CN102681291A

CN102681291A - 光圈装置、摄像机以及电子设备

Info

Publication number: CN102681291A
Application number: CN2011104195081A
Authority: CN
Inventors: 郡直道; 竹内慎治; 户丸崇
Original assignee: Japan Precision Instruments Inc
Current assignee: Japan Precision Instruments Inc
Priority date: 2011-03-07
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2012-09-19
Also published as: KR20120101984A; TW201238336A; JP2012185374A

Abstract

节省空间地实现滤光器切换机构，并实现光学滤光镜的切换所需要的驱动力的减小和切换动作的高速化。构成为如下结构：使与磁铁(50)一体旋转的臂部件(51)的齿轮部(55)和杆部件(61)的齿轮部啮合并使杆部件(61)的动作销(65)嵌合于滤光镜支撑部件(8)的长孔(67)并维持该嵌合状态，并且通过杆部件(61)的旋转使滤光镜支撑部件(28)沿X方向移动，以切换光学滤光镜(26、27)的配置状态。另外，相对于与杆部件(61)的旋转中心轴正交、且与滤光镜支撑部件(28)的移动方向X平行的假想基准轴(J5)，杆部件(61)的动作销(65)的移动终端位置为从假想基准轴(J5)向一侧偏离的位置，并设定在其旋转角度范围(θ₃)小于180度的位置。

Description

光圈装置、摄像机以及电子设备

技术领域

本发明涉及调整入射光量的光圈装置和具备该光圈装置的摄像机及电子设备。

背景技术

包括监视摄像机的摄像机中，组装有调整从外部入射的光的量(以下，记为“入射光量”)的光圈装置。光圈装置通过改变存在于入射光的光路上的光圈开口的大小，调整(适量化)入射光量。作为光圈装置的结构，有通过光圈部件的移动进行光量调整的结构。具体地，作为光圈装置的一例，公知使用一对光圈叶片的光圈装置(例如，参照专利文献1)。

另外，在昼夜兼用的监视摄像机中，组装有能够进行彩色摄影的摄像元件。这种监视摄像机能够在被摄体明亮的情况下和被摄体昏暗的状态下切换摄像模式。具体地，以在被摄体明亮的昼间等摄影时应用彩色摄影模式、在被摄体昏暗的夜间等摄影时应用黑白摄影模式的方式，切换摄影模式。

在上述的监视摄像机中具有部件，该部件具备根据摄影模式的切换功能切换光学滤光镜的功能(例如，参照专利文献1、2)。具体地，在彩色摄影模式中，通过红外截止滤光镜摄影，在黑白摄影模式中，没有红外截止滤光镜，或者通过别的光学滤光镜摄影。因此，当以彩色摄影模式摄影时，从外部入射的光经由红外截止滤光镜到达摄像元件。当以黑白摄像模式摄影时，从外部入射的光不经由红外截止滤光镜，或者通过上述别的光学滤光镜到达摄像元件。

作为切换光学滤光镜的布置的机构(以下，称为“滤光镜切换机构”)，例如，在专利文献2中公开了如下技术：以滤光镜支撑部件支撑光学滤光镜，通过使该滤光镜支撑部件移动，使光学滤光镜相对于入射光路进退。此处所述的入射光路是指欲通过光圈开口入射的光的前进路径。

另外，在前述的专利文献1中，公开了如下技术：在共用的滤光镜支撑部件上相邻地排列安装有两个光学滤光镜，通过使滤光镜支撑部件沿着这些光学滤光镜的排列方向移动来切换光学滤光镜。具体地，滤光镜支撑部件形成有长孔，受到驱动部的驱动力来进行旋转的旋转臂的前端部连接于滤光镜支撑部件的长孔。并且，构成为如下结构：通过将旋转臂的旋转动作转换为滤光镜支撑部件的移动动作，来使两个光学滤光镜与滤光镜支撑部件一体地移动。

现有技术文献

专利文献1特开2003-348398号公报

专利文献2特开2007-17594号公报

然而，在记载于专利文献1的技术(以下，称为“第一现有技术”)和记载于专利文献2的技术(以下，称为“第二现有技术”)中，具有如下需待解决的课题。

即，在第一现有技术中，出于避免滤光镜支撑部件和滤光镜切换机构的干涉的目的，远离滤光镜支撑部件设置滤光镜切换机构，使旋转臂的臂部分从该处延伸以连接于滤光镜支撑部件的长孔。因此，为了确保光学滤光镜的切换所需要的滤光镜支撑部件的移动量，需要充分地延长旋转臂的长度。由此，需要宽松地确保用于使旋转臂进行旋转动作的空间。

另一方面，在第二现有技术中，有如下需待解决的课题。即，一般地，应用于摄像机等的光学滤光镜使用玻璃基板等构成。因此，与树脂的成型品等相比，光学滤光镜的质量增大。由此，例如，当如第一现有技术那样使两个光学滤光镜安装于共用的滤光镜支撑部件上并移动时，为了该移动，所需要的驱动力将增大，从而使得动作的高速性(轻便性)受到损失。

发明内容

本发明的主要目的在于，在具有光学滤光镜切换功能的光圈装置中，节省空间地实现滤光镜切换机构，并使光学滤光镜的切换所需要的驱动力减小和切换动作高速化。

本发明的第一实施方式为一种光圈装置，该光圈装置包括：

光圈部件，该光圈部件形成有使入射光通过的光圈开口；

第一旋转部件；

第二旋转部件，该第二旋转部件根据所述第一旋转部件的旋转角度及旋转方向旋转，并在偏离自身的旋转中心的位置具有动作销；

旋转传递单元，该旋转传递单元从所述第一旋转部件向所述第二旋转部件传递转矩，并通过该转矩的传递使所述第二旋转部件以大于所述第一旋转部件的角度旋转；

两个光学滤光镜；

滤光镜支撑部件，该滤光镜支撑部件将所述两个光学滤光镜平面地排列并支撑，并具有与所述动作销嵌合的长孔；

基座部件，该基座部件沿一轴方向移动自如地支撑所述滤光镜支撑部件；和

滤光镜切换单元，该滤光镜切换单元包括所述第一旋转部件、所述第二旋转部件以及所述旋转传递单元，该滤光镜切换单元维持所述动作销和所述长孔的嵌合状态并通过所述第二旋转部件的旋转使所述滤光镜支撑部件移动，并且通过使所述滤光镜支撑部件在第一配置状态和第二配置状态之间往复移动，从而切换相对于入射光路的光学滤光镜的配置状态，其中在所述第一配置状态，所述两个光学滤光镜中的一个光学滤光镜配置在入射光路上，在所述第二配置状态，所述两个光学滤光镜中的另一个光学滤光镜配置在入射光路上；

