JP2008268312A - 可変絞り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光軸に沿った方向の厚さと、光軸に垂直な横方向の大きさとについて小型化が可能な簡易な構成の可変絞り装置を提供する。
【解決手段】第１の開口１０２を有する基板１０１と、基板１０１上に形成され、光軸Ｌ方向に対して略垂直方向に延在して配置されたコア３０１を有するコイル３０２と、基板１０１上に形成され、第２の開口２０２を有し、少なくとも一部が磁性体から成る絞り羽根２０１と、を有するとともに、コイル３０２が、基板１０１の形状に沿って設けられ、絞り羽根２０１が、第１の開口１０２の位置から退避した第１の静止位置と、第１の開口１０２の位置に重なる第２の静止位置と、に相互に移動することで、第１の開口１０２と第２の開口２０２を切り替え可能であり、コイル３０２への通電により発生する磁気力により絞り羽根２０１を第１の静止位置と第２の静止位置に相互に回動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、可変絞り装置、特に小型撮像機器に好適な可変絞り装置に関するものである。

近年、撮像機能を有した携帯機器やマイクロビデオスコープ等の小型撮像機器の高画質化に伴い、レンズや絞り等の光学要素も、従来の固定焦点レンズ、固定開口絞りから、フォーカスレンズ、可変絞りを適用する要求が高まっている。このため、小型撮像機器に適用する光学要素を小型化する方法として多くの提案がなされている。例えば、特許文献１に提案された絞り機構では、絞り羽根を駆動するアクチュエータとして、電磁石を用いている。

絞り装置は、レンズ間またはレンズと撮像素子間に配置される事から、絞り装置の厚さ、即ち光軸方向に沿った方向の大きさを極力薄くする必要がある。さらに、小型化の観点からは、簡易な構成として、絞り装置の横方向の大きさ、即ち光軸方向に対して略垂直な方向の大きさも小さくすることが望ましい。

特開２００６−１８４４５９号公報

しかしながら、特許文献１に提案されている構成では、大きな可動片を用いるため、光軸方向に厚い構成となっている。また、光軸方向に対して略垂直な方向の大きさについても考慮されていない。ここで、電磁石をレンズ鏡筒外に配置し、レンズ間またはレンズと撮像素子間に相当する部分を薄型化する構成を取ったとしても、結局は絞り装置の横方向の大きさ（光軸に対して略垂直方向の大きさ）が大きくなってしまう不具合が生じる。

本発明は、上記のこれらの点に鑑みてなされたものであって、光軸に沿った方向の厚さと、光軸に垂直な横方向の大きさとについて小型化が可能な簡易な構成の可変絞り装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、第１の開口を有する基板と、基板上に形成され、光軸方向に対して略垂直方向に延在して配置されたコアを有するコイルと、基板上に形成され、第２の開口を有し、少なくとも一部が磁性体から成る絞り羽根と、を有する可変絞り装置であって、コイルは、基板の形状に沿って設けられ、絞り羽根は、第１の開口の位置から退避した第１の静止位置と、第１の開口の位置に重なる第２の静止位置と、に相互に移動することで、第１の開口と第２の開口を切り替え可能であり、コイルへの通電により発生する磁気力により絞り羽根を第１の静止位置と第２の静止位置に相互に回動させることを特徴とする。

本発明の実施形態においては、一端が絞り羽根に接続された弾性体からなるバネ部材を具備し、コイルへの通電により発生する磁気力と、バネ部材の弾性復元力とにより、絞り羽根を第１の静止位置と第２の静止位置に相互に回動させることが望ましい。

