JP2009116258A - 絞り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＣ素子で構成される絞り装置において、光漏れを防止する絞り装置を提供する。
【解決手段】第１の部材１１のＥＣ素子１３ａ〜１３ｄの間に形成される着色不能領域１６ａ〜１６ｃの背面に、第２の部材１２のＥＣ素子１４ａ〜１４ｃを配置し、第１の部材１１で隣り合うＥＣ素子を着色する場合に、隣り合うＥＣ素子の間に形成される着色不能領域の背面に位置する第２の部材１２のＥＣ素子を着色させる。
【選択図】図６

Description

本発明は絞り装置に関するものである。

従来、撮像素子に入射する光量を調整するために、物性素子における光の透過率を制御するものが特許文献１に開示されている。特許文献１では、物性素子として、例えばエレクトロクロミック（ＥＣ）素子が用いられている。そして、この物性素子を同心円状の複数の領域に配置し、各領域を独立に制御することで、透過率を制御している。

また、ＥＣ素子をカメラの絞りに使用する場合に、２つのＥＣ材料を用いたものが特許文献２に開示されている。特許文献２では、２つのＥＣ材料を対向させて可視光線の全域にわたって光を遮断している。ここでは、基板に第１のＥＣ材料および第２のＥＣ材料を成膜させ、第１のＥＣ材料が成膜した基板と、第２のＥＣ材料が成膜した基板と、を対向させている。
特開平６−１４８５９３号公報 特開平５−３４６５９４号公報

しかし、上記の発明においては、複数の領域を遮光状態にした場合に、各領域の間に存在する隙間から光が透過するという問題点がある。

本発明はこのような問題点を解決するために発明されたもので、例えば分割した各領域の間から光が漏れることを防ぐことを目的とする。

本発明は、絞り装置において、複数の第１のエレクトロクロミック素子によって構成され、複数の第１のエレクトロクロミック素子の着色、消色がそれぞれ独立して制御されることで、撮像素子へ入射する光量を調整する絞り手段と、光軸方向において絞り手段に積層され、絞り手段において隣り合う第１のエレクトロクロミック素子間に生じる着色不能領域と光軸方向で隣り合う複数の第２のエレクトロクロミック素子によって構成され、第２のエレクトロクロミック素子の着色、消色がそれぞれ独立して制御されることで、着色不能領域を通る光を遮光可能とする遮光手段と、を備えることを特徴とする。

また、第１の層状部材と第２の層状部材を備え、第１の層状部材と第２の層状部材が所定の軸に沿って積層された絞り装置であって、第１の層状部材は、第１の着色領域と第１の着色不能領域が隣接して形成され、第２の層状部材は、第２の着色領域と第２の着色不能領域が隣接して形成され、第１の着色領域と第２の着色領域は、エレクトロクロミック素子で構成され、所定の軸方向から見たときに、第２の着色領域と第１の着色不能領域が重なっている領域を有することを特徴とする。

本発明では、遮光手段における第２のエレクトロクロミック素子を着色させることで、絞り手段における着色不能領域を通る光を遮光することができる。よって、本発明によれば、分割した各領域の間から光が漏れることを防ぐことができる。

この実施形態の絞り装置が使用されるデジタルスチルカメラについて図１を用いて説明する。図１はデジタルスチルカメラの概略構成図である。なお、ここでは絞り装置をデジタルスチルカメラに使用した場合について説明するが、これに限られることはなく、その他の撮像装置にも使用することができる。

デジタルスチルカメラは、撮像素子１と、レンズ２ａ、２ｂと、絞り装置３と、シャッター５と、コントローラ１０と、を備える。ここで、撮像素子１は被写体の像が結像される位置に配置されている。撮像素子１は、例えばＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサである。レンズ２ａ、２ｂは、被写体の像を撮像素子１の撮像面に結像させる。絞り装置３は絞り手段であって、撮像素子１の撮像面へ入射する光量を調整する。シャッター５は、レリーズボタン４の操作に応じて開閉動作し、撮像素子１の撮像面への露光動作を行う。コントローラ１０は、絞り装置３やシャッター５の動作を制御する。

絞り装置３について図２、図３、図４を用いて説明する。絞り装置３は第１の部材（絞り手段）１１と、第２の部材（遮光手段）１２と、を光軸方向に積層して構成する。第１の部材及び第２の部材は、いずれも層状の部材である。図２は第１の部材１１を示し、図３は第２の部材１２を示す。また、図４は絞り装置３の断面図であり、第１の部材１１と第２の部材１２を所定の軸（光軸１５）に沿って積層させた状態の断面図である。各々の断面図は、図２、図３における各Ａ−Ａ断面である。なお、図４においては、ＥＣ素子の透明基板などの一部を省略する。