相对于与所述第二旋转部件的旋转中心轴正交、并与所述滤光镜支撑部件的移动方向平行的假想基准轴，所述两个光学滤光镜处于所述第一配置状态以及所述第二配置状态时的所述第二旋转部件的所述动作销的位置，均为从所述假想基准轴向一侧偏离的位置，并设定在所述第二旋转部件的旋转角度范围小于180度的位置。

本发明的第二实施方式的特征在于，在上述第一实施方式记载的光圈装置中，所述滤光镜切换单元包括与所述第一旋转部件一体地旋转的磁铁和与该磁铁的外周面相对设置的磁性体，当所述磁铁旋转到所述光学滤光镜的切换所需要的旋转角度的一半时，所述磁铁和所述磁性体的位置关系设定为使作用在所述磁铁的各磁极和所述磁性体之间磁性吸引力彼此相等的状态。

本发明的第三实施方式的特征在于，在上述第一实施方式记载的光圈装置中，所述两个光学滤光镜通过所述滤光镜支撑部件支撑，其中一个光学滤光镜为红外截止滤光镜，另一个光学滤光镜为无色凝胶滤光镜。

本发明的第四实施方式为一种摄像机，该摄像机包括：上述第一至第三实施方式的任意一个记载的光圈装置；和将通过所述光圈开口入射的光转换为电信号的光电转换元件。

本发明的第五实施方式为一种电子设备，其特征在于，该电子设备包括：

上述第四实施方式记载的摄像机；和

对从所述摄像机输出的图像信号进行处理的图像处理部。

根据本发明，在具有光学滤光镜的切换功能的光圈装置中，能够节省空间地实现滤光器切换机构，并能够实现光学滤光镜的切换所需要的驱动力的减小和切换动作的高速化。

附图说明

图1为表示适用于本发明的摄像机的结构的示例的图。

图2为表示本发明的实施方式涉及的光圈装置的整体结构示例的立体图。

图3为表示本发明的实施方式涉及的光圈装置的整体结构示例的立体分解图。

图4为表示光圈基板上安装有一对光圈叶片和光圈驱动部的状态的立体图(其一)。

图5为表示光圈基板上安装有一对光圈叶片和光圈驱动部的状态的立体图(其二)。

图6为表示滤光镜单元的结构的立体分解图。

图7为表示滤光镜驱动部的结构的立体分解图。

图8为说明滤光镜驱动部的各组成部分的相对位置关系的示意图。

图9为表示光圈基板上安装有滤光镜单元和滤光镜驱动部的状态的立体图(其一)。

图10为对磁铁的旋转动作进行说明的图。

图11为表示光圈基板上安装有滤光镜单元和滤光镜驱动部的状态的立体图(其二)。

图12为说明滤光镜单元的移动动作和滤光镜动作部及杆部件的旋转动作的关系的图。

附图标记说明

1 光圈装置

2 光圈基板

3、4 光圈叶片

5 滤光镜单元

6 光圈驱动部

7 滤光镜驱动部

26、27 光学滤光镜

28 滤光镜支撑部件

51 臂部件

55 齿轮部

61 杆部件

62 齿轮部

65 动作销

67 长孔

100 摄像机

J5 假想基准轴

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。

首先，对摄像机的结构进行说明。

图1为表示适用于本发明的摄像机的结构的示例的图，图1中的(A)为摄像机整体的外观图，图1中的(B)为镜筒内部的示意图。图示的摄像机100为，例如，出于防止犯罪的目的而在建筑物的天花板部分(或者墙壁等)设置的监视摄像机。该摄像机100包括安装台座101和摄像机主体102。安装台座101，例如，形成为可以通过螺钉而固定于建筑物的天花板部分的结构。

摄像机主体102包括镜筒部103和物镜104。在镜筒部103的内部组装有包括物镜104的光学系统。物镜104安装于镜筒部103的前端。另外，在摄像机主体102内，作为光学系统的一个功能部，安装有光圈装置1和摄像元件105。关于光圈装置1，将会在后续段落中进行详细说明。

摄像元件105为能够进行彩色摄影的摄像元件，例如，包括CCD(电荷耦合器件)摄像元件、CMOS(互补金属氧化物半导体)摄像元件等。摄像元件105具有，例如将多个(多数个)像素矩阵状配置而形成的摄像面。摄像元件105作为光电转换元件的一个示例而组装，所述光电转换元件将通过光圈装置1的光圈开口入射到上述摄像面的光转换为电信号。

并且，本发明并不限于此处示例的摄像机100，还可以适用于具备光圈装置1的其他结构的摄像机。另外，作为光学系统的构成，也可以对透镜的种类、数目、布置和光圈装置1的布置等进行各种改变。

接着，对光圈装置的结构进行说明。

(整体结构)

图2为表示本发明的实施方式涉及的光圈装置的整体结构示例的立体图，图3为图2的立体分解图。图示的光圈装置1大体形成为包括光圈基板2、一对(两个)光圈叶片3、4、滤光镜单元5、光圈驱动部6和滤光镜驱动部7。

光圈基板2作为基座部件的一个示例而设置。该光圈基板2上安装有构成光圈装置1的各组成部件。一对光圈叶片3、4作为光圈部件的一个示例而设置，该光圈部件形成有用于使入射光通过的光圈开口。一对光圈部件3、4在相互重叠的状态下形成光圈开口(将在下文中描述)。所谓光圈开口是指位于向摄像机入射的光的光路(入射光路)上并且限制通过该处的光的量的开口。因此，如果光圈开口的大小相对地增大，则通过该处的光的量(入射光量)就会相对地增多，如果光圈开口的大小相对地减小，则通过该处的光的量就会相对地减少。滤光镜单元5对入射光具有光学过滤功能。