本発明の実施形態においては、コイルの２つの端部が、絞り羽根に対し同一方向から対向して配置されていることが好ましい。

本発明の実施形態においては、コイルは、一端が絞り羽根に対し同一方向から対向して配置され、他端が磁気的に接続されている２つのコイルから構成することができる。

本発明の実施形態においては、コイルは、一端が絞り羽根を挟んで対向して配置されている２つのコイルからなることが好ましい。

本発明にかかる可変絞り装置は、簡易な構成として、光軸方向に沿った方向のみならず光軸方向に対して略垂直な方向の大きさを小さくすることができるという効果を奏する。

以下に、本発明にかかる可変絞り装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

（第１の実施の形態）
図１乃至図３を用いて第１の実施の形態について説明する。
まず、図１を用いて本実施の形態の可変絞り装置の構成を説明する。
図１は、第１の実施の形態に係る可変絞り装置の構成を示す分解斜視図である。図１に示す様に、可変絞り装置は、第１の開口１０２、回転軸受け穴（不図示）、第１の規制ピン１０５、及び第２の規制ピン１０６が形成された基板１０１と、第１の開口１０２以上の径を備える円形孔５０２及び回転軸受け穴５０３が形成された円板５０１と、第１の開口１０２よりも小さな径を備える第２の開口２０２、回転軸２０３、及びバネ受けピン２０４が形成され、少なくとも一部が磁性材料よりなる絞り羽根２０１と、光軸Ｌ方向に対して垂直面内に延在したコア３０１を備え、第１の接着部３０３により基板１０１に接着固定されたソレノイドコイル（コイル）３０２と、第２の接着部４０２により基板１０１に接着固定されたバネ部材４０１と、を備える。

次に、各構成要素の詳細を示す。
基板１０１に形成された第１の規制ピン１０５は、絞り羽根２０１が突き当てられた状態において、絞り羽根２０１に形成された第２の開口２０２の中心位置が光軸Ｌ上に配置される位置に形成されている。また、第２の規制ピン１０６は、絞り羽根２０１が突き当てられた状態において、絞り羽根２０１が第１の開口１０２から完全に退避する位置に形成されている。

絞り羽根２０１は、少なくとも回転軸２０３近傍が磁性材料よりなっている。また、回転軸２０３は、一端が円板５０１に形成された回転軸受け穴５０３と、他端が基板１０１に形成された回転軸受け穴（不図示）と嵌合されており、光軸Ｌに対して垂直面内を回動可能に形成されている。

ソレノイドコイル３０２は、光軸Ｌに対して垂直面内に延在し、かつ湾曲した形状のコア３０１に巻線されており、一端は第１の接着部３０３において基板１０１に接着固定され、他端は絞り羽根２０１の回転軸２０３近傍に配置されている。コア３０１が、円板状の基板１０１の外周形状に沿った形状で湾曲していることから、コア３０１に巻回されたソレノイドコイル３０２も基板１０１の形状に沿って設けられていることとなる。このソレノイドコイル３０２に通電すると、絞り羽根２０１に対して電磁吸引力を作用させることができ、絞り羽根２０１はソレノイドコイル３０２側へ引き付けられるように付勢される。

バネ部材４０１は、一端が第２の接着部４０２において基板１０１に接着固定され、他端は絞り羽根２０１に形成されたバネ受けピン２０４に接触しており、弾性力により絞り羽根２０１を第２の規制ピン１０６側へ突き当てる様に付勢している。

次に、図２及び図３を用いて本実施の形態の可変絞り装置の動作を説明する。
図２は、第１の実施の形態に係る可変絞り装置の開口が絞り込まれた状態を示す平面図である。図２では、円板５０１の図示を省略している。ソレノイドコイル３０２に通電する事で、絞り羽根２０１に電磁吸引力を作用させると、絞り羽根２０１は、バネ部材４０１の弾性力に抗して、ソレノイドコイル３０２側へ引き付けられ、第１の規制ピン１０５に突き当てられた状態となる。この状態で、絞り羽根２０１は、第２の開口２０２の中心が、光軸Ｌ上の位置（第２の静止位置）に配置されたところで静止する。これにより、第１の開口１０２上に第２の開口２０２が配置されるため、可変絞り装置の開口は第２の開口２０２となる。

図３は、第１の実施の形態に係る可変絞り装置の開口が開放となる状態を示す平面図である。図３では、円板５０１の図示を省略している。ソレノイドコイル３０２の通電を停止する事で、絞り羽根２０１に作用する電磁吸引力を無くすと、バネ部材４０１の弾性力により絞り羽根２０１は回動し、第２の規制ピン１０６に突き当てられた状態となる。この状態で、絞り羽根２０１は、第１の開口１０２から退避した位置（第１の静止位置）へ配置されて静止する。これにより、可変絞り装置の開口は第１の開口１０２となる。

上述の様に、ソレノイドコイル３０２への通電状態により、絞り羽根２０１を回動させ、可変絞り装置の開口を切り替える事が可能となる。
本実施の形態に示す様に、絞り羽根２０１を駆動する為のソレノイドコイル３０２は、光軸Ｌに対して垂直な平面内に湾曲して配置される為、可変絞り装置を、光軸Ｌ方向に薄くすることができ、かつ、光軸Ｌに垂直な方向の大きさも小さく構成する事が可能となる。また、ソレノイドコイル３０２の電磁吸引力を直接絞り羽根２０１に作用させることで、従来の様に電磁力を絞り羽根の回転力に変換する部材を必要とせず、構成が簡単に成る為、可変絞り装置を小さく構成する事が可能となり、また、組み立て工数や部品点数の削減が可能となる。さらに、ソレノイドコイル３０２の一端を、絞り羽根２０１の回転軸２０３の近傍に配置する事で、絞り羽根２０１の回転状態に寄らずソレノイドコイル３０２と絞り羽根２０１の間隔を極力小さくする事が可能となり、ソレノイドコイル３０２を小さく形成しても大きな電磁吸引力を得る事が可能となる。