第１の部材１１は、図２に示すように複数のＥＣ素子（第１のエレクトロクロミック素子）１３ａ〜１３ｄから構成され、第２の部材１２は、図３に示すように複数のＥＣ素子（第２のエレクトロクロミック素子）１４ａ〜１４ｃから構成される。なお、図２においては、着色領域として４つのＥＣ素子１３ａ〜１３ｄを示している。また、図３においては、着色領域として３つのＥＣ素子１４ａ〜１４ｃを示している。ただし、第１の部材１１、及び第２の部材１２における着色領域はこれより多い、または少ないＥＣ素子によって形成されてもよい。なお、着色領域では、着色のみが生じるのでなく、消色も生じる。

ＥＣ素子１３ａ〜１３ｄ、１４ａ〜１４ｃの各々は、透明基板、透明電極、ＥＣ材料及び電解質で構成されている。透明電極は、透明基板の面上に設けられている。また、ＥＣ材料、電解質は、透明基板で挟まれた領域に封入されている。このような構成により、ＥＣ素子１３ａ〜１３ｄ、１４ａ〜１４ｃでは、電気化学的な酸化還元反応によって着色、消色が生じる。ＥＣ素子１３ａ〜１３ｄ、１４ａ〜１４ｃは、印加される電圧に基づいて着色濃度、つまり光透過率が変化する。すなわち、ＥＣ素子１３ａ〜１３ｄ、１４ａ〜１４ｃに印加される電圧を制御することで、ＥＣ素子１３ａ〜１３ｄ、１４ａ〜１４ｃの着色、消色をそれぞれ独立して切り換えることができる。

第１の部材１１は、複数のＥＣ素子１３ａ〜１３ｄで形成されている。複数のＥＣ素子１３ａ〜１３ｄは、光軸１５を中心として同心円状に配置される。ＥＣ素子１３ａは略円形状であり、ＥＣ素子１３ｂ〜１３ｄは円環形状である。ＥＣ素子１３ｂ〜１３ｄは円形状のＥＣ素子１３ａよりも径方向外側に同心状に配置されている。また、ＥＣ素子１３ａ〜１３ｄは、着色不能領域１６ａ〜１６ｃによって分離される。この、着色不能領域１６ａ〜１６ｃは、透明電極、ＥＣ材料及び電解質が設けられていない領域である。また、最外周部のＥＣ素子１３ｄの外周端にはスペーサ１８を配置する。

着色不能領域１６ａ〜１６ｃは、ＥＣ素子１３ａ〜１３ｄにおける透明電極のパターンに応じて形成される。ここでは、透明電極のパターンが円形状（１３ａ）あるいは円環形状（１３ｂ〜１３ｄ）であるので、着色不能領域１６ａ〜１６ｃは円環形状である。また、着色不能領域１６ａ〜１６ｃは、光軸１５を中心として、同心円状に設けられる。ここで、第１の部材１１では、ＥＣ素子１３ａ〜１３ｄの着色、消色をそれぞれ独立して制御する。そのために、この着色不能領域１６ａ〜１６ｃは、隣り合うＥＣ素子１３ａ〜１３ｄの間に配置されている。上述のように、着色不能領域１６ａ〜１６ｃは、透明電極、ＥＣ材料及び電解質が設けられていない領域であるので、その領域は着色することができない。よって、ＥＣ素子１３ａ〜１３ｄが着色された場合でも、着色不能領域１６ａ〜１６ｃは着色されずに透明である。

スペーサ１８は、黒色のスペーサであり、遮光作用を有する。

第１の部材１１では、ＥＣ素子１３ａ〜１３ｄを同心円状に配置している。そして、ＥＣ素子１３ａ〜１３ｄの着色、消色をそれぞれ独立して制御することで、絞り装置３における開口の大きさを変化させることができる。これにより、光透過量を制御し、撮像素子１の撮像面へ入射する光量を制御することができる。

第２の部材１２は、略円環形状のＥＣ素子１４ａ〜１４ｃで形成されている。略円環形状のＥＣ素子１４ａ〜１４ｃは、光軸１５を中心として同心円状に配置される。第２の部材１２が第１の部材１１に積層されることで、絞り装置３を形成される。なお、両者を積層した状態において、第２の部材１２と第１の部材１１は接触していても、離れていても良い。ＥＣ素子１４ａ〜１４ｃは、第１の部材１１の着色不能領域１６ａ〜１６ｃと光軸方向において隣り合うように配置される。つまり、絞り装置３においては、着色不能領域１６ａ〜１６ｃの背面（対向する位置）にＥＣ素子１４ａ〜１４ｃが設けられる。