光圈驱动部6是为了调整光圈开口的大小而使一对光圈叶片3、4相对地移动的部件。滤光镜驱动部7是为了切换光学滤光镜(将在下文中描述)相对于入射光路的配置状态而使滤光镜单元5动作的部件。

(光圈基板)

光圈基板2，例如，使用树脂制成。光圈基板2主要一体地具有三个基板部分11、12、13。基板部分11为安装有一对光圈叶片3、4以及滤光镜单元5的部分。基板部分12为搭载有光圈驱动部6的部分，基板部分13为搭载有滤光镜驱动部7的部分。其中，基板部分11上一体地形成有开口部14。另外，基板部分12上一体地形成有凹部15，基板部分13上一体地形成有凹部16。

(光圈叶片)

一对光圈叶片3、4，例如，使用一种部件构成，该部件为通过碳膜覆盖由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)构成的板状材料的表面。各个光圈叶片3、4整体上形成为薄板状。

在一个光圈叶片3上设置有一个孔部17、三个导向槽18a、18b、18c和一个卡合孔19。孔部17形成为正圆或与其相近的圆形形状，并且具有将该圆形形状的一部分切割成V字形形态的平面形状。在孔部17的一部分(V字形切口部分)安装有ND(中性密度)滤光镜20。三个导向槽18a、18b、18c沿着光圈叶片3的长度方向相互平行地形成。在三个导向槽18a、18b、18c中，两个导向槽18b、18c形成在同一直线上。并且，相对于这两个导向槽18b、18c，在夹持孔部17的相反侧的缘部形成剩余的一个导向槽18a。卡合孔19形成在上述两个导向槽18b、18c的延长线上。另外，卡合孔19沿着光圈叶片3的短边方向形成为平面视图为长孔的形状。

在另一个光圈叶片4上设置有一个孔部21、三个导向槽22a、22b、22c和一个卡合孔23。孔部21形成为正圆或与其相近的圆形形状，并且具有将所述圆形形状的一部分切割成V字形形态的平面形状。在孔部21的一部分(V字形切口部分)安装有ND滤光镜24。孔部21通过与前述孔部17的重叠而形成光圈开口。三个导向槽22a、22b、22c沿着光圈叶片4的长度方向相互平行地形成。在三个导向槽22a、22b、22c中，两个导向槽22b、22c形成在同一直线上。并且，相对于这两个导向槽22b、22c，在夹持孔部21的相反侧的缘部形成剩余的一个导向槽22a。卡合孔23形成在上述两个导向槽22b、22c的延长线上。另外，卡合孔23沿着光圈叶片4的短边方向形成为平面视图为长孔的形状。

(滤光镜单元)

滤光镜单元5利用两个光学滤光镜26、27、将这两个光学滤光镜26、27平面地排列并支撑的滤光镜支撑部件28和相对于该滤光镜支撑部件28固定光学滤光镜26、27的止动件29来构成。

两个光学滤光镜26、27，例如，由如下的滤光镜构成。即，一个光学滤光镜26由红外截止滤光镜构成，另一个滤光镜27由无色凝胶滤光镜构成。红外截止滤光镜，例如，为具有通过吸收红外线来截断该红外线通过的特性的光学滤光镜。无色凝胶滤光镜为至少具有使红外线透过的特性的光学滤光镜。光学滤光镜26、27均由透明的玻璃基板在基座上构成。另外，构成光学滤光镜26、27的各玻璃基板，光的折射率彼此相等。并且，作为具体的结构上的不同点，例如，在构成一个光学滤光镜26的玻璃基板的主面形成有使可见光透过并吸收红外线的膜，而构成另一个光学滤光镜27的玻璃基板的主面构成为没有形成该膜的结构。

在滤光镜单元5设置红外截止滤光镜和无色凝胶滤光镜的理由是，为了在切换光学滤光镜的配置状态的时候，在其切换前后不使焦点距离(从光学系统的主点到焦点的距离)产生偏差。如果进一步详细描述，当没有无色凝胶滤光镜时，在将红外截止滤光镜配置在入射光路上的状态下和不配置在入射光路上的状态下，因通过该处的光的折射率的不同，焦点距离会产生偏差。相对于此，如果将红外截止滤光镜并以更换的形式将无色凝胶滤光镜配置在入射光路上，由光的折射率引起的焦点距离的偏差就会消除。基于以上理由，将无色凝胶滤光镜设置于滤光镜单元5。但是，设置两个光学滤光镜26、27的理由，也可以为除此之外的理由。

(光圈驱动部)

光圈驱动部6使用光圈动作部31、绕线管装配体32、磁轭33、中继基板34、磁性体(未图示)和线圈(未图示)来构成。

光圈动作部31具有磁铁(永磁铁)35和臂部件36。磁铁35形成为圆柱形。磁铁35的圆形剖面的一个半月形部分被磁化为N极侧，另一个半月部分被磁化为S级侧。在磁铁35的中心轴上沿着该中心轴形成有未图示的轴孔，臂部件36的轴37插入到该轴孔中。

臂部件36，例如，通过树脂的一体成型得到。除上述的轴37外，臂部件36一体地具有基部38和臂部39a、39b。基部38具有与磁铁35的外形对应的形状，形成为板状。上述轴37，在从基部38的中心垂直地立起的状态下形成。臂部39a、39b形成为从基部38向一侧和另一侧延伸。臂部件36，例如，利用粘结剂等固定于磁铁35。由此，构成为磁铁35和臂部件36以轴37为中心一体旋转的结构。另外，一对臂部39a、39b均形成为曲柄形状。一个臂部件39a的前端部形成有爪部40a，另一个臂部39b的前端部也形成有爪部40b。

绕线管装配体32容纳上述光圈动作部31的磁铁35和臂部件36的一部分(主要为基部38)，例如使用树脂等绝缘材料形成。在将光圈动作部31组装到绕线管装配体32的状态下，该光圈动作部31以上述的轴37为中心旋转自如地受到支撑。另外，上述的磁性体(未图示)安装于绕线管装配体32，上述的线圈(未图示)卷绕于绕线管装配体32。