（第２の実施の形態）
次に図４を用いて第２の実施の形態について説明する。ここで、図４は、第２の実施の形態に係る可変絞り装置の開口が絞り込まれた状態を示す平面図である。図４では円板５０１の図示を省略している。また、図４において、第１の実施の形態と同一の構成要素には、同一の付番し説明を省略する。

以下、第２の実施の形態の可変絞り装置の構成を説明する。
図４に示す様に、第２の実施の形態の可変絞り装置は、ソレノイドコイル３０２に代えて第１のソレノイドコイル３０４と第２のソレノイドコイル３０５が形成されている点で第１の実施の形態と異なる。第１のソレノイドコイル３０４の一端及び第２のソレノイドコイル３０５の一端は、磁性体よりなる第１の接着部３０３により基板１０１に接着固定され、第１のソレノイドコイル３０４の他端及び第２のソレノイドコイル３０５の他端は、同一方向（基板１０１の周方向）から絞り羽根２０１の回転軸２０３近傍に配置されている。また、第１のソレノイドコイル３０４と第２のソレノイドコイル３０５は、第１の接着部３０３で磁気的に接続されている。

以下、第２の実施の形態の可変絞り装置の動作を説明する。
第１のソレノイドコイル３０４と第２のソレノイドコイル３０５に通電する際、例えば、ソレノイドコイルの内部磁場が、第１のソレノイドコイル３０４に対しては、第１の接続部３０３から絞り羽根２０１側へ向かう様に通電し、第２のソレノイドコイル３０５に対しては、絞り羽根２０１から第１の接続部３０３へ向かう様に通電する。この様に各々の第１のソレノイドコイル３０４及び第２のソレノイドコイル３０５に通電する事で、絞り羽根２０１に電磁吸引力を作用させると、絞り羽根２０１は第１のソレノイドコイル３０４及び第２のソレノイドコイル３０５側へ引き付けられ、第１の規制ピン１０５に突き当てられた状態となる。この状態で、絞り羽根２０１は、第２の開口２０２の中心が、光軸Ｌ上の位置（第２の静止位置）に配置されたところで静止する。これにより、可変絞り装置の開口は第２の開口２０２となる。

これに対して、第１のソレノイドコイル３０４及び第２のソレノイドコイル３０５の通電を停止する事で、絞り羽根２０１に作用する電磁吸引力を無くすと、バネ部材４０１の弾性力により絞り羽根２０１は回動し、第２の規制ピン１０６に突き当てられた状態となる。この状態で、絞り羽根２０１は、第１の開口１０２から退避した位置（第１の静止位置）へ配置されて静止する。これにより、可変絞り装置の開口は第１の開口１０２となる。

第２の実施の形態に示す様にソレノイドコイルを２つ形成する事で、磁気回路は、第１のソレノイドコイル３０４、絞り羽根２０１、第２のソレノイドコイル３０５、及び第１の接着部３０３を通る閉回路となり、大きな磁気吸引力を絞り羽根２０１に作用させる事が可能となる。

また、第２の実施の形態では、２つのソレノイドコイルを用いて一端を、互いに、磁気的に接続した構成としているが、Ｕ字型のコア材に巻線したソレノイドコイルや、Ｉ字型のコア材に巻線したソレノイドコイルをＵ字型に成型しても同様の構成を取る事が可能となる。
なお、これ以外の作用、効果は第１の実施の形態と同様である。

（第３の実施の形態）
次に図５を用いて第３の実施の形態について説明する。ここで、図５は第３の実施の形態に係る可変絞り装置の開口が絞り込まれた状態を示す平面図である。図５では円板５０１の図示を省略している。また、図５においては、第１及び第２の実施の形態と同様の構成要素には、同一の付番し説明を省略する。
以下、本実施の形態係る可変絞り装置の構成を説明する。

