JP2012093618A - 光量調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で軽量であり消費電力の少ない光量調整装置を提供する。
【解決手段】複数の絞り羽根を開閉可能に支持する基板を、導電性繊維を混入した樹脂材料で成型し、絞り羽根との摺動面をシボ状凹凸面で形成すると共に複数の絞り羽根を、樹脂シートを型抜き成型して形成する。そして絞り羽根は、型抜き成型時のダレ面が摺動面と接するように基板に支持する。このように構成することによって基板を小型に構成しても機械点強度と温度特性に富み、羽根との摩擦抵抗を小さく出来る。
【選択図】図１

Description

本発明はビデオカメラ、スチールカメラなどの撮像装置、或いはプロジェクタその他の投影装置に内蔵され、撮影光量、投映光量などの光量を調整する光量調整装置に関する。

一般に、この種の光量調整装置は、撮影光路（或いは投影光路）に光軸開口を有する基板を配置し、この基板に複数枚の光量調節羽根を開閉自在に配置して光軸開口を大口径又は小口径に光量調整する装置として知られている。

例えば特許文献１には、基板に形成した光軸開口の周囲に複数枚の羽根を配置し、光路口径を小径から大径まで相似形で開閉する虹彩絞り装置が開示されている。このような絞り装置は、多数枚の羽根で円形状に近い口径で多段階に光量調整する特徴が知られている。

また特許文献２には、基板の光軸開口を２枚の羽根で光量調整する装置が開示されている。そして基板には複数の羽根を開閉動する電磁駆動ユニットが設けられ、この駆動ユニットの回転を文献１の装置は駆動リングで複数の羽根を同時に回動移動し、文献２の装置は駆動アームで２枚の羽根を同時に摺動移動している。

特開２００９−０２０４３８号公報 特開２０１０−０４９１３６号公報

上述のように複数の絞り羽根を開閉自在に支持する基板（地板）は、装置全体の堅牢性を確保する程度に衝撃に強いことと、温度環境で変形しがたい耐熱材料で構成する必要がある。これと共に、装置の小型化と軽量化が要求される。

特に最近のカメラ装置は、小型軽量化と同時に省電力化が要求され、基板には機械的強度と熱変化特性と同時に羽根の開閉摺動によって発生する静電気を基板を介して装置外に流すことで、静電気による羽根同士の貼り付きを防止させることが要求される。

この場合に基板を金属などの導電性材料で構成することが試みられているが、基板を複雑な形状に製作することが困難であるのと同時に重量が重くなる問題がある。

そこで本発明者は、基板を樹脂成型で形成する際に繊維を混入して機械的強度と、熱変化特性を改善するのと同時に導電性繊維を混入することによって導通性を得るとの着想に至った。このとき混入した繊維が基板表面に露出して羽根の円滑な開閉の妨げとなる問題に遭遇した。

本発明は、光路開口を羽根部材で開閉して光量調節する際に、羽根の円滑な開閉動作が得られると共に、小型で軽量で消費電力の少ない光量調整装置の提供をその課題としている。

上記課題を達成するため本発明は、複数の絞り羽根を開閉可能に支持する基板を、カーボン繊維を混入した樹脂材料で成型し、絞り羽根との摺動面をシボ状凹凸面で形成すると共に複数の絞り羽根を、樹脂シートを型抜き成型して形成する。そして絞り羽根は、型抜き成型時のダレ面が摺動面と接するように基板に支持することを特徴としている。このように構成することによって基板を小型に構成しても機械点強度と温度特性に富み、羽根との摩擦抵抗を小さくすることが可能となる。

更にその構成を詳述すると、光路開口を有する基板（１）と、光路開口の通過光量を調整する複数の絞り羽根（６）と、複数の絞り羽根を開閉動する作動部材（４）と、この作動部材を駆動する駆動手段（５）とを備える。上記基板は、カーボン繊維を混入した樹脂材料で成型すると共に、絞り羽根との摺動面（３）は、シボ状凹凸面で形成され、複数の絞り羽根は、樹脂シートを型抜き成型で形成され、絞り羽根は、型抜き成型時のダレ面（６ｘ）が摺動面と接するように基板上に支持する。