磁轭33抑制磁力线向外部的泄漏。磁轭33形成为圆筒形。磁轭33容纳上述的光圈动作部31、组装有磁性体(未图示)以及线圈(未图示)的状态的绕线管装配体32。

中继基板34将卷绕于绕线管装配体32的线圈(未图示)和光圈控制部(未图示)电连接。在满足预先确定的条件时，光圈控制部通过向卷绕于绕线管装配体32的线圈通电，来使光圈动作部31进行旋转动作。中继基板34由与磁轭33的直径对应的圆形印刷线路基板构成。中继基板34具有与设置在绕线管装配体32的一个端部的多个(图例中为四个)端子销41对应的端子部42和与该多个端子部42对应的多个端子部43。卷绕于绕线管装配体32的线圈(未图示)连接于多个端子销41，并且各个端子销41连接于中继基板34的各端子部42。中继基板34配置在磁轭33的一个端部。另外，在中继基板34的各端子部43连接有与各自对应的导线(未图示)。导线(未图示)与中继基板34和光圈控制部(未图示)电连接。

(滤光镜驱动部)

滤光镜驱动部7使用滤光镜动作部46、绕线管装配体47、磁轭48、中继基板49、线圈(将在下文中描述)和磁性体(将在下文中描述)来构成。滤光镜驱动部7与后述的杆部件61一起构成滤光镜切换单元。该滤光镜切换单元指的是通过滤光镜单元的移动来切换与入射光的光路相对的光学滤光镜的配置状态的单元，所述入射光穿过光圈部件的光圈开口。

以下，对滤光镜切换单元的结构进行说明。

滤光镜动作部46具有磁铁(永磁铁)50和臂部件51。磁铁50形成为圆柱形。磁铁50的圆形剖面的一个半月形部分被磁化为N极侧，另一个半月部分被磁化为S级侧。在磁铁50的中心轴上沿着该中心轴形成有未图示的轴孔，臂部件51的轴52插入到该轴孔。

臂部件51作为第一旋转部件的一个示例而设置。臂部件51，例如通过树脂的一体成型而得到。除上述的轴52外，臂部件51还一体地具有基部53和臂部54。基部53具有与磁铁50的外形对应的形状并且形成为板状。上述的轴52在从基部53的中心垂直地立起的状态下形成。臂部54形成为从基部53向一侧延伸。臂部件51，例如利用粘结剂等固定于磁铁50。由此，构成为磁铁50和臂部件51以轴52为中心一体旋转的结构。另外，臂部54形成为L字形。在臂部54的前端部设置有齿轮部55。齿轮部55形成为圆弧状，该圆弧状在与臂部件51的轴52同轴的假想轴线上具有中心。齿轮部55具有如下结构：在以轴52为中心(坐标原点)的极坐标系内，在小于90度的角度范围，具体地，在60度或与此接近的角度范围内，将多个齿连续地排列为圆弧状。

绕线管装配体47容纳上述臂部件51的磁铁50和臂部件51的一部分(主要为基部53)，例如使用树脂等绝缘材料形成。在将滤光镜动作部46组装到绕线管装配体47的状态下，该滤光镜动作部46以上述的轴52为中心旋转自如地受到支撑。另外，上述的磁性体(未图示)安装于绕线管装配体47，上述的线圈(未图示)卷绕于绕线管装配体47。

磁轭48抑制磁力线向外部的泄漏。磁轭48形成为圆筒形。磁轭48容纳上述的滤光镜动作部46、组装有磁性体(未图示)以及线圈(未图示)的状态的绕线管装配体47。

中继基板49将卷绕于绕线管装配体47的线圈(未图示)和滤光镜控制部(未图示)电连接。在满足预先确定的条件时，滤光镜控制部通过向卷绕于绕线管装配体47的线圈通电，来使滤光镜动作部46进行旋转动作。中继基板49由与磁轭48的直径对应的圆形印刷线路基板构成。中继基板49具有与设置在绕线管装配体74的一个端部的多个(图例中为四个)端子销56对应的端子部57和与该多个端子部57对应的多个端子部58。卷绕于绕线管装配体47的线圈(未图示)连接于多个端子销56，并且各个端子销56连接于中继基板49的各端子部57。中继基板49配置在磁轭48的一个端部。另外，在中继基板49的各端子部58连接有与各自对应的导线(未图示)。导线(未图示)与中继基板49和滤光镜控制部(未图示)电连接。

并且，设置有作为从属于滤光镜驱动部7的部件的杆部件61。杆部件61作为第二旋转部件的一个示例而设置。杆部件61，例如通过树脂的一体成型而得到。杆部件61一体地具有齿轮部62、枢轴部63、杆部64和动作销65。杆部件61以枢轴部63的中心轴为自身的旋转中心轴进行旋转。

齿轮部62与上述的臂部件51的齿轮部55一起构成齿轮传递机构。该齿轮传递机构作为动力传递单元的一个示例设置。齿轮部62为如下结构：在180度或与此接近的角度范围内将多个齿连续地排列为圆弧状。齿轮部62与前述的齿轮部55相啮合并一起旋转。此时，在两齿轮间，从齿轮部55向杆部件61传递动力(以下，称为“转矩”)。因此，具有齿轮部55的臂部件51成为主动侧的旋转部件，具有齿轮部62的杆部件61成为从动侧的旋转部件。另外，杆部件61构成为根据臂部件51的旋转角度以及旋转方向旋转。齿轮部62的节圆直径设定为比齿轮部55的节圆直径短。因此，当利用齿轮部55和齿轮部62的啮合部分传递转矩时，齿轮部62的旋转角度比齿轮部55的旋转角度大。由此，在齿轮部55和齿轮部62之间，在转矩传递的同时旋转角度增大。

