抵碰用壁26a，取而代之，可以只在与其他的光圈板抵碰的部分形成抵碰用壁。

而且，关于其他的结构、作用、效果，和第1实施方式相同。

工业实用性

如上所述，本发明的光调节装置可用于具有多个光学元件的小型摄像机。

Claims (8)

1.一种光调节装置，具备：具有开口的基板、在同一平面内位移的多个入射光调节机构、和驱动上述入射光调节机构的多个驱动机构，

上述光调节装置中，通过上述驱动机构，使上述入射光调节机构分别在上述开口位置与从上述开口退避的退避位置之间位移，调节通过上述开口的入射光，其特征在于，

位移至上述开口位置的第1上述入射光调节机构，通过与从上述开口退避的其他上述入射光调节机构的至少1个抵接，而被限制位置。

2.如权利要求1记载的光调节装置，其特征在于，从上述开口位置退避的上述入射光调节机构，通过与在上述入射光调节机构的位移区域外形成的定位部件抵接，而被限制位置。

3.如权利要求2记载的光调节装置，其特征在于，上述定位部件具有与设置于上述基板的定位孔嵌合的突起，以便将上述定位部件固定于上述基板上的规定位置。

4.如权利要求2记载的光调节装置，其特征在于，在上述入射光调节机构的、至少与其他上述入射光调节机构抵接的部位设置有厚壁部。

5.如权利要求2记载的光调节装置，其特征在于，进一步具有用于使上述入射光调节机构转动位移的轴，

上述轴的上述入射光调节机构中的固定部通过冲压加工的翻边形成。

6.如权利要求2～5中任一项记载的光调节装置，其特征在于，上述入射光调节机构分别形成有直径不同的开口。

7.如权利要求2～5中任一项记载的光调节装置，其特征在于，上述入射光调节机构分别形成有不同的光学透镜。

8.如权利要求2～5中任一项记载的光调节装置，其特征在于，上述入射光调节机构分别形成有不同的光学滤光片。

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