本発明は、光路開口を有する基板を、導電性繊維を混入した樹脂材料で成型し、絞り羽根との摺動面をシボ状凹凸面で形成し、この摺動面に樹脂シートを型抜き成型した複数の絞り羽根をダレ面が接するように支持したものであるから以下の効果を奏する。

基板はカーボン繊維を混入した樹脂材料で成型されているから、衝撃などの機械的強度と熱変形し難い熱的特性を備えることとなる。このため基板を薄型で小型に形成することが出来、強靭で軽量に構成することが可能である。

また、羽根を摺動可能に支持する基板の摺動面は、シボ状凹凸面で構成してあるから表面に飛び出したガラス繊維が羽根の摺動を妨げることがない。このため摺動面の摩擦抵抗は凹凸面で低減され円滑な羽根の開閉が可能であり、消費電力を軽減することが可能である。

本発明に係わる光量調整装置の基本的構成の説明図であり、（ａ）は装置断面を、（ｂ）はＸ部の拡大図を、（ｃ）は基板と羽根の接触部の拡大状態を示す。 本発明に係わる光量調整装置の一実施形態を示し、基板と羽根の組み立て状態の説明図。 図２の装置における押さえ基板と羽根の組み立て状態の説明図。 （ａ）は図２の装置における絞り羽根の形状説明図を示し、（ｂ）は（ａ）の一部拡大図を示し、（ｃ）は作動部材にダボを形成した説明図。 本発明に係わる光量調整装置の異なる実施形態（第２実施形態）の説明図。 図５の装置における電磁駆動ユニットの説明図。 実施例１における絞り羽根の開閉負荷特性の実験計測データ値。

以下図示の好適な実施の形態に基づいて本発明を説明する。図１は本発明に係わる光量調整装置Ａの基板構造を示す。基板１は、光路開口２と、羽根を支持する摺動面３と、羽根を開閉動する作動部材４と、この作動部材を駆動する駆動手段５を備えている。この基板１の摺動面３には後述するように複数の絞り羽根６が光路開口２を開閉するように支持される。

上記基板１は、樹脂材料のモールド成型で形成されている。この樹脂材料は例えばＰＣ（Polycarbonate）などの合成樹脂に導電性繊維（例えばカーボン繊維）を混合した材料（後述の実施例参照）で所定の形状にモールド成型する。このとき成形型で基板の摺動面をシボ状凹凸面３で構成する。

図１（ｂ）は、摺動面３と絞り羽根６との係合状態を示す。同図は係合状態を拡大したモデルを示す。基板１の表面には凹凸面３が形成され、この凹凸面３を摺動面として絞り羽根６を支持する。

絞り羽根６は、後述するように２枚構成、６枚構成、９枚構成など複数の絞り羽根で構成され、羽根先端は光路開口２を覆うように配置されている（後述の実施形態参照）。各絞り羽根６は樹脂フィルムを所定の羽根形状に型抜き成型する。このとき型抜き成型時のダレ面６ｘ（図１（ｂ）参照）を基板の摺動面３と接するように対向配置する。

以上のように構成された基板１は導電性繊維が混入され機械的強度と熱変形の少ない部材となる。そして絞り羽根６を開閉自在に支持するが摺動面はシボ状凹凸面３で形成される。

従って図１（ｂ）に示すように絞り羽根６は型抜き成形時のダレ面６ｘが摺動面３に当接し、この面に沿って開閉動する。このときダレ面６ｘが摺動面３に接するため型抜き成形時のバリが摺接面３と擦れることがない。これと共に図１（ｃ）に示すように摺動面３はシボ状凹凸面で形成されているから、樹脂材料に混入した導電性繊維は羽根の摺動動作で凹部に押し込まれる。これによって摺動面３の摩擦抵抗は低減し、一定の摩擦状態に安定する。