齿轮部62与杆部64大体形成在同一平面内。另外，齿轮部62在杆部64的基端部附近形成。枢轴部63形成为具有孔63a的圆筒状。枢轴部63的中心轴与齿轮部62的节圆(齿顶圆)的中心一致。即，枢轴部63形成为与对应于齿轮部62的外径的节圆同心的形状。杆部64的平面视图大致形成为三角形。杆部64的宽度尺寸在杆部64的长度方向(杆部64的从基端部到前端部的部分)连续地变化，最宽的部分位于杆部64的基端部附近。上述的枢轴部63设置在该杆部64的基端部。动作销65设置在杆部64的前端部。因此，枢轴部63和动作销65配置为以与杆部64的长度尺寸对应的距离间隔的状态。另外，动作销65设置在沿杆部64的长度方向远离杆部件61的旋转中心轴的位置。枢轴部63向杆部64的厚度方向的一侧突出，动作销65向杆部64的厚度方向的另一侧突出。

接着，对光圈基板2、一对光圈叶片3、4和光圈驱动部6的关系进行说明。

图4为表示在光圈基板上安装有一对光圈叶片和光圈驱动部的状态的立体图。在图4中，一对光圈叶片3、4在相互重合的状态下安装于光圈基板2的一个面，光圈驱动部6安装于光圈基板2的作为其相反侧的另一个面(图3所示的凹部15)。各个光圈叶片3、4通过在光圈基板2的一个面设置的多个导向销66，移动自如(滑动自如)地设置在一轴方向。所谓一轴方向是指与一个直线轴平行的方向。各个导向销66嵌入于与各自对应的光圈叶片3、4的导向槽18a～18c、22a～22c中。另外，光圈叶片3、4以间隔适度的间隙互相相对的方式重叠，并在基板部分11的长度方向(图中X方向)移动自如。另外，光圈叶片3的卡合孔19中插入有上述的臂部件36的爪部40b，光圈叶片4的卡合孔23中插入有上述的臂部件的爪部40a。

接着，对光圈装置中的光圈动作进行说明。

所谓光圈动作，是指改变光圈开口的大小的动作，所述光圈开口形成有一对光圈叶片3、4。在本实施方式中，作为一个示例，对将光圈开口的大小改变为大小两个等级的情况进行说明。但是，本发明不限于此，例如也可以采用如下结构：通过使用电机等作为光圈动作的驱动源，从而将光圈开口的大小改变为多级(无级)。

首先，在调整光圈开口时驱动光圈驱动部6。具体地，通过向未图示的线圈通电而形成磁场。这样，光圈动作部31就会根据通过向线圈通电而形成的磁场的朝向来向一侧或另一侧旋转。这样，如果光圈动作部31由于光圈驱动部6的驱动而旋转，该驱动力就会通过臂部件36的各臂部39a、39b传递到与各自对应的光圈叶片3、4。因此，如果光圈动作部31旋转，光圈叶片3、4就会与其联动地沿X方向移动。但是，一对光圈叶片3、4移动的方向，在X方向上互为反方向。另外，如果一对光圈叶片3、4移动，光圈叶片3的孔部17和光圈叶片4的孔部21的重合的面积就会与其对应地发生变化。两个孔部17、21重合的面积限定光圈开口的大小。因此，能够通过伴随着光圈驱动部6的驱动而发生的一对光圈叶片3、4的移动来改变光圈开口的大小。

顺便说一下，图4所示的状态为通过使孔部17、21在X方向大幅度偏移的方式使光圈叶片3、4移动来将光圈开口变为最小的状态。另外，图5所示的状态为通过使孔部17、21正好重合的方式，使光圈叶片3、4移动来将光圈开口变为最大的状态。

接着，对滤光镜单元5的结构进行详细说明。

图6为表示滤光镜单元的结构的立体分解图。如图所示，在滤光镜单元5的基座，即滤光镜支撑部件28上设置有长孔67和两个圆形孔部68、69。滤光镜支撑部件28，例如通过树脂的一体成型而得到，大致形成为长方形的板状。长孔67形成在滤光镜支撑部件28的长度方向的一个端部。另外，长孔67形成为与滤光镜支撑部件28的短边方向平行。

两个孔部68、69沿滤光镜支撑部件28的长度方向相邻地排列形成。光学滤光镜26以阻塞一个孔部68的方式安装于滤光镜支撑部件28，光学滤光镜27以阻塞另一个孔部69的方式安装于滤光镜支撑部件28。因此，两个光学滤光镜26、27能够与对应于各自的孔部68、69相同地沿滤光镜支撑部件28的长度方向相邻地排列安装。止动件29，例如通过具有适度弹性的板簧构成。止动件29将光学滤光镜26、27相对于滤光镜支撑部件28挤压固定。止动件29以同时对安装于滤光镜支撑部件28的光学滤光镜26、27进行挤压的方式安装于滤光镜支撑部件28。

接着，对滤光镜驱动部的结构进行详细说明。

图7为表示滤光镜驱动部的结构的立体分解图。如图所示，滤光镜除上述的滤光镜动作部46、绕线管装配体47、磁轭48和中继基板49之外，滤光镜驱动部7还具有线圈71和磁性体72。线圈71以与绕线管装配体47的形状对应的环状绕线状态卷装于绕线管装配体47。线圈71通过流过其中的电流而产生磁通，从而形成磁场。磁性体72，例如通过粘结等安装于绕线管装配体47。磁性体72与磁铁50的磁极(N极或S极)之间产生磁性吸引力，并通过该磁性吸引力保持滤光镜单元5的位置。

图8为说明滤光镜驱动部的各组成部分的相对位置关系的示意图。如图所示，磁铁50被极化为N极和S极。此处，分别将在磁铁50的中心轴上正交的两根轴线设为轴线J1、轴线J2。此时，磁铁50的N极和S极被配置在相同的轴线J1上。另外，以轴线J1和轴线J2的交点为中心旋转的磁铁50的旋转角度范围θ₁根据上述臂部件51的齿轮部55的形成范围角度而设定为60度或与此接近的角度。另一方面，磁性体72在与磁铁50的外周面相对的状态下配置在轴线J2上。另外，磁性体72以轴线J2的位置为中心、以与轴线J1平行的朝向配置。