図５に示す様に、第３の実施の形態の可変絞り装置は、バネ部材４０１が形成されていない点と、第２のソレノイドコイル３０６が絞り羽根２０１を挟んで、第１のソレノイドコイル３０２と対向して配置されている点で、第１及び第２の実施の形態と異なる。なお、第２の規制ピン１０６は、絞り羽根２０１とソレノイドコイル３０６との間に配置してある。第２のソレノイドコイル３０６の一端は、第３の接着部３０７により基板１０１に接着固定され、他端は絞り羽根２０１の回転軸２０３近傍に配置されている。また、第１のソレノイドコイル３０２と第２のソレノイドコイル３０６は磁気的に接続されていない。

以下、第３の実施の形態の可変絞り装置の動作を説明する。
第１のソレノイドコイル３０２のみに通電する事で、絞り羽根２０１に電磁吸引力を作用させると、絞り羽根２０１は第１のソレノイドコイル３０２側へ引き付けられ、第１の規制ピン１０５に突き当てられた状態となる。この状態で、絞り羽根２０１は、第２の開口２０２の中心が、光軸Ｌ上の位置（第２の静止位置）に配置されて静止する。これにより、可変絞り装置の開口は第２の開口２０２となる。

これに対して、第２のソレノイドコイル３０６のみに通電する事で、絞り羽根２０１に電磁吸引力を作用させると、絞り羽根２０１は第２のソレノイドコイル３０６側へ引き付けられる様に回動し、第２の規制ピン１０６に突き当てられた状態となる。この状態で、絞り羽根２０１は、第１の開口１０２から退避した位置（第１の静止位置）へ配置されて静止する。これにより、可変絞り装置の開口は第１の開口１０２となる。

第３の実施の形態に示す様に二つのソレノイドコイル３０２、３０６を絞り羽根２０１を挟んだ状態で対向して形成し、各々のソレノイドコイルに通電する事で、絞り羽根２０１を回動させ、可変絞り装置の開口を切り替える事が可能となる。
なお、これ以外の作用、効果は第１の実施の形態と同様である。

以上のように、本発明にかかる可変絞り装置は、小型撮像機器に有用であり、特に、撮像機能を備えた携帯機器やマイクロビデオスコープに用いる光学要素に適している。

第１の実施の形態に係る可変絞り装置の構成を示す分解斜視図である。 第１の実施の形態に係る可変絞り装置の開口が絞り込まれた状態を示す平面図である。 第１の実施の形態に係る可変絞り装置の開口が開放となる状態を示す平面図である。 第２の実施の形態に係る可変絞り装置の開口が絞り込まれた状態を示す平面図である。 第３の実施の形態に係る可変絞り装置の開口が絞り込まれた状態を示す平面図である。

符号の説明

１０１ 基板
１０２ 第１の開口
１０５ 第１の規制ピン
１０６ 第２の規制ピン
２０１ 絞り羽根
２０２ 第２の開口
３０１ コア
３０２ ソレノイドコイル（コイル）
３０４ 第１のソレノイドコイル（コイル）
３０５ 第２のソレノイドコイル（コイル）
３０６ 第２のソレノイドコイル（コイル）
４０１ バネ部材
Ｌ 光軸

Claims (5)

1. 第１の開口を有する基板と、
   前記基板上に形成され、光軸方向に対して略垂直方向に延在して配置されたコアを有するコイルと、
   前記基板上に形成され、第２の開口を有し、少なくとも一部が磁性体から成る絞り羽根と、を有する可変絞り装置であって、
   前記コイルは、前記基板の形状に沿って設けられ、
   前記絞り羽根は、前記第１の開口の位置から退避した第１の静止位置と、前記第１の開口の位置に重なる第２の静止位置と、に相互に移動することで、前記第１の開口と第２の開口を切り替え可能であり、
   前記コイルへの通電により発生する磁気力により前記絞り羽根を前記第１の静止位置と前記第２の静止位置に相互に回動させることを特徴とする可変絞り装置。
2. 一端が前記絞り羽根に接続された弾性体からなるバネ部材を具備し、
   前記コイルへの通電により発生する磁気力と、前記バネ部材の弾性復元力とにより、前記絞り羽根を第１の静止位置と第２の静止位置に相互に回動させることを特徴とする請求項１に記載の可変絞り装置。
3. 前記コイルの２つの端部が、前記絞り羽根に対し同一方向から対向して配置されていることを特徴とする請求項２に記載の可変絞り装置。
4. 前記コイルは、一端が前記絞り羽根に対し同一方向から対向して配置され、他端が磁気的に接続されている２つのコイルからなることを特徴とする請求項２に記載の可変絞り装置。
5. 前記コイルは、一端が絞り羽根を挟んで対向して配置されている２つのコイルからなることを特徴とする請求項１に記載の可変絞り装置。
   

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