［実施例１］
基板材料；ポリカーボネイト（Polycarbonate）樹脂とカーボン繊維との混合材料
カーボン繊維の材質；炭素（Ｃ）
カーボン繊維の混合比；１５％重量比
基板成型；モールド成型
シボ凹凸面の形状；中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．３ミクロン（μｍ）
シボ成形方法；モールド成形型に凹凸面を形成し、基板成型と同時にシボを作成
絞り羽根材料；遮光性黒色ポリエステルフィルム
絞り羽根の加工法；プレス打ち抜き

上記中心線平均粗さＲａは、粗さ曲線からその中心線の方向に測定長さＬの部分を抜き取り、この抜き取り部分の中心線をＸ軸、縦倍率の方向をＹ軸とし、粗さ曲線をｙ＝ｆ（ｘ）で表したとき，次式で求められる値とする。

「実験結果」
後述する第１実施形態の装置（基板外径；６６mm，光路開口径；４１mm，絞り羽根枚数；９枚重ね合わせ構成）において、実施例１の材料で製作した光量調整装置について絞り羽根の開閉負荷を計測した。その結果を図７に示すがこの実験結果から中心線平均粗さＲａが０．２ミクロン（μｍ）以上が羽根の開閉動作に最適であることが判明した。

［第１実施形態］
次に図２及び図３に示す本発明に係わる光量調整装置Ａの一実施形態について説明する。図２は基板１と絞り羽根６の組み立て状態を、図３は押さえ基板７と絞り羽根６の組み立て状態を示す。この装置は図２に示す基板１に絞り羽根６を摺動自在に支持し、この絞り羽根を図３に示す押さえ基板７で支持し、基板１と押さえ基板７を一体化している。

図示の装置は光路開口２を有する基板１と、この基板に開閉自在に支持された複数の絞り羽根６と、この絞り羽根６を開閉動する作動部材４と、駆動手段５と、押さえ基板７で構成されている。

基板１はリング形状に形成され、中央に光路開口２が設けられている。この基板１には複数の絞り羽根６を支持する摺動面３（羽根支持面；以下同様）が光路開口２の周囲に設けられている。基板１は前述の実施例に示すように合成樹脂に導電性繊維を混入した強化プラスチックで構成され、摺動面３はシボ状凹凸面で形成されている。

また上記基板１には後述する各絞り羽根６に設けた第１の突起（植設ピン；以下ガイドピンと云う）８を嵌合支持するガイド溝１４が形成してある。図示１５は基板１に一体形成された連結ビスであり、後述する押さえ基板７と結合する。

絞り羽根６（図示のものは９枚構成）は、図２に示すように同一構成で複数の羽根を鱗状に重ね合わせて光路開口２を覆うように形成されている。各絞り羽根６は前述の実施例に示すようにポリエチレンなどの樹脂フィルムを型抜き成型して形成される。そして型抜きダレ面６ｘ側に第１の突起（ガイドピン）８と、かえり面６ｙ側に第２の突起９（以下「作動ピン」という）が植設されている。尚、この場合に第１絞り羽根６ａのかえり面６ｙは第２絞り羽根６ｂと接することになるが、羽根部材との間に間隙を形成するダボ４ｘを作動部材４に設け、絞り羽根のかえり面側の表面を摺動自在に保持することも可能である（図４（ｃ）参照）。

図３に従って押さえ基板７について説明する。上記基板１と対向する押さえ基板７は、基板と同様に合成樹脂のモールド成型で形成され、この押さえ基板７に作動部材４と駆動手段５が組み込んである。押さえ基板７は基板１と略同一形状で中央に開口１６が設けられている。この押さえ基板７には駆動手段５が電磁駆動ユニットとして取り付けられている。電磁駆動ユニット５は図示しないがロータ軸に永久磁石を一体化したマグネットロータをステータコイルに回動自在に内蔵し、ステータコイルに通電することによってロータを所定角度回転する。そしてマグネットロータに一体形成した駆動歯車を作動部材４に連結する。