在上述图8中，表示磁铁50正在旋转时的状态、以及磁体50的旋转角度正好处于中间(一半)角度时的状态。该状态下，作用于磁铁50的N极和磁性体72之间的磁性吸引力与作用于磁铁50的S极和磁性体72之间的磁性吸引力彼此相等。该状态定义为“磁性平衡状态”。相对于此，如果电流流入上述的线圈71，就会朝例如图中的箭头M1的方向形成磁场。另外，如果从该状态使流向线圈71的电流的方向反转，就会朝与图中的箭头M1相反的方向形成磁场。这样，如果以轴线J1为基准，通过向线圈71通电而形成的磁场的方向，例如，就会被设定为与轴线J1成40度～50度的倾斜角度θ₂。如果通过与上述磁铁50的旋转角度之间的关系进行规定，那么该倾斜角度θ₂就被设定为满足“θ₂＞θ₁/2”的条件。

另外，如果在上述旋转角度范围θ₁内使磁铁50旋转到一端，则滤光镜单元5就会因伴随它产生的臂部件51以及杆部件61的旋转而变为移动到一端的状态。相反地，如果在上述旋转角度范围θ₁内使磁铁50旋转到另一端，则滤光镜单元5就会因伴随它产生的臂部件51以及杆部件61的旋转而变为移动到另一端的状态。此时，包括磁铁50以及臂部件51的滤光镜动作部46的旋转角度范围θ₁为60度左右，而杆部件61的旋转角度范围θ₃(参照图12)变为超过θ₁的两倍的150度左右。

另外，在滤光镜单元5从一端移动到另一端的过程中，杆部件61的动作销65沿着滤光镜支撑部件28的长孔67往复移动一次。并且，通过如下例示的组成部件之间的抵靠，滤光镜动作部46以及杆部件61的旋转动作和与该旋转动作联动的滤光镜单元5的移动动作同时停止。作为构成部件之间的抵靠，例如，可以考虑将动作销65抵靠于长孔67的一个端部的情况和将杆部件61抵靠于光圈基板2的一部分的情况等。

接着，对光圈基板、滤光镜单元和滤光镜驱动部的关系进行说明。

图9为表示在光圈基板上安装有滤光镜单元和滤光镜驱动部的状态的立体图。在图9中，光圈基板2的一个面安装有滤光镜单元5，光圈基板2的作为其相反侧的另一个面(图3所示的凹部16)安装有滤光镜驱动部7。滤光镜单元5，通过利用光圈基板2移动自如地支撑滤光镜支撑部件28的两侧缘部，在一轴方向(图中X方向)移动自如(滑动自如)。另外，滤光镜支撑部件28的长孔67中插入有上述的杆部件61的动作销65。动作销65在长孔67的长轴方向移动自如。另外，长孔67的朝向(长轴方向)为与垂直于滤光镜支撑部件28的移动方向(X方向)的Y方向平行的方向。长孔67的长度尺寸，由于插入于其中的动作销65沿长孔67的长轴方向往复移动，因此被设定为如下尺寸：能够容许以枢轴部63为中心的杆部件61的旋转动作处于小于180度的旋转角度范围内。

杆部件61由光圈基板2旋转自如地支撑。具体地，通过将枢轴部63的孔63a(参照图3)嵌入设置于光圈基板2的销部73(参照图4、图5)，可以使杆部件61以该枢轴部63为中心旋转自如地受到支撑。另外，杆部件61的齿轮部62啮合于上述臂部件51的齿轮部55。因此，在臂部件51和杆部件61之间通过齿轮之间的啮合进行动力(转矩)的传递。

接着，对磁体的旋转动作和滤光镜单元的移动动作的关系进行说明。

首先，使用图10中的(A)和(B)对磁体50的旋转动作进行说明。图10中的(A)和(B)为假定从上侧(光圈基板2安装滤光镜驱动部7的一侧)观察滤光镜驱动部7。

由于通过向上述线圈71通电而形成磁场，磁铁50按照该磁场的方向旋转。具体地，如图10中的(A)所示，如果沿箭头M1的方向形成磁场，那么磁铁50通过作用于该磁场的磁极和磁铁50的磁极之间的磁性排斥力而旋转到一端。另外，如图10中的(B)所示，如果沿箭头M2的方向形成磁场，那么磁铁50通过作用于该磁场的磁极和磁铁50的磁极之间的磁性吸引力旋转到另一端。

另外，如上述图10中的(A)所示，在磁铁50旋转的状态下，滤光镜单元5的滤光镜支撑部件28如上述图9所示变为移动到X方向的一端的状态。该情况为在通过光圈开口入射的光的光路上配置有一个光学滤光镜(图例中为光学滤光镜26)的状态(以下，称为“第一配置状态”)。另外，作为滤光镜驱动部7的状态，如上述图10中的(A)所示，由于磁铁50的S极比N极更接近于磁性体72配置，因此磁性平衡状态会受到很大的破坏。因此，磁铁50会因作用在其S极和磁性体72之间的磁性吸引力而被向逆时针旋转方向吸引(付勢される)。并且，滤光镜单元5被该吸引力保持为停止向X方向的一端移动的状态。

与此相反，如上述图10中的(B)所示，在磁铁50旋转的状态下，滤光镜单元5的滤光镜支撑部件28如上述图11所示变为移动到X方向的另一端的状态。该情况为在通过光圈开口入射的入射光路上配置有另一个光学滤光镜(图例中为光学滤光镜27)的状态(以下，称为“第二配置状态”)。另外，作为滤光镜驱动部7的状态，如上述图10中的(B)所示，由于磁铁50的N极比S极更接近于磁性体72配置，因此磁性平衡状态会受到很大的破坏。因此，磁铁50会因作用在其N极和磁性体72之间的磁性吸引力而被向顺时针旋转方向吸引(付勢される)。并且，滤光镜单元5被该吸引力保持为停止向X方向的另一端移动的状态。

接着，对杆部件的旋转角度范围进行说明。

图12中的(A)表示使滤光镜单元移动到X方向的一个移动端的状态，图12中的(B)表示使滤光镜单元移动到X方向的另一个移动端的状态。此处，在使滤光镜单元5移动到一个移动端的状态下，将连结杆部件61的旋转中心轴和动作销65的中心的轴线设为J3。另外，在使滤光镜单元5移动到另一个移动端的状态下，将连结杆部件61的旋转中心轴和动作销65的中心的轴线设为J4。这种情况下，当使滤光镜单元5从一个移动端移动到另一个移动端时和使滤光镜单元5从另一个移动端移动到一个移动端时，这些轴线J3、J4所成的角度为杆部件61旋转的最大角度θ₃。杆部件61的旋转角度范围相当于该角度θ₃。在以下的说明中，将杆部件61的旋转角度范围记述为“θ₃”。