なお、第２の部材１２のＥＣ素子１４ａの幅は、着色不能領域１６ａを少なくとも覆う大きさであるのが好ましい。ＥＣ素子１４ｂ、１４ｃについても、各々、着色不能領域１６ｂ、１６ｃを少なくとも覆う大きさであるのが好ましい。このようにすれば、着色不能領域１６ａ〜１６ｃを通過する光（漏れ光）を遮光できる。

このように、この実施形態の絞り装置では、光軸１５（所定の軸）方向から見たときに、ＥＣ素子（１４ａ〜１４ｃ）と着色不能領域（１６ａ〜１６ｃ）とが重なっている領域（重複領域）が形成される。重複領域の範囲は、着色不能領域（１６ａ〜１６ｃ）と同じであるのが好ましい。ただし、漏れ光の影響が少なければ、重複領域の範囲は、着色不能領域（１６ａ〜１６ｃ）より小さくても良い。なお、重複領域の範囲は、着色不能領域（１６ａ〜１６ｃ）より大きくても良い。

また、上記の重複領域を形成するにあたり、ＥＣ素子（１４ａ〜１４）の領域は、着色不能領域（１６ａ〜１６ｃ）よりも小さくても良い。あるいは、ＥＣ素子（１４ａ〜１４）の領域は、着色不能領域１６ａ〜１６ｃと等しくても良い。あるいは、ＥＣ素子（１４ａ〜１４）の領域は、着色不能領域（１６ａ〜１６ｃ）よりも大きくても良い。

第２の部材１２の着色不能領域１７ａ〜１７ｄは、ＥＣ素子１４ａ〜１４ｃにおける透明電極のパターンに応じて形成される。ここでは、透明電極のパターンが円環形状であるので、着色不能領域１７ａ〜１７ｄは円形状（１７ａ）あるいは円環形状（１７ｂ〜１７ｄ）である。また、着色不能領域１７ａ〜１７ｄは、光軸１５を中心として同心円状に設けられる。このように、ＥＣ素子１４ａ〜１４ｃの透明電極が設けられていない領域が、着色不能領域１７ａ〜１７ｄとなる。着色不能領域１７ａ〜１７ｄは透明であるので、第１の部材１１のＥＣ素子１３ａ〜１３ｄを光が透過した場合に、これらの光を遮光することがない。これにより、第１の部材１１を通過した光を撮像素子１の撮像面へ入射させることができる。

次に絞り装置３の作用について説明する。

絞り装置３において、撮像素子１へ入射する光量を制御するには、ＥＣ素子を着色させれば良い。例えば第１の部材１１のＥＣ素子１３ｃ、１３ｄを着色させると、開口は図５のような状態となる。図５（ａ）は絞り装置３を被写体側から見た場合の正面図であり、図５（ｂ）は絞り装置３のＡ−Ａ断面図である。なお、図５において着色するＥＣ素子にハッチングを施す。以下の図においても同様とする。

第１の部材１１のＥＣ素子１３ｃ、１３ｄを着色させて、第１の部材１１によって開口の大きさを図５のように決めたとする。この場合に、第１の部材１１では、ＥＣ素子１３ｃ、１３ｄとの間に形成された着色不能領域１６ｃを着色することができない。すると、図５に示すような状態では、着色不能領域１６ｃから光が漏れることになる。そして、漏れた光によっても撮像素子１の撮像面が露光する。そのため、所望する撮影条件で撮影を行うことができない場合がある。

そこで、この実施形態では、開口を上記の大きさにした場合には、第２の部材１２のＥＣ素子１４ｃを着色させる。ここで、図６に示すように、第２の部材１２のＥＣ素子１４ｃは第１の部材１１の不着色部分１６ｃと隣り合うように配置されている。よって、着色不能領域１６ｃを通る光を、着色したＥＣ素子１４ｃによって遮光することができる。図６（ａ）は絞り装置３を被写体側から見た場合の正面図であり、図６（ｂ）は絞り装置３のＡ−Ａ断面図である。このように、本実施形態の絞り装置３によれば、第１の部材１１の不着色部分１６ｃから漏れる光を遮光することができる。

以上のように、この実施形態の絞り装置３では、第１の部材１１によって、絞り装置３の開口の大きさを変更する。その際、第１の部材１１では、隣り合うＥＣ素子を着色させるので、着色させたＥＣ素子の間にある着色不能領域を光が透過する。そこで、着色不能領域と光軸方向で隣り合う第２の部材１２のＥＣ素子を着色させる。このようにすることによって、この実施形態の絞り装置３では、第１の部材１１の着色不能領域を通った光を遮光することができる。その結果、例えば、撮像素子１の撮像面へ入射する光量を正確に制御することができる。