作動部材４は、中央に光路開口２を有するリング形状に形成され、押さえ基板７に形成されている開口１６にフランジ１０で回動可能に嵌合されている。この作動部材４には押さえ基板７に支持された電磁駆動ユニット（駆動手段）５の駆動歯車１１と噛合する受動歯１２が外周の一部に形成されている。従って電磁駆動ユニット（駆動手段）５を正逆回転するとリング状の作動部材４は光路開口２の軸芯を中心に所定角度時計方向と反時計方向に回転する。

上記作動部材４は各絞り羽根６を軸支持する嵌合孔１３が設けてある。そして各絞り羽根６に形成されている作動ピン９を嵌合孔１３に嵌合する。

そこで、基板１の光路開口２の周囲に各絞り羽根６は、所定角度間隔で羽根先端が光路開口を覆うように配列されている。各絞り羽根６はガイドピン８を基板１のガイド溝１４に嵌合支持される。このように基板上に配列された絞り羽根６の上に押さえ基板７が基板との間に羽根を挟むように取り付けられる。この押さえ基板７には、作動部材４が一体に組み合わされ、作動部材４の嵌合孔１３に各絞り羽根６の作動ピン９が嵌合される。そして基板１と押さえ基板７は連結ビス１５（図２参照）で一体的に固定されている。

［位置規制手段］
上述のように基板１と各絞り羽根６には、相互の位置を規制する第１の位置規制手段（ガイド溝）１４が設けられている。図２の装置は、絞り羽根６の型抜き時のダレ面６ｘ側に形成された第１の突起（ガイドピン）８を基板１に形成されたガイド溝１４に嵌合している。これによって基板１と各絞り羽根６の相互の位置が位置規制される。

また、上述のように作動部材４と各絞り羽根６には、相互の位置を規制する第２の位置規制手段（突起９と嵌合孔１３）が設けられている。図３に示すように絞り羽根６の型抜き成形時のかえり面６ｙ側に形成された第２の突起（作動ピン）９を作動部材４に形成された嵌合孔１３に嵌合している。これによって押さえ基板７と各絞り羽根６の相互の位置が位置規制される。

［第２実施形態］
図５に示す光量調整装置Ａは、基板１に２枚の羽根を組み込んだ装置構成を示す。この装置は、図５に示すように基板１と絞り羽根６と駆動ユニット５と、作動部材４と、押さえ基板７とから構成されている。

基板１は、図１の装置と同様にカメラ装置などの撮影鏡筒の組込みスペースに応じた形状に構成されている。この基板は前述の実施例のように機械的強度と耐熱性に富んだ合成樹脂で構成され、ガラス繊維が混入されている。

この基板１には中央部に光路開口２と、周囲に摺動面３（羽根支持面；以下同様）が形成してある。尚図示１７はフランジであり、押さえ基板７との間に羽根の摺動間隙を形成する。上記基板１は前述の実施例に記載の方法で製作する。

上記基板１の摺動面３には第１絞り羽根６ａと第２絞り羽根６ｂが積層状に支持される。この第１第２絞り羽根６ａ、６ｂは前述の実施例１の方法で製作する。つまりポリエチレンなどの樹脂フィルムを型抜き成型し、ダレ面６ｘ側が摺動面３と接するように積載支持する。この摺動面３はシボ状凹凸面で形成してある。

上記第１、第２絞り羽根６ａ、６ｂの先端部は光路開口２に臨ませてある。図示の第１絞り羽根６ａは半円形状の開口部１８を有し、その中央に狭窄部１８ｘが形成してある。上記第２絞り羽根６ｂは円形状の開口部１９を有し、その中央に狭窄部１９ｘが形成してある。この第１、第２絞り羽根６ａ、６ｂの開口部１８、１９を光路開口２に臨ませ、この光路開口２を中心に両者を接近方向に摺動させると光路開口２は小口径に、逆に離反方向に摺動すると大口径となり、撮影条件に応じて光量調整することが出来る。