杆部件61的旋转角度范围θ₃至少满足小于180度的条件，优选设定在130度～170度的范围内，更优选设定在140度～160度的范围内，进一步优选设定为150度左右。

另外，在本发明的实施方式所涉及的光圈装置1中，相对于与杆部件61的旋转中心轴正交、且与滤光镜支撑部件28的移动方向平行的假想基准轴J5，当两个光学滤光镜26、27处于第一配置状态以及第二配状态时的杆部件61的动作销65的位置(移动终止端位置)，均为从假想基准轴J5向一侧偏离的位置，并被设定在杆部件61的旋转角度范围θ₃小于180度的位置。对于这一点，将会进一步详细说明。

首先，如果以假想基准轴J5为基准考虑杆部件61的旋转动作范围θ₃，将会如下。即，假如杆部件61开始旋转时动作销65位于假想基准轴J5上，杆部件61终止旋转时动作销65位于假想基准轴J5上，那么杆部件61的旋转动作范围θ₃为180度。

另外，在滤光镜单元5的滤光镜支撑部件28移动的平面内(换言之，与光学滤光镜26、27的主面平行的面内)，如果以假想基准轴J5为分界划分两个区域，那么滤光镜单元5存在于一个(图中上侧)区域，滤光镜动作部46存在于另一个(图中下次)区域。其中，滤光镜动作部46存在侧的区域变为不满足杆部件61的旋转角度范围θ₃小于180度的条件的区域。原因是，当杆部件61开始旋转或者终止旋转时，如果位于其前端的动作销65超出假想基准轴J5并移动到滤光镜动作部46存在侧的区域，则杆部件61的旋转动作范围θ₃就会超过180度。

因此，杆部件61的动作销65通常存在于滤光镜单元5存在侧的区域内。另外，如果杆部件61旋转，动作销65就会在滤光镜单元5存在侧的区域内，从杆部件61的旋转中心轴移动到间隔一定距离的圆周上。另外，动作销65在该圆周上从一个移动终止端朝另一个移动终止端移动，或者相反地在另一侧从移动终止端朝一个移动终止端移动。因此，如果假定杆部件61的旋转角度范围θ₃被设定为150度，那么如上述图12中的(A)所示，在使滤光镜支撑部件28移动到一个移动终止端的状态下，动作销65也会变为移动到一个移动终止端的状态，因此，轴线J3相对于假想基准轴J5所成的角度θ₄为15度。另外，如上述图12中的(B)所示，在使滤光镜支撑部件28移动到另一个移动终止端的状态下，动作销65也会变为移动到另一个移动终止端的状态，因此，轴线J4相对于假想基准轴J5所成的角度θ₅为15度。当然，角度θ₄和角度θ₅相互也可以为不同的角度，在本实施方式中，作为优选例，假设角度θ₄、θ₅为相等的角度。

这种情况下，如果在与假想基准轴J5垂直地Y方向规定从假想基准轴J5到动作销65的距离，该距离就会根据杆部件61的旋转进行如下变化。即，如果利用杆部件61的旋转，使滤光镜单元5从一个移动端向另一个移动端移动，那么从假想基准轴J5到动作销65的距离开始时会逐渐增大，其后逐渐减小。因此，从假想基准轴J5到动作销65的距离，在利用杆部件61的旋转使滤光镜单元5移动到一个移动端或另一个移动端时变为最小，在杆部件61正好旋转到中间的角度时(变为磁性平衡状态时)变为最大。另外，当光学滤光镜26、27为第一配置状态时动作销65的位置，为以上述最小距离从假想基准轴J5向一侧(图中上侧)偏离的位置，当光学滤光镜26、27为第二配置状态时的动作销65的位置，也为以上述最小距离从假想基准轴J5向一侧偏离的位置。

接着，对光圈装置的滤光镜切换动作进行说明。

所谓滤光镜切换动作，是指切换光学滤光镜相对于入射光路的配置状态的动作。特别地，在本发明的实施方式中，由于滤光镜单元5具有两个光学滤光镜26、27，因此，滤光镜切换动作指的是切换在入射光路上设置的光学滤光镜的动作。该滤光镜切换动作通过在X轴方向使滤光镜支撑部件28往复移动来进行。

以下，对本发明的实施方式中的滤光镜切换动作进行详细说明。首先，在切换光学滤光镜时驱动滤光镜驱动部7。具体地，通过向上述的线圈71(参照图7)通电而形成磁场。这样，磁铁50就会根据通过向线圈71通电而形成的磁场的作用旋转。关于该动作原理，与利用上述图10中的(A)和(B)所进行的说明相同。

另外，如果磁铁50旋转，臂部件51就会与该磁铁50一体地旋转。如果臂部件51旋转，杆部件61就会因齿轮部55和齿轮部62之间传递的转矩而旋转。此时，动作销65和长孔67的嵌合状态，包括杆部件61旋转期间和停止期间，将会总是受到维持。因此，如果杆部件61旋转，滤光镜单元5就会由于伴随着动作销65和长孔67的嵌合发生的动力传递而沿X方向移动。也就是说，伴随着臂部件51的旋转发生的杆部件61的旋转动作，变换为滤光镜单元5的移动动作。另外，滤光镜单元5在X方向上移动的方向，与滤光镜动作部46的旋转角度以及旋转方向对应。因此，能够通过伴随着滤光镜驱动部7的驱动发生的滤光镜单元5的移动，来切换光学滤光镜的配置状态。

接着，对本发明的实施方式所涉及的光圈装置所得到的效果进行说明。

在本发明的实施方式涉及的光圈装置和具有此光圈装置的摄像机中，能够节省空间地实现滤光镜切换机构，并能够实现光学滤光镜的切换所需要的驱动力的减小和切换动作的高速化。以下，陈述其理由。