この実施形態では、絞り装置３を第１の部材１１と第２の部材１２とで構成した。しかしながら、これに限られることはなく、例えば３枚以上など、複数の部材を積層して絞り装置を構成してもよい。

なお、第１の部材のＥＣ素子と第２の部材のＥＣ素子との幅を略同一としても良い。そして、第１の部材と第２の部材とで絞り装置における開口の大きさを制御し、さらに絞り装置から漏れる光を遮断してもよい。

また、絞り装置３のＥＣ素子は同心円状に配置することに限られない。例えば、ＥＣ素子は四角形や他の多角形、楕円形状、角丸四角形および中抜きの同形状であっても良い。そして、このような形状のＥＣ素子を、光軸を中心として光軸に近い位置から外側へ順次配置してもよい。また、グリッド形状としてもよい。

また、この実施形態では、絞り装置３を撮像素子１に入射する光量を調整するためにのみ用いたが、絞り装置３をシャッターとして用いてもよい。

本発明の実施形態の効果について説明する。

第１の部材１１の着色不能領域１６ａ〜１６ｃに、第２の部材１２のＥＣ素子１４ａ〜１４ｃをそれぞれ隣り合わせて配置する。そして、着色不能領域１６ａ〜１６ｃをそれぞれ独立して着色、消色させる。これにより、第１の部材１１で形成された開口の大きさに応じて、開口の外側を通る光を遮光、または透過させることができる。すなわち、第１の部材１１で隣り合うＥＣ素子が着色された場合に、着色されたＥＣ素子の間に形成された着色不能領域から漏れる光を、第２の部材１２のＥＣ素子によって遮光することができる。その結果、例えば、撮像素子１の撮像面へ入射する光量を正確に制御することができる。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。

本発明の絞り装置を用いたデジタルスチルカメラを示す概略構成図である。 本発明の実施形態の第１の部材を示す概略構成図である。 本発明の実施形態の第２の部材を示す概略構成図である。 本発明の実施形態の絞り装置の概略断面図である。 本発明の絞り装置における絞り状態を説明する概略図であり、（ａ）被写体側から見た正面図であり、（ｂ）断面図である。 本発明の絞り装置における絞り状態を説明する概略図であり、（ａ）被写体側から見た正面図であり、（ｂ）断面図である。

符号の説明

１ 撮像素子
３ 絞り装置
１１ 第１の部材（絞り手段）
１２ 第２の部材（遮光手段）
１３ａ〜１３ｄ ＥＣ素子（第１のエレクトロクロミック素子）
１４ａ〜１４ｃ ＥＣ素子（第２のエレクトロクロミック素子）
１５ 光軸
１６ａ〜１６ｃ 着色不能領域
１７ａ〜１７ｄ 着色不能領域

Claims (3)

1. 複数の第１のエレクトロクロミック素子によって構成され、前記複数の第１のエレクトロクロミック素子の着色、消色がそれぞれ独立して制御されることで、撮像素子へ入射する光量を調整する絞り手段と、
   光軸方向において前記絞り手段に積層され、前記絞り手段において隣り合う第１のエレクトロクロミック素子間に生じる着色不能領域と前記光軸方向で隣り合う複数の第２のエレクトロクロミック素子によって構成され、前記第２のエレクトロクロミック素子の着色、消色がそれぞれ独立して制御されることで、前記着色不能領域を通る光を遮光可能とする遮光手段と、を備えることを特徴とする絞り装置。
2. 前記光遮断手段は、前記絞り手段において隣り合う第１のエレクトロクロミック素子が着色した場合に、着色した前記第１のエレクトロクロミック素子の間に生じる前記着色不能領域と前記光軸方向で隣り合う前記第２のエレクトロクロミック素子が着色されることを特徴とする請求項１に記載の絞り装置。
3. 第１の層状部材と第２の層状部材を備え、該第１の層状部材と該第２の層状部材が所定の軸に沿って積層された絞り装置であって、
   前記第１の層状部材は、第１の着色領域と第１の着色不能領域が隣接して形成され、
   前記第２の層状部材は、第２の着色領域と第２の着色不能領域が隣接して形成され、
   前記第１の着色領域と前記第２の着色領域は、エレクトロクロミック素子で構成され、
   前記所定の軸方向から見たときに、前記第２の着色領域と前記第１の着色不能領域が重なっている領域を有することを特徴とする絞り装置。

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