この為、第１、第２絞り羽根６ａ、６ｂはそれぞれ両側縁を基板１のフランジ１７の対向側壁１７ａ、１７ｂにガイドされ、図５左右方向に摺動自在に支持されている。これと共に第１絞り羽根６ａにはスリット溝２３ａ、２３ｂが、第２絞り羽根６ｂには同様のスリット溝２１ａ、２１ｂが設けてあり、基板１の羽根支持面３に植設したガイドピン２０ａ、２０ｂ、２０ｃに嵌合してある。

図示ガイドピン２０ａはスリット溝２１ａに、ガイドピン２０ｂはスリット溝２１ｂとスリット溝２３ａに、ガイドピン２０ｃはスリット溝２３ｂにそれぞれ嵌合してある。従って第１、第２絞り羽根６ａ、６ｂはフランジ１７の対向側壁１７ａ、１７ｂとガイドピン２０ａ、２０ｂ、２０ｃに案内され図５左右方向に直線的に移動することとなる。

そして各絞り羽根６ａ、６ｂには摺動方向と所定角度で交差する方向にカム溝２５ａと２５ｂが穿設してあり、このカム溝２５ａ、２５ｂに駆動ユニット５の作動部材４（図示のものは駆動アーム）が係合するようになっている。

図６に従って駆動ユニットの構成について説明する。上述の基板１には絞り羽根６ａ、６ｂを装備した表面側に対し、その背面側には駆動ユニット５の取付部２６が設けられ、図６に示す駆動ユニット５が取付けられている。この駆動ユニット５は、ロータ組３１とステータ組３０から構成され、ロータ組３１はロータ軸３２と永久磁石３３と駆動アーム（作動部材）４とから構成されている。

図示のロータ組３１は円柱形状の永久磁石３３の中心にロータ軸３２を一体的に固定し、このロータ軸３２に駆動アーム（作動部材）４が一体的に固定してある。永久磁石３３はフェライト磁石、ネオジウム磁石などで中心に軸孔を有する円筒形状に焼成し、中心の軸孔に別途金属或いは樹脂で成形したロータ軸３２を貫挿して一体化する。

このように一体化された永久磁石３３とロータ軸３２には駆動アーム４が一体化されている。図示の駆動アーム４はロータ軸３２に一体化されこの軸の回転を絞り羽根６ａ、６ｂに伝達するため軸に対しラジアル方向に張り出した第１アーム４ａと第２アーム４ｂで構成されている。

この駆動アーム４は樹脂などでロータ軸３２と一体成形しても、図示のように別途成形して接着剤などでロータ軸に固着しても良い。この場合ロータ軸３２の軸径を小さく（小径）するときには永久磁石３３の端面とロータ軸３２の両者に被冠して接着すると確実な一体化が可能となる。

尚図示の駆動アーム４は第１、第２アーム４ａ、４ｂを、ロータ軸３２を挟んで対向する位置に配置したのは絞り羽根を第１、第２、２つの羽根６ａ、６ｂで形成し、この２つの羽根を相反方向に摺動させる関係で２つのアームで形成したが、１枚の絞り羽根、或いは複数の絞り羽根に連結した伝動リングを備える場合には１つのアームで構成し、このアームを絞り羽根或いは伝動リングに連結することも可能である。