作为光学滤光镜的切换动作，具有从第一配置状态切换到第二配置状态的情况和从第二配置状态切换到第一配置状态的情况，两者的差异仅为方向性。因此，此处，作为一个示例，仅对从第一配置状态切换到第二配置状态的情况进行说明。

首先，作为光圈装置1中的滤光镜切换单元的构成，构成如下结构：组装臂部件51和杆部件61，通过从齿轮部55向齿轮部62的动力传递，使杆部件61以相比于臂部件51更大的角度旋转。因此，能够通过杆部件61的旋转使滤光镜支撑部件28在大范围内往复移动。另外，与杆部件61的旋转动作相比，臂部件的旋转动作非常小。因此，滤光镜切换用的动作空间可以较小。因此，能够节省空间地实现滤光镜切换单元(滤光镜切换机构)。

另外，光学滤光镜26、27处于第一配置状态时的动作销65的位置变为从假想基准轴J5向一侧偏离的状态，在该状态下，轴线J3相对于上述图12所示的假想基准轴J5所成的角度θ₄为锐角(例如15度)。因此，其后，为了切换光学滤光镜26、27的配置状态，当驱动滤光镜驱动部7时，动作销65将会因杆部件61的旋转而向垂直于上述轴线J3的方向移动。因此，X方向的分力作用于动作销65和长孔67的嵌合部分。该分力在滤光镜驱动部7的驱动开始时发生作用。

相对于此，例如，当从动作销65存在于假想基准轴J5上的状态驱动滤光镜驱动部7时，动作销65沿垂直于假想基准轴J5的方向移动。因此，在动作销65和长孔67的嵌合部分，基本上没有X方向的分力作用。因此，光学滤光镜的切换所需要的驱动力比本实施方式的情况大。本实施方式的情况下，滤光镜支撑部件28以从后侧被滤光镜驱动部7开始驱动时作用的分力推压的方式开始移动。因此，能够减小光学滤光镜切换时所需要的驱动力，特别是切换动作开始时所需要的驱动力。

另外，假如动作销65超出假想基准轴J5并存在于“滤光镜动作部46存在侧的区域”，当从该状态驱动滤光镜驱动部7时，首先，滤光镜支撑部件28向最终所应该朝向的方向的相反方向移动。接着，在动作销65以横截假想基准轴J5的方式通过假想基准轴J5后，滤光镜支撑部件28向最终所应该朝向的方向移动。因此，光学滤光镜的切换所需要的驱动力比本实施方式的情况大。另外，当通过滤光镜支撑部件28向上述相反方向的移动来向滤光镜单元5作用惯性力，使动作销65通过假想基准轴J5时，需要以对抗该惯性力的方式施加逆向的力。因此，光学滤光镜的切换所需要的驱动力比本实施方式的情况大。

另外，在本发明的实施方式中，在像上述那样通过滤光镜驱动部7开始驱动时所作用的分力开始滤光镜支撑部件28的移动之后，杆部件61以臂部件51的旋转动作被放大的形式高速地进行旋转动作。因此，滤光镜支撑部件28从开始移动到终止移动所需要的时间缩短。其结果，在更换光学滤光镜时，能够使滤光镜支撑部件28轻快且敏捷地移动。

另外，在本发明的实施方式中，作为滤光器驱动部7的构成，以在磁铁50的旋转角度处于中间角度时变为磁性平衡状态的方式，设定磁铁50的磁极(N极、S极)和磁性体72的位置关系。因此，不论使滤光镜支撑部件28在X方向朝哪个方向移动，都能够将其移动过程中作用在磁铁50的各磁极和磁性体72之间的磁性吸引力高效地使用于臂部件51的旋转动作。

接着，对本发明的变形例等进行说明。

本发明的技术范围并不限定于上述实施方式，在通过发明的技术特征及其组合而得到的预定效果的范围内，还包括各种增加了变形和改良的方式。

例如，光学滤光镜的组合并不限于红外截止滤光镜和无色凝胶滤光镜的组合，还可以为其它的滤光镜组合。另外，作为组合的方式，并不限于不同种类的滤光镜的组合，还可以为同种类的滤光镜的组合。作为不同种类的滤光镜的组合，除上述实施方式的例子之外，例如可考虑红外截止滤光镜和色彩补偿滤色片的组合，或者蓝色滤光镜和绿色滤光镜的组合。另外，作为同种类的滤光镜的组合，例如，可考虑截断(吸收)相同色域的光的滤光镜，作为各自的特性在吸收的波长方面具有差异的滤光镜之间的组合。

另外，作为旋转传递单元，并不限于齿轮传动机构，例如也可以为将带轮和同步带适当组合而成的动力传递机构。但是，在简单且紧凑地构成旋转传递单元时，优选采用齿轮传递机构。

另外，本发明并不限于光圈装置和使用光圈装置的摄像机，还可以适用于具备该摄像机的电子设备(例如保安设备等)。相关的电子设备构成为具备本发明的实施方式所涉及的摄像机和处理该摄像机输出的图像信号的图形处理部的结构。

Claims

1.一种光圈装置，其特征在于，该光圈装置包括：

光圈部件，该光圈部件形成有使入射光通过的光圈开口；

第一旋转部件；

两个光学滤光镜；

2.根据权利要求1所述的光圈装置，其特征在于，

所述滤光镜切换单元包括与所述第一旋转部件一体地旋转的磁铁和与该磁铁的外周面相对设置的磁性体，当所述磁铁旋转到所述光学滤光镜的切换所需要的旋转角度的一半时，所述磁铁和所述磁性体的位置关系设定为使作用在所述磁铁的各磁极和所述磁性体之间磁性吸引力彼此相等的状态。

3.根据权利要求1所述的光圈装置，其特征在于，

所述两个光学滤光镜通过所述滤光镜支撑部件支撑，其中一个光学滤光镜为红外截止滤光镜，另一个光学滤光镜为无色凝胶滤光镜。

4.一种摄像机，其特征在于，该摄像机包括：

根据权利要求1至3中任意一项所述的光圈装置；和

将通过所述光圈开口入射的光转换为电信号的光电转换元件。

5.一种电子设备，其特征在于，该电子设备包括：

根据权利要求4所述的摄像机；和

对从所述摄像机输出的图像信号进行处理的图像处理部。