上記ロータ組３１は下記のステータ組３０に回動自在に内蔵される。ステータ組３０はコイル枠３５とこのコイル枠に巻回された励磁コイル３６と、外筐シールドとしてのヨーク３７とから構成される。コイル枠３５は円筒形状で図６左右若しくは上下に２分割され、内部にロータ組３１を内蔵するように構成される。通常は合成樹脂などでカップ状に上下２分割されるかロータ軸３２を境に左右に縦断２分割する。図示のものは上コイル枠３５ａと下コイル枠３５ｂで上下２分割され、合体した状態で内部に永久磁石３３を収容する空洞部３５ｃとロータ軸３２の前記第１、第２軸端部３２ａ、３２ｂを軸受支持する軸受部３５ｄ、３５ｅと、外周に励磁コイルを巻回するコイル巻回溝３５ｆとを備えている。

Ａ 光量調整装置
１ 基板
２ 光路開口
３ 摺動面（シボ状凹凸面）（羽根支持面）
４ 作動部材
４ｘ ダボ
５ 駆動手段（電磁駆動ユニット）
６ 絞り羽根
６ａ 第１絞り羽根
６ｂ 第２絞り羽根
６ｘ ダレ面
６ｙ かえり面
７ 押さえ基板
８ 第１の突起（ガイドピン）
９ 第２の突起（作動ピン）（第２の位置規制手段）
１０ フランジ
１１ 駆動歯車
１２ 受動歯車
１３ 嵌合孔（第２の位置規制手段）
１４ ガイド溝（第１の位置規制手段）
１５ 連結ビス
１６ 開口
３０ ステータ組
３１ ロータ組
３３ 永久磁石
３５ コイル枠
３７ ヨーク

Claims (7)

1. 光路開口を有する基板と、
   前記光路開口の通過光量を調整する複数の絞り羽根と、
   前記複数の絞り羽根を開閉動する作動部材と、
   この作動部材を駆動する駆動手段と、
   を備え、
   前記基板は、
   導電性繊維を混入した樹脂材料で成型すると共に、
   前記絞り羽根との摺動面は、シボ状凹凸面で形成され、
   前記複数の絞り羽根は、
   樹脂シートを型抜き成型で形成され、
   前記絞り羽根は、型抜き成型時のダレ面側の表面が前記摺動面と接するように基板上に支持されていることを特徴とする光量調整装置。
2. 前記導電性繊維は、カーボン繊維であることを特徴とする請求項１に記載の光量調整装置。
3. 前記摺動面は、最大深さ０．１５ミリ以上で単位面積当たり４００個／平方ミリ以上の凹部を有する凹凸面であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光量調整装置。
4. 前記絞り羽根と前記基板には、相互の位置を規制する位置規制手段が設けられ、
   この位置規制手段は、
   前記絞り羽根の成形時のダレ面側の表面に形成された第１の突起と、前記基板に形成されたガイド溝を嵌合することによって構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光量調整装置。
5. 前記作動部材は、前記複数の絞り羽根を同時に開閉動するリング形状に形成され、
   この作動部材と前記絞り羽根には、相互の位置を規制する位置規制手段が設けられ、
   この位置規制手段は、
   前記絞り羽根の成形時のかえり面側の表面に形成された第２の突起と、前記作動部材に形成された嵌合孔を嵌合することによって構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光量調整装置。
6. 前記複数の絞り羽根は、互いに摺動するように重ね合わせられ、
   前記作動部材には、前記摺動面と接する絞り羽根と、この絞り羽根と摺動する絞り羽根との間に間隙を形成するタボが設けられていることを特徴とする請求項５に記載の光量調整装置。
7. 前記作動部材は、前記複数の絞り羽根を同時に開閉動するリング形状に形成され、
   前記複数の絞り羽根は、前記作動部材と前記基板との間に配置され、
   前記複数の絞り羽根と前記基板との間には第１の位置規制手段が、前記複数の絞り羽根と前記作動部材との間には第２の位置規制手段が設けられ、
   前記第１の位置規制手段は、一方に形成された突起と他方に形成されたガイド溝を嵌合することによって構成され、
   前記第２の位置規制手段は、一方に形成された突起と他方に形成された嵌合孔を嵌合することによって構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光量調整装